В середине 2015 года в Science появилась статья, показывающая, что формирование вокализаций (то есть издаваемых звуков) у новорожденных игрунок зависит от того, получают ли они обратную связь от родителей.
С первого взгляда этот результат, конечно, не выглядит, как сенсационное открытие. Тем не менее, он очень важен, поскольку противоречит традиционным представлениям о том, что звуковые сигналы у приматов — строго врожденные и никак не зависят от опыта и социального окружения. Мы решили разобраться, что означают новые результаты для понимания природы языка, что на сегодняшний день ученые думают о его возникновении и почему так трудно научить обезьян говорить.
У человеческого ребенка речь формируется под влиянием двух факторов. Первый — это изменение анатомии голосового аппарата в ходе роста, второй — обратная связь от людей, которые этого ребенка окружают. У приматов же, как всегда было принято считать, развитие вокализаций никак не зависит от социального окружения и определяется исключительно изменением анатомии. Иными словами, вокализации приматов было принято считать врожденными и не поддающимися изменению.
Ученые из Принстонского университета в США решили проверить эту устоявшуюся гипотезу на примере обыкновенных игрунок, Callithrix jacchus — крошечных (а потому быстро взрослеющих) и очень разговорчивых обезьянок, излюбленного объекта биологических и медицинских экспериментов. Взяв 10 новорожденных игрунок, ученые проследили эволюцию издаваемых ими звуков с первого дня жизни до возраста 2 месяцев — от детского писка до появления «взрослых» криков. Несколько раз в неделю исследователи записывали крики детенышей, а параллельно также измеряли их массу — у обезьян она хорошо коррелирует с размером голосового аппарата. По этим данным были построены возрастные кривые изменения массы тела и акустических параметров.
Сразу же стало ясно, что кривые эти — разные. Как показал анализ корреляции, одного только изменения массы тела недостаточно для объяснения наблюдающихся изменений в акустических параметрах. Значит, должно быть что-то еще.
Чтобы проверить, влияет ли обратная связь от родителей на формирование вокализаций, ученые сравнили два типа детских криков: тех, что обезьяны издают в условиях социальной изоляции, и тех, что они производят во время слухового (но не визуального) контакта с матерью или отцом. В качестве маркера изменений для каждого детеныша определяли переходный день — день, в который детские писки полностью сменились взрослыми криками.
Выяснилось, во-первых, что при наличии контакта с родителями переход наступает быстрее. Во-вторых, оказалось, что чем чаще родители отвечают детям на их крики до переходного дня, тем быстрее этот день наступает. При этом просто общее количество родительских криков (то есть криков, издаваемых не в рамках общения с детенышем, а просто так) никак не влияло на скорость перехода.
Все это говорит о том, что формирование вокализаций у игрунок определяется не только банальным ростом тела, но и обратной связью от родителей — точно так же, как и у человеческих детей. Иными словами, оказалось, что звуки, которые издают эти обезьянки, не так строго детерминированы генетически, как было принято считать, и могут меняться под влиянием опыта.
Это открытие, на первый взгляд не особо впечатляющее, на самом деле очень важно для понимания эволюции человеческого языка. Язык — уникальная особенность человека, и вопрос о том, как и почему он возник, до сих пор остается открытым. В поисках ответа ученые анализируют «язык» приматов — наших ближайших родственников. Изучая сходства и различия способов общения человека и приматов, исследователи пытаются понять, на что был похож предшественник человеческого языка, как он эволюционировал — и как так вышло, что, например, шимпанзе, с которыми нас объединяют 99 процентов генома, не разделяют нашего умения говорить.
Есть две основные версии происхождения человеческого языка. Согласно одной из них, предшественник нашего языка был жестовым, согласно другой — звуковым. Обе теории имеют свои преимущества, потому что приматы пользуются и тем, и другим способом коммуникации: большие человекообразные обезьяны (то есть наши ближайшие родственники — шимпанзе, гориллы и орангутаны) довольно молчаливы и предпочитают жестикулировать, остальные приматы — наоборот. Сегодня наиболее вероятным сценарием развития языка принято считать компромиссный вариант, сочетающий в себе обе теории. Согласно этому сценарию, исходно предки человека пользовались для общения в основном жестами, используя звуки только в качестве эмоционального дополнения. Но по мере того, как они начинали все больше пользоваться руками (например, чтобы держать в них орудия), жестикулировать становилось все неудобнее. Это, по-видимому, привело к тому, что сигнал из участков мозга, отвечающих за коммуникацию, стал подаваться не только на руки, но и на голосовой аппарат (и зона Брока, ответственная за моторную организацию речи и соседствующая с премоторной корой, получила в свое распоряжение контроль вокализаций).
И у жестового, и у звукового способов общения приматов есть ряд особенностей, которые сближают их с человеческим языком. Жесты хороши тем, что человекообразные обезьяны могут их придумывать, выучивать и воспроизводить произвольно, — а не бессознательно, как это бывает с врожденными реакциями. Звуковые сигналы, в свою очередь, замечательны своей референтностью — то есть связью с определенными ситуациями или предметами — и тем, что могут складываться в последовательности. У верветок, например, есть специальные тревожные крики для трех основных типов хищников — леопардов, орлов и змей, — а макаки-резусы, шимпанзе и тамарины издают разные типы криков, когда видят вкусную или невкусную еду. Также приматы умеют по-разному комбинировать одни и те же сигналы, создавая разные по значению «фразы». Так, у гиббонов одни и те же сигналы, расставленные в разном порядке, могут обозначать либо предупреждение о хищнике, либо предложение дружить.
Все это, наряду с замечательными когнитивными способностями приматов и особенно человекообразных обезьян, давно вызывало у ученых желание проверить, можно ли научить обезьян человеческой речи. Одну из первых попыток предпринял в начале ХХ века американский этнограф Уильям Фурнесс (William Furness), купивший для этого орангутана и шимпанзе. Попытку сложно назвать успешной: слово «папа» далось орангутану только через 6 месяцев активных тренировок, а чтобы научить его произносить слово «cup» (чашка), потребовалось немало ухищрений: язык обезьяны лопаточкой отводили назад, а нос зажимали, заставляя выдыхать через рот. С шимпанзе и вовсе ничего не вышло: через 5 лет тренировок она так и не научилась произносить слово «cup».
Позже были другие попытки научить обезьян говорить. В 1931 году американские психологи супруги Келлог (Kellogg) взяли в свой дом 7-месячную самку шимпанзе по имени Гуа (Gua) и стали воспитывать ее вместе со своим сыном Дональдом, которому на тот момент было 9 месяцев. Родители не делали различий между «детьми»: Гуа, как и Дональд, носила одежду, ее кормили с ложки на детском стульчике и укладывали спать в кроватку. Выяснилось, что в таком возрасте человеческий детеныш и детеныш шимпанзе не так уж сильно отличаются друг от друга, а кое в чем шимпанзе даже выигрывает. Так, в возрасте около года Гуа реагировала на большее количество словесных стимулов и лучше пользовалась ложкой и чашкой, чем Дональд. Основные различия касались речи: в возрасте 16 месяцев Дональд начал произносить слова, а Гуа так и не смогла этому научиться. Эксперимент продолжался всего 9 месяцев, после чего был прерван: Дональд стал копировать крики Гуа, и родители испугались необратимых последствий.
Еще одна шимпанзе — Вики (Viki) — жила в семье американских психологов супругов Хейс (Hayes) в течение 7 лет. Родители растили Вики как обычного ребенка: она ела с ними за одним столом, «праздновала» Рождество и день своего рождения. Примерно в полтора года года она, как любой ребенок, начала «обезьянничать», то есть подражать поступкам окружающих: помогала мыть посуду, пудрила лицо, красилась маминой губной помадой и каждое утро выбегала из дома за газетой. Однако на речь подражание не распространялось: несмотря на упорные тренировки, Вики научилась произносить всего 3 слова: «мама», «папа» и «cup».
Почему же обезьяны не могут подражать речи человека, хотя с успехом подражают другим действиям? Одна из основных причин — различия в анатомии: у человека гортань расположена ниже, чем у обезьян. Это позволяет нам с помощью языка менять конфигурацию ротовой полости и глотки и издавать множество разнообразных звуков, хотя и создает риск подавиться. Кстати, у младенцев гортань, как и у обезьян, расположена высоко, что позволяет одновременно сосать молоко и дышать. Примерно к трем годам гортань опускается, и это примерно совпадает с моментом, когда ребенок полностью овладевает артикуляцией.
Еще одна причина — в том, что у обезьян вокализации происходят непроизвольно, то есть неразрывно связаны с переживаемыми в данный момент эмоциями. Шимпанзе, например, с огромным трудом сдерживают связанный с едой «лай» при виде пищи. У человека же речь контролируется сознательно (если, конечно, этот человек не страдает копролалией): чтобы заговорить, нам необязательно приходить в сильное возбуждение, скорее наоборот.
Таким образом, благодаря Гуа, Вики и другим обезьянам стало ясно, что учить их говорить — занятие бесполезное. Однако было очевидно, что, несмотря на отсутствие физических возможностей артикуляции, человекообразным обезьянам есть что сказать нам. Чтобы это доказать, понадобилось всего лишь догадаться применить незвуковой аналог речи — язык жестов.
Первой обезьяной, научившейся общаться на амслене, американском языке глухонемых (AmSLan: American Sign Language), стала шимпанзе по имени Уошо (Washoe). Американские ученые Алан и Беатрикс Гарднер (Allen, Beatrix Garder), как и их предшественники, воспитывали Уошо как своего ребенка: у нее была своя комната с мебелью и игрушками, она ела за общим столом, каталась с родителями на машине, носила одежду и пользовалась ночным горшком.
Начав обучение в два года, в пять лет «первая леди в мире шимпанзе» уже знала около 350 слов на амслене. Уошо не только умела составлять простые предложения, но и придумывала новые собственные жесты для обозначения еще не названных предметов и составляла комбинации из известных ей знаков. Например, для обозначения лебедя она использовала знаки «птица» и «вода», а невкусную редиску называла «еда боль плакать». Уошо продемонстрировала способность обобщать, то есть понимать, что, скажем, слово «дерево» относится не только к конкретному дереву, но к деревьям вообще. Выучив слово «открой» по отношению к конкретной двери, она стала спонтанно им пользоваться для открывания всех дверей, включая дверцы холодильника и буфета, а позже и для открывания коробок, ящиков, бутылок, кастрюль и даже водопроводного крана. Более того, Уошо умела использовать слова в переносном значении. Служителя, долго не дававшего ей пить, она называла «грязный Джек». Позже знаменитая горилла Коко (известная, например, грустным видео про котенка), которая участвовала в аналогичном проекте и выучила при этом более тысячи слов, называла чем-то не угодившего ей служителя «грязный плохой туалет».
После Уошо амслену обучали многих других шимпанзе, горилл и орангутанов. Позже для обучения человекообразных обезьян стали также использовать искуственный язык йеркиш, в котором используется клавиатура с нанесенными на клавиши значками (лексиграммами), обозначающими слова.
Эксперименты с обоими языками показали, что человекообразные обезьяны способны выучить язык на уровне двухлетнего ребенка — весьма неплохо для существ, на которых эти самые двухлетние дети смотрят через решетку в зоопарке. Все «говорящие» обезьяны много и охотно объяснялись жестами — и с друзьями, и с незнакомыми людьми, и даже с кошками, собаками и игрушками. Использование жестов не требовало поощрений лакомствами, и чаще всего общение инициировали именно обезьяны, а не люди. Часто обезьяны говорили сами с собой — комментировали картинки в журнале или свои действия. Так, Уошо, отправляясь куда-нибудь, жестикулировала сама себе «скорее скорее». Все говорящие обезьяны также помнили усвоенный лексикон долгие годы после окончания экспериментов. Когда Уошо после одиннадцатилетней разлуки встретилась со своими воспитателями Гарднерами, она сразу же назвала их по именам и прожестикулировала «давай обнимемся!».
Оставшись «без работы» после окончания опытов Гарднеров, Уошо стала основательницей так называемой «семьи Уошо» — колонии говорящих обезьян, к которой позже присоединялись и другие безработные обезьяны. Это уникальное сообщество до сих пор поддерживает общение на человеческом языке и сохраняет некоторые «человеческие» привычки. Например, сестры Мойя и Тату любили лежать на полу с журналом, держа его ногами, потому что руки нужны были для жестикуляции, и обсуждать картинки. Тату особенно любила находить фотографии мужских лиц и объяснять, что «это друг Тату», разнообразно варьируя эту романтическую тему.
Самое интересное, что говорящие обезьяны, похоже, согласны с учеными в том, что язык — уникальный признак человека, потому что уверенно причисляют себя к людям. Так, Уошо, не колеблясь, называла себя человеком, а других шимпанзе — «черными тварями». Человеком считала себя и Вики: когда ее попросили отделить фотографии людей от фотографий животных, свое изображение она поместила к изображениям людей, положив его поверх портрета Элеоноры Рузвельт, но когда ей дали фотографию ее волосатого и голого отца, она отбросила его к слонам и лошадям.
Таким образом, обезьяны молчат явно не потому, что им нечего сказать. И не потому, что у них не хватает на это когнитивных способностей — кажется, никто не сомневается в том, что двухлетние дети кое-что соображают. Так почему же?
Известно, что человек обладает уникальной версией гена FOXP2, который необходим для правильного развития контроля лицевой мускулатуры в ходе онтогенеза. Люди, у которых этот ген поврежден, испытывают трудности с контролем мышц нижней части лица и поэтому не могут произносить сложные звуки. FOXP2 связан не только с речью у человека, но и с вокализацией у множества животных: функциональные копии этого гена необходимы мышам для того, чтобы «правильно» пищать, птицам — для того, чтобы петь, а летучим мышам — для того, чтобы пользоваться эхолокацией.
При этом все птицы и почти все млекопитающие, кроме человека, имеют практически одинаковые версии гена FOXP2, а продукт этого гена — белок FOXP2 — идентичен у шимпанзе, гориллы и макак-резусов. И только у человека есть своя версия FOXP, отличающаяся от FOXP2 шимпанзе всего на 2 аминокислоты. Показано, что вставка человеческой версии гена в геном мышей, чья версия FOXP2 отличается всего на одну пару нуклеотидов, меняет их голосовое поведение, активность соответствующих участков мозга и морфологию некоторых нейронов. Это говорит о том, что даже небольшие изменения в этом гене могли сыграть ключевую роль в эволюции речи. Поскольку белок FOXP2 представляет собой транскрипционный фактор, то есть белок, управляющий работой других генов, изменения в нем влияют сразу на множество процессов в организме, причем не только на развитие речи. Поэтому легко представить, как всего две аминокислоты могли сыграть такую важную роль в эволюции речи. Интересно, кстати, что неандертальцы, как показал анализ их ДНК, уже были носителями человеческой версии гена FOXP2.
«Нечеловечекую» же версию FOXP2 как раз связывают с очень низкой вокальной пластичностью у приматов. В отличие от людей, которые могут имитировать огромное количество звуков, приматы с большим трудом обучаются новым звукам. Их вокальный репертуар, как показывают многочисленные исследования, генетически детерминирован и почти не поддается изменениям. У обезьян саймири, например, популяционные различия в вокализациях проявляются уже на первой неделе жизни, а глухота не мешает им иметь полноценный вокальный репертуар. Макаки, выращенные с родителями другого вида, сохраняют свой видоспецифичный вокальный репертуар.
Однако, несмотря на неспособность генерировать новые звуки, приматы все же умеют модифицировать структуру сигналов в пределах своего врожденного вокального репертуара. В основном такие модификации появляются в социальном контексте. Например, если поселить вместе две группы игрунок с разным вокальным репертуаром, обе группы слегка модифицируют свои крики так, что они становятся более похожими на крики соседей. То же самое происходит и с песнями гиббонов во время образования новых пар, и с криками шимпанзе при формировании тесных дружеских связей.
Недавно ученые из Университета Йорка показали, что шимпанзе все-таки способны выучивать новые звуки. Объединив две группы взрослых шимпанзе, у каждой из которой был свой особенный «хрюкающий» сигнал для обозначения яблок, исследователи продемонстрировали, что через три года сигналы «конвергировали» — то есть обе группы стали использовать некий усредненный хрюкающий звук. Скорость конвергенции сигналов не зависела от отношения шимпанзе к яблокам, зато зависела от отношения их друг к другу: сигналы конвергировали только после образования тесных социальных связей.
Это исследование — первое на сегодняшний день доказательство того, что приматы способны выучивать новые осмысленные звуковые сигналы, перенимая их у своих партнеров. Это открытие, наряду с исследованием о важности социального контекста для развития вокализаций у игрунок, показывает, что между человеческой речью и «речью» приматов лежит не такая большая пропасть, как принято думать — и позволяет надеяться на то, что когда-нибудь мы сможем, наконец, реконструировать эволюцию нашего языка.
Автор: Софья Долотовская