Генетика языка: какие гены влияют на то, как и что мы говорим

Одной из важнейших составляющих языка является «система вывода информации», объединяющая механизмы вокального научения и продуцирования речи. Вокальное научение — это процесс, в ходе которого ребенок учится извлекать звуки, похожие на те, что используют взрослые. Но к вокальному научению способны, конечно, не только люди. Звукам, издаваемым взрослыми, учатся подражать птенцы, детеныши китообразных, морских котиков и морских львов, слонов, летучих мышей и других животных.

Остановимся на птицах — они обладают очень развитой системой коммуникации. От птиц нас отделяют несколько сотен миллионов лет параллельной эволюции, но, несмотря на это, отделы мозга, контролирующие птичье пение, функционально соответствуют речевым областям мозга человека (о них мы еще поговорим).

Кроме того, масштабное исследование геномов 48 видов птиц показало: есть примерно 50 генов, которые сходным образом включаются и выключаются в специализированных «голосовых» областях мозга людей и пернатых. Каждый из этой полусотни генов требует пристального изучения, ведь если его работа необходима для обслуживания и человеческого языка, и птичьих песен, значит, он — вероятный кандидат на то, чтобы быть одним из ключевых звеньев эволюции речи.

Сегодня в научно-популярных книгах и СМИ геном языка, как правило, называют FOXP2. Он был открыт в 1998 году в ходе генетического обследования членов одной британской семьи, которая фигурирует в научной литературе под псевдонимом «семья КЕ».

Примерно половина членов этой семьи страдала от заболевания, известного как вербальная апраксия. При этом расстройстве пациент испытывает сложности в произнесении сочетаний звуков, потому что его мозг не может нормально контролировать движения челюстей, губ и языка. Человек знает, что хочет сказать, но физически не может этого сделать.

Семья КЕ попала в поле зрения врачей в конце 1980‑х годов. В течение нескольких лет ее обследовали разные специалисты, и в конце концов ученые из Оксфордского университета пришли к выводу: болезнь имеет генетические причины. А в 1998 году было установлено, что проблема — в мутации гена FOXP2.

Этот ген не является чем-то уникальным — он есть у многих позвоночных животных, включая обезьян, птиц и летучих мышей (у них FOXP2 контролирует эхолокацию); был он и у неандертальцев^*.

Вот только все эти FOXP2 неодинаковы: тот, который присутствует в геноме современных людей, отличается двумя аминокислотными заменами от соответствующего гена у бонобо, шимпанзе и горилл. Какие именно изменения и различия влекут за собой эти замены, сказать, конечно, нельзя: генетика еще не достигла такого уровня развития.

Несмотря на все это, называть именно FOXP2 геном языка пока преждевременно. Он в первую очередь всего лишь часть «системы вывода» речевой информации, о которой мы начали говорить несколько абзацев назад. Ученые пришли к этому заключению на основе такого эксперимента: они вставляли «очеловеченный» вариант FOXP2 в геном мышей и наблюдали за тем, как изменится их поведение. Оказалось, что генетически модифицированные грызуны могут быстрее переключаться с декларативного обучения на процедурное.

Разница между ними очень простая: декларативное обучение осуществляется сознательно, а процедурное происходит механически, путем многократного повторения одного и того же действия, без понимания, зачем и почему это действие нужно выполнять. Исследователи построили для мышей небольшой крестообразный лабиринт, в который грызуна можно было запускать с «северного» или «южного» входа, и учили их находить в лабиринте еду.

При процедурном обучении мышка всегда находила угощение при повороте направо — при этом поворачивала она механически, без учета своего местонахождения. При декларативном же обучении угощение помещалось в конкретном месте лабиринта, и мышке приходилось сначала понять, где она находится, а потом выбрать, куда повернуть — налево или направо.

Выяснилось, что если мышей учат по одному определенному типу — либо декларативному, либо процедурному, то разница между обычными и генетически модифицированными грызунами не проявляется. Но мыши с «очеловеченным» FOXP2 быстрее переключались с декларативного обучения на процедурное. Это значит, что по крайней мере одна из функций гена — переведение новых моторно-двигательных навыков в долговременную память, чтобы впоследствии человек или животное могли совершать какие-то действия «на автомате», бессознательно.

Пример этого — плавание или езда на велосипеде. Сначала мы в течение какого-то времени осваиваем эти умения, но, раз приобретя их, потерять уже не можем. То же самое делают и дети, которые учатся говорить: сначала они с трудом выговаривают звуки, но постепенно движения губ, языка и челюстей становятся привычными и естественными.

Последние исследования гена FOXP2 показывают, что он контролирует не только мышцы — регуляторы речи. Его функция направлена на координацию целого каскада генов и белков, необходимых для развития и нормальной работы мозга.

Про остальные гены, связанные с речью, мы пока знаем не так много. Например, Сванте Паабо в своих работах упоминает гены, которые есть у нас, но отсутствуют у неандертальцев: CASC5, SPAG5 и KIF18А. Они задействованы в зоне, где происходит деление стволовых клеток для формирования мозга. Однако еще неизвестно, влияют кодируемые этими генами белки на умственные различия Homo sapiens и Homo neanderthalensis или же только на физические, например размер мозга. Так что пока язык — одна из основных проблем, исследуемых эволюционной генетикой человека.

_{Отрывок из книги Яны Хлюстовой «Поймать вавилонскую рыбку: Человеческий мозг, нейронные сети и изучение иностранных языков». М.: Издательство Альпина нон-фикшн, 2024.}