Поющие хомяки помогут заикам
Такое научное название они получили за необычный для грызунов способ коммуникации – с помощью песни.
Причем поющие хомяки издают очень высокие звуки, на пределе слышимости для человека, и ультразвуковые, которые наше ухо уже не улавливает. Не так давно генетики получили линию обычных лабораторных мышей-вокалистов, но облик поющего хомяка совсем иной: у него темно-желто-коричневый мех, хвост и лапки черные. Кроме того, мужские особи поющих хомяков выделяют сильно пахнущее мускусное вещество.
В Техасском университете в США изучают гены этих грызунов в надежде понять универсальный принцип формирования голосового аппарата у млекопитающих и генетические основы пения как одной из форм поведения, в том числе и человека.
Например, самый главный в иерархии самец этого вида грызунов щебечет – издает трели, – чтобы привлечь в случае необходимости помощников из своей стаи.
Его песнь очень стремительна, до 20 чириканий в секунду. Для непривередливого уха эта трель напоминает птичью, но в отличие от птиц мышиная состоит лишь из одной ноты.
«Она звучит мягко для человеческого уха, но, если ее записать с помощью устройства и замедлить при повторном воспроизведении примерно в три раза, она кажется довольно драматичной», – поясняет сотрудник Техасского университета Стевен Фелпс, участвующий в данном исследовании. Большинство видов грызунов вокализируют на слишком высокой частоте, и люди их попросту не слышат. Кроме того, другие грызуны в отличие от поющих хомяков не используют звуки для связи на дальние расстояния.
Ученые сконцентрировались на изучении одного из самых перспективных, по их мнению, генов, а именно FOXP2, поскольку именно этот ген знаменит тем, что ломается при речевых нарушениях у человека.
Даже всего одна мутация вызывает множество проблем с речью, от грамматических затруднений до заикания и неспособности сделать точные движения ртом, чтобы четко выговорить предложение.
Как выяснили в этой лаборатории, ген FOXP2 оказался удивительно похожим у поющих хомяков, линейных лабораторных мышей и людей. Его основная роль в организме – осуществлять контроль работы других генов.
Исследователи проигрывали записи хомячьих песен другим представителям данного вида и анализировали, как у них в ответ на эти звуки меняется активность нейронов головного мозга. Они обнаружили, что нейроны, в которых есть ген FOXP2, активируются. Из этого был сделан вывод, что FOXP2 может играть определенную роль в интеграции звуковой информации, активируя, в свою очередь, работу других генов.
Чтобы понять, как ген FOXP2 взаимодействует с ДНК, исследователям понадобилось два мощных суперкомпьютера, которые прочитывали небольшие фрагменты ДНК для того, чтобы расшифровать полную последовательность генов и проанализировать их перекрывание. В настоящее время ученые ищут те гены, которые влияют на работу FOXP2, и те, активность которых изменяется под воздействием FOXP2. Это поможет установить причинно-следственные связи в формировании механизма вокализации.
Суперкомпьютеры потребовались потому, что приходится иметь дело с огромным количеством анализируемой информации. Когда выполняют стандартные, так называемые полногеномные исследования, чтобы выявить причины речевых нарушений у людей, нужно обрабатывать гораздо большее количество данных. Кроме того, значительная их часть оказывается белым шумом – в выборку попадает множество различных модификаций генов, которые никак не связаны с речевыми нарушениями. Найти среди них те изменения генов, которые имеют непосредственное отношение к проблеме, бывает очень трудно, подчас невозможно. По мнению исследователей, если бы удалось сузить поле поиска геном FOXP2, то можно было бы докопаться до истинных причин речевых проблем, связанных с нарушением работы генов.