Пение птиц и человеческий голос имеют общий генетический план

Новое исследование раскрывает эволюционные истоки уникального голосового органа птиц — сиринкса.

Обнаружение глубокой гомологии

Три недавних исследования под руководством учёных из Техасского университета в Остине показали, что сиринкс птиц и гортань (ларинкс) рептилий и млекопитающих, включая человека, имеют общую генетическую программу развития.

Профессор Джулия Кларк назвала это открытие ярким примером «глубокой гомологии» — явления, когда разные ткани или органы имеют общий генетический фундамент. «Сиринкс — это не модифицированный орган с новой функцией, а совершенно новый орган с древней и общей функцией», — отметила Кларк.

Модернизация изучения сиринкса

Исследование началось в 2013 году, когда палеонтолог Кларк обнаружила сиринкс в окаменелости уткоподобной птицы из позднего мела Антарктиды. Это древнейший известный сиринкс. Однако для сравнения с современными птицами не хватало современных данных. Это побудило команду разработать новые методы препарирования, консервации и КТ-сканирования сиринксов.

Анатомия и поведение: страусы и колибри

• Исследование страуса (Journal of Anatomy): Анатомия сиринкса у взрослых самцов и самок страусов не имеет значимых различий. Однако самцы издают больше разнообразных звуков (11 типов, включая низкочастотные «бу» и «бумы»), часто связанных с агрессивным поведением. Самки же в основном шипят.
• Исследование колибри (Zoological Journal of the Linnean Society): У колибри, стрижей и козодоев (близких родственников) обнаружены схожие голосовые связки в сиринксе. При этом колибри способны к вокальному обучению — сложному песенному模仿рованию, а стрижи и козодои — нет. Это говорит, что общий предок уже имел такую структуру, что, возможно, облегчило эволюцию обучения пению у колибри.

КТ-сканирование впервые чётко показало наличие голосовых связок у стрижей.

Генетические истоки

Ключевое исследование в Current Biology стало результатом сотрудничества с биологом развития Клиффордом Табином из Гарварда. Учёные обнаружили, что одни и те же гены контролируют развитие тканей гортани у эмбрионов мышей и сиринкса у эмбрионов цыплят, несмотря на разное эмбриологическое происхождение органов.

«Они формируются под влиянием одних и тех же генетических путей, что в итоге придаёт голосовой ткани схожую клеточную структуру и вибрационные свойства у птиц и млекопитающих», — сказал Табин.

Анализ развития сиринкса у 14 видов птиц (от пингвинов до волнистых попугайчиков) показал, что общий предок современных птиц, вероятно, имел сиринкс с двумя источниками звука (двумя независимо функционирующими голосовыми связками), как у современных певчих птиц.

Будущие направления

Остаётся неизвестным, когда именно появился сиринкс и был ли он у нептичьих динозавров. Ископаемый сиринкс нептичьего динозавра пока не найден.

«Мы не можем говорить о звукообразовании у динозавров, пока по-настоящему не поймём эту систему у ныне живущих видов», — заключила Кларк.