«Лошади и крупный рогатый скот очень плохо определяют источники звука», – выпалила Рики Хефнер мне в трубку, когда я позвонил ей, чтобы обсудить исследование. Рики – пример упорного экспериментатора, такие люди очень важны для развития науки. Только представьте тщательную подготовку, которая необходима для получения надежных экспериментальных данных от таких разных животных, как слон, летучая лисица и песчанка. Иногда требуется целый год, чтобы получить необходимые данные только по одному виду.
Для Рики результат эксперимента (то, что лошади плохо локализуют звук) оказался совершенно неожиданным, и она сначала подумала, что ошибка кроется в самом эксперименте. Представьте лошадь на водопое, где она слышит щелканье хлыста. Конечно, было бы очень полезно определить источник звука. Один из коллег-профессоров предостерег Рики: «Никто не поверит, если ты не продемонстрируешь это разными способами». После того как Рики протестировала разных лошадей, используя разные процедуры, она решилась опубликовать результаты. Тем не менее реакция на публикацию была неоднозначной, кого-то результаты не убедили. Единственный способ убедить скептиков – дополнить факты объяснением результатов экспериментов.
Однажды вечером, когда Рики уже лежала в постели, ей в голову вдруг пришла мысль: «Уши нужны для того, чтобы обнаружить животное и передать эту информацию глазам, чтобы они смогли его увидеть». Возможно, естественный отбор, направлявший эволюцию локализации звука, был связан с широтой зрительного поля, в котором зрение животного является наиболее острым? Лошади обладают отличным горизонтальным полем зрения более 180°. Таким образом, их ушам нет необходимости сообщать точную информацию по локализации: это могут сделать глаза. И слух им требуется лишь для того, чтобы улавливать тихие звуки. Человек устроен совершенно иначе. Даже при самом остром зрении у нас очень узкий обзор, который обеспечивается небольшим углублением в сетчатке, и поле зрения составляет всего 1–2°. Чтобы точно ориентировать глаза, нам необходима хорошая звуковая локализация.
На самой важной диаграмме из исследования Хефнеров показаны результаты примерно по 30 видам млекопитающих и отмечена поразительная корреляция между точностью, с которой животное может локализовать звук, и широтой поля зрения. На одном конце располагается человек, а на другом – животные, подобные лошади. Я спросил Рики, помогла ли эта диаграмма убедить сомневающихся. «Конечно, мне хотелось бы так думать, – уклончиво ответила она. – Тогда я была молода. Вы же знаете, чтобы победить, нужно пережить своих врагов!»
Как показывает работа Хефнеров, исключительная способность человека слышать возникла для того, чтобы локализовать звук и таким образом позволить нам охотиться и не стать жертвами хищников. Но зачем нам внешнее ухо? А ушная раковина? Какие эволюционные процессы создали эту характерную форму? И здесь тоже есть связь с локализацией. Уши улавливают идентичные сигналы, указывающие на источники звука спереди и сзади, потому что голова симметрична. Но нельзя перепутать, спереди или сзади находится замаскировавшийся хищник: можно попасть к нему в лапы. Асимметричная форма ушной раковины означает, что звуки спереди и сзади воспринимаются по-разному, и это помогает их различить и не перепутать[7]. Рики говорит: «[Ушная раковина] такая невыразительная, потому что это просто лоскут кожи и хрящ, торчащие наружу, люди вообще не обращают на нее внимания. Но она играет большую роль в нашей способности локализовать звуки». Однако поскольку ушная раковина человека небольшого размера, для локализации требуются звуки высокой частоты. Это помогает объяснить, почему мы можем улавливать звуки за пределами диапазона частот речи.
На изображениях первых млекопитающих и их предков часто можно увидеть ушные раковины, но это – вольность художника, поскольку обычно внешнее ухо не превращается в окаменелость. Самые ранние ископаемые останки ушной раковины принадлежали Spinolestes, похожему на мышь животному, которое обитало в болотистой местности. Его рацион, вероятно, состоял из мелких насекомых и животных, которых оно выкапывало мощными задними ногами. Это млекопитающее, останки которого были обнаружены в Испании в 2015 году, жило 125 миллионов лет назад, в одно время с динозаврами. Его тело поразительно хорошо сохранилось. Была найдена не только одна ушная раковина, но и шипы, напоминающие иглы дикобраза, мех и волосяные фолликулы, а также внутренние органы [17].
Поскольку способность слышать жизненно важна для нахождения добычи и локализации хищников, основные строительные элементы органа слуха уже существовали и заняли свое место в структуре организма миллионы лет назад, задолго до возникновения речи. До недавнего времени было известно только это, но затем ученые придумали оригинальный способ оценить остроту слуха древнего человека по ископаемым останкам. Обнаружился интересный факт: для того чтобы улавливать речь, слуховые способности изменились в значительном диапазоне частот. Было ли это реакцией на обретенную способность говорить? Или это лишь результат влияния других факторов естественного отбора в эволюции человека?
Рольф Кьюам, палеоантрополог из Бингемтонского университета, и его коллеги использовали снимки, полученные методом компьютерной томографии, чтобы оценить размер ушей древних людей. Затем они использовали физическую модель, чтобы представить, как звуковые волны могли воздействовать на древние ушные кости, и таким образом сделать выводы относительно чувствительности слуха. Они исследовали ископаемые останки двух первых южноафриканских гоминини, Paranthropus robustus и Australopithecus africanus [18]. Оба вида обитали в лесах и саваннах. По сравнению с современным человеком они обладали относительно небольшим по размеру мозгом[8]. Australopithecus africanus жил около трех миллионов лет назад. Таунгский ребенок, представитель этого вида, череп которого был найден, – первый из обнаруженных предков человека, живших на Земле до появления современных людей [19]. Paranthropus robustus получил свое название из-за мощной нижней челюсти и моляров. Он жил позже, около полутора миллионов лет назад. Реконструкции лиц обоих видов гоминини представляют собой сочетание черт обезьяны и человека и напоминают персонажей фильма «Планета обезьян».
Слуховые кости этих ранних гоминини имеют много общего с костями современного человека и шимпанзе. Молоточек похож на молоточек современного человека, но наковальня и стремечко более примитивны, как у шимпанзе. Ушной канал отличается по форме от ушного канала и человека, и шимпанзе. Эти особенности, вероятно, дали ранним гоминини преимущество в виде большего усиления звука в необходимых для устной речи частотах, около 1500–3000 Гц [20]. Но эти гоминини слишком древние, у них не могло быть языка, так что такое усовершенствование слуха по сравнению с шимпанзе произошло, вероятно, по другим причинам. Кьюам предположил, что это было связано с необходимостью оптимизации общения на близком расстоянии в саванне с помощью простых вокализаций.
Проводились исследования и более поздних гоминини [21]. У Homo heidelbergensis обнаруживаются характеристики скелета, более близкие к современным людям. Это первый вид людей, который населял холодные климатические зоны. Он начал формироваться примерно 700 000 лет назад и, возможно, является последним общим предком современного человека и неандертальцев [22]. Позднее (около 120 000 лет назад) европейские популяции Homo heidelbergensis эволюционировали в неандертальцев, в то время как отдельная популяция в Африке – в Homo sapiens примерно 200 000 лет назад [23]. Поиски самого позднего общего предка имеют важное значение для понимания эволюции. В этом случае слуховое сходство Homo heidelbergensis и Homo sapiens подразумевает, что неандертальцы отлично могли улавливать речь. Этот вывод был подтвержден исследованиями слуховых косточек неандертальцев. В 2016 году Александр Стессель из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Лейпциге и сотрудники продемонстрировали, что хотя у неандертальцев и современных людей слуховые косточки немного различаются, обе конфигурации обеспечили бы схожие слуховые способности [24]. По-видимому, когда почти полмиллиона лет назад появился Homo heidelbergensis, все адаптации среднего уха как реакция на вокализации уже были завершены [25]. Следовательно, речь развивалась, используя преимущества уже существовавшей способности к слуху, а не наоборот [26].
