Ископаемая гортань: черпаловидные хрящи – ключ эволюции

Так же как отпечатки, обнаруженные на внутренней стороне найденных при раскопках черепов, как следы, отпечатавшиеся на глине, так и находка гортани, нижней челюсти или подъязычной кости являются косвенными доказательствами членораздельной речи наших далеких предков.

Гортань, необходимый инструмент нашего голоса, также содержит сведения о нашем прошлом. Она состоит из мышц, хрящей и складок. Как оказалось, мельчайшие, размером не более нескольких миллиметров в окружности, составляющие гортани подробно информируют нас об эволюции голосового аппарата от обезьяны к человеку. Эти составляющие называются «черпаловидными хрящами». Расположенные симметрично, они могут раздвигаться и сдвигаться, сокращая или растягивая голосовые складки, также симметричные. Изучение этих крошечных косточек доктором Лампертом в 1926 году позволило лучше понять эволюцию гортани. Промежуток между голосовыми складками проходит между черпаловидными и перстневидными хрящами. Перстневидный хрящ расположен у основания гортани, там, где она переходит в трахею. Ламперт анализирует фасеты этого сочленения у обезьян и у человека. Угол отклонения перстнечерпаловидного сочленения по отношению к горизонтальной линии увеличивается по мере эволюции к человеку. У отряда лемуровых этот угол равен 25°, у капуцинов или обезьян‑ревунов – 45°, у шимпанзе – 55°. У человека угол равен 60°. Благодаря такой ангуляции складки в положении натяжения могут колебаться от 0 до 60°. Гортань может приподниматься и вибрировать еще быстрее и эффективнее. Совокупность движений аппарата гортани в трехмерном пространстве явно улучшилась. Эволюция ангуляции от лемуровых до Homo sapiens началась почти 15 млн лет назад. С тех пор человек может управлять своим голосом.

Из ангуляции составных частей голосового аппарата гортани проистекает специфическая форма нашей полости гортани. Она образована пятью стенками, играющими важную роль в обособлении перстнечерпаловидных сочленений. Такое строение гортани свойственно исключительно человеку. У других млекопитающих мы обнаруживаем только четыре стенки. Дыхательная полость у человека более широкая, она позволяет вместить большой приток воздуха, главным образом во время бега. Полость гортани также располагает достаточным запасом кислорода во время дыхания, которое поглощает максимум воздуха в минимум времени. Так что маленькие черпаловидные хрящики являются не единственными механическими элементами, участвующими в процессе голосообразования.

Заполненные пространства и пустоты внутренней поверхности коробки черепа

Костистые выросты на месте церебральных извилин и рельеф корковых зон, сформированный менингеальной венозной сетью, составили церебральную картографию мозга предка Homo vocalis. Асимметрия левого полушария мозга существует уже несколько миллионов лет, и чаще всего в ущерб правому полушарию. Такое развитие соответствует специализации каждого участка мозга, связанного, например, с развитием функциональной асимметрии движения рук, что имеет кардинальное значение при изготовлении инструментов и выполнении голосовых движений. Плотность менингеальной венозной сети в передних отделах мозга отражает повышенную церебральную активность этой зоны. Эта часть мозга управляет сложными связями между физической и общественной средой. Слепки внутренней поверхности черепа показали расширение теменной зоны, играющей основную роль при анализе информации, собранной рецепторами органов чувств, а следовательно, и при ответе на эту информацию. В том, что касается реализации речи и человеческого голоса, у Homo habilis мы впервые отмечаем углубление от выпуклости левой височной доли напротив центра Брока, зоны организации устной речи. Центр Вернике является зоной понимания устной речи. Эти слепки являются неопровержимыми свидетельствами того, что связь голоса с мозгом устанавливается с появлением Homo habilis. Ведущая моторная зона, управляющая рукой, является смежной с зоной, управляющей голосом. Быть может, поэтому мы «разговариваем руками».

Изучаем стоянку

Особенно интенсивно мозг развивается в окружении культурной среды. Люди объединяются в племена. Изготовляют инструменты, оружие, делают рисунки. Когда на Земле наступает похолодание, они вынуждены собираться в укрытиях, чтобы защитить себя от холода. Хижины и пещеры становятся центрами культурного обмена, обмена словами, а через него и создания новых слов. Главным объединяющим моментом становится огонь, пищу принимают вместе. Но, когда климат потеплел, надобность в таких пристанищах отпала. Племена объединяются прежде всего для добывания пищи. В Эфиопии находят стоянки древнего человека, возраст которых колеблется от 2,4 млн лет (самые древние) до 1,3 млн лет. Овладение огнем произошло, без сомнения, примерно 1,4 млн лет назад. В ущелье Олдувай археологи обнаружили остатки обожженной глины. Видимо, Дарвин был прав, когда с уверенностью заявил, что Африка является колыбелью человечества. Классификацией животного мира мы обязаны шведскому ученому Карлу Линнею, жившему в середине XVIII века. Он первым поместил Homo sapiens рядом с шимпанзе.

От эмбриона к новорожденному – всего‑то 2 млрд лет

Открытие первых человеческих костей подтвердило правильность теории эволюции. Для более глубокого изучения эволюционного процесса на помощь призвали бесконечно малое. С 1954 года исследователи анализируют иммунные системы, и в частности цепочки гемоглобина. Это белок, исходно содержащий 574 аминокислоты, распределенные по четырем различным цепочкам, образующим трехмерную шарообразную структуру (две цепочки альфа из 141 аминокислоты и две цепочки бета из 146 аминокислот). Такая структура стабильно повторяется во всех наших эритроцитах, иначе говоря, 6 миллионов миллионов миллионов раз. Если произойдет замена только одной из 574 аминокислот, молекула гемоглобина перестанет безотказно выполнять свои функции, а именно доставлять кислород к органам и тканям нашего тела. Исход, скорее всего, будет фатальным.

Молекулярная антропология родилась из исследования иммунной системы. Молекулярные часы – поистине впечатляющий замысел. Мутации, даже если они могут быть случайными, похоже, подчиняются хронобиологии, периодическому пространственно‑временному циклу: мутация 0,26 % ДНК происходит каждый миллион лет.

Сравнение ядерной или хромосомной ДНК человека с аналогичными ДНК шимпанзе позволяет заключить, что 8 млн лет назад у нас был общий предок. К шимпанзе, передвигающемуся на двух ногах от случая к случаю, присоединился человек, передвигавшийся только на двух ногах. Постоянное прямохождение повлекло за собой особое положение позвонков, а также различные изгибы позвоночника. Изгиб, расположенный точно под основанием черепа, как нельзя лучше дает возможность для расширения полости черепа и создает условия для лучшего развития коры головного мозга, равно как и для опускания гортани и подъязычной косточки.

В то же время изгиб крестца входит в крылья таза и во время родов заставляет новорожденного поворачиваться и выходить головой вперед, а не назад, как у всех остальных млекопитающих.