Судя по строению органов слуха, неандертальцы различали звуки речи не хуже сапиенсов

Об эволюции речевых способностей у наших предков можно судить по косвенным анатомическим признакам, в том числе по строению слуховой системы. Чтобы различать фонемы, ухо должно чутко воспринимать звуки в широком диапазоне частот. Эта способность во многом определяется анатомией среднего уха и наружного слухового прохода. Ранее было показано, что у Homo sapiens диапазон хорошо воспринимаемых частот намного шире, чем у древних гоминид Australopithecus africanus и Paranthropus robustus, которые мало отличались в этом отношении от шимпанзе. Новое исследование испанских антропологов, развивающих этот подход, показало, что неандертальцы, жившие 130–40 тысяч лет назад, по ширине спектра воспринимаемых частот не уступали современным людям и превосходили «гейдельбергских людей» из Симы-де-лос-Уэсос, живших около 400 тысяч лет назад. Новые данные согласуются с гипотезой о том, что неандертальцы обладали членораздельной речью. Поскольку люди из Симы-де-лос-Уэсос считаются представителями неандертальской эволюционной линии, жившими уже после разделения предков неандертальцев и сапиенсов, получается, что слух, хорошо приспособленный к восприятию речи, развился независимо у двух видов людей.

Человеческая речь — уникальный и невероятно эффективный способ коммуникации, благодаря которому стало возможным ускоряющееся культурное развитие, характерное для нашего вида. Вопрос о том, когда, как и почему наши предки приобрели свои языковые и речевые способности, исключительно важен для понимания эволюции человека. При этом он крайне труден для изучения, ведь о способах коммуникации наших предков вплоть до появления письменности можно судить только по косвенным данным.

В последние два десятилетия в изучении этих косвенных данных — археологических, анатомических и генетических — наблюдается большой прогресс. И всё же многие ключевые вопросы остаются спорными (см.: С. Бурлак, 2019. Происхождение языка).

Например, до сих пор нельзя считать окончательно доказанным наличие речи у неандертальцев. С одной стороны, есть много доводов в пользу этого предположения. Археологические данные говорят о наличии сложного поведения и развитой культуры у неандертальцев (см.: Неандертальцы интересовались птичьими перьями, «Элементы», 25.02.2011) и, в несколько меньшей степени, у их предшественников — «гейдельбергских людей» Европы (см.: В Германии найдена охотничья метательная палка возрастом 300 000 лет, «Элементы», 27.04.2020). Чтобы сложная культура сохранялась и развивалась, необходимы эффективные средства передачи молодому поколению накопленного багажа знаний. Вряд ли тут сгодилось бы что-то принципиально менее действенное, чем человеческая речь (T. J. H. Morgan et al., 2015. Experimental evidence for the co‐evolution of hominin tool‐making teaching and language).

Мозг у неандертальцев по объему был не меньше, чем у сапиенсов, но имел другие пропорции (см.: Изучение древних черепов показало, что важен не только размер мозга, но и его форма, «Элементы», 29.01.2018) и в онтогенезе развивался по другой траектории (см.: Мозг у неандертальцев рос иначе, чем у сапиенсов, «Элементы», 17.11.2010). Похожая ситуация и со знаменитым «геном речи» FOXP2: аминокислотная последовательность белка, кодируемого этим геном, у неандертальцев была такая же, как у нас, но в регуляторной области гена было различие, судя по всему, функционально важное (и поэтому после гибридизации внеафриканских сапиенсов с неандертальцами отбор полностью вычистил из нашего генофонда неандертальский вариант этого участка генома). Строение голосового аппарата вроде бы позволяло неандертальцам использовать широкий репертуар фонем, но, возможно, не совсем такой, каким пользуются сапиенсы (B. de Boer, 2012. Loss of air sacs improved hominin speech abilities; L.-J. Boë et al., 2002. The potential Neandertal vowel space was as large as that of modern humans).

Из всех этих косвенных данных постепенно складывается представление о том, что неандертальцы почти наверняка умели говорить, хотя их речь, возможно, чем-то важным отличалась от нашей. Впрочем, по сей день существует версия, развиваемая Ноамом Хомским и его коллегами, что полноценный язык (с рекурсией, иерархической синтаксической структурой и операцией «merge», позволяющей неограниченно комбинировать и усложнять смыслы) появился только у сапиенсов, причем совсем недавно — максимум 100 тысяч лет назад (J. J. Bolhuis et al., 2014. How Could Language Have Evolved?).

К числу важных признаков, по которым можно судить о наличии речи у вымерших гоминид, относится строение слухового аппарата. Для полноценной речевой коммуникации важна не только способность произносить разнообразные фонемы, но и умение безошибочно различать их на слух. Для этого нужно чутко улавливать звуки в широком диапазоне частот. Сужение этого диапазона затрудняет восприятие устной речи (см., например: M. W. Skinner, J. D. Miller, 1983. Amplification Bandwidth and Intelligibility of Speech in Quiet and Noise for Listeners with Sensorineural Hearing Loss; J. M. Kates, K. H. Arehart, 2005. Coherence and the speech intelligibility index).

Ранее было показано, что неандертальцы по строению косточек среднего уха отличались от современных людей, хотя на функциональных характеристиках среднего уха эти различия вроде бы не должны были сильно сказываться (A. Stoessel et al., 2016. Morphology and function of Neandertal and modern human ear ossicles). Но вопрос о частотном диапазоне, на который был настроен неандертальский слух, до сих пор оставался открытым.

Оценить этот диапазон можно при помощи сложных акустических моделей, разработанных специально для этой цели и учитывающих множество анатомических признаков наружного слухового прохода и среднего уха. Общие принципы такого моделирования описаны в статье J. Rosowski, 1996. Models of External- and Middle-Ear Function. Модель получает на входе анатомические данные, которые можно добыть при помощи рентгеновской компьютерной томографии черепов, а на выходе дает количественную оценку «передачи мощности звука» (sound power transmission, SPT) для разных частот. Кривая SPT показывает, в каком виде (насколько ослабленным или, наоборот, усиленным) дойдет до внутреннего уха (улитки) звуковой сигнал стандартной силы и определенной частоты после того, как пройдет через наружное и среднее ухо. Иными словами, кривая SPT позволяет оценить чувствительность слуховой системы к звукам разной частоты. Если у кривой один узкий пик, это значит, что слуховое восприятие настроено на узкий спектр частот и вряд ли подходит для эффективной речевой коммуникации. Такая ситуация характерна, например, для шимпанзе. Широкое плато, напротив, говорит о широком диапазоне хорошо воспринимаемых частот (occupied bandwidth, OBW). У современных людей плато на кривой SPT очень широкое.

Данный подход активно развивают антрополог Хуан Луис Арсуага (Juan Luis Arsuaga) и его коллеги из нескольких научных учреждений Испании и США. Они уже успели применить этот метод к предполагаемым предкам неандертальцев — людям из Симы-де-лос-Уэсос (Семнадцать черепов из испанской пещеры проливают свет на происхождение неандертальцев, «Элементы», 24.06.2014; I. Martínez et al., 2013. Communicative capacities in Middle Pleistocene humans from the Sierra de Atapuerca in Spain), а также к ранним гоминидам Australopithecus africanus и Paranthropus robustus (R. Quam et al., 2015. Early hominin auditory capacities). Выяснилось, что у ранних гоминид диапазон хорошо воспринимаемых частот (OBW) был ненамного шире, чем у шимпанзе, и лишь слегка сдвинут в сторону более высоких частот (рис. 2). Хорошее восприятие высоких частот важно для различения глухих согласных звуков (а чтобы общаться одними гласными, можно в принципе обойтись и таким слухом, как у шимпанзе).

Люди из Симы-де-лос-Уэсос заняли промежуточное положение между ранними гоминидами и современными людьми. Это можно трактовать как аргумент в пользу того, что 400 тысяч лет назад у предков неандертальцев слух был еще недостаточно тонок для полноценной речевой коммуникации современного типа. Но всё же он куда лучше подходил для этой цели, чем слух австралопитеков или, тем более, шимпанзе.

В своей новой статье, опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution, испанские антропологи и специалисты по биоакустике сообщили о результатах изучения пяти неандертальских черепов. Для каждого из них при помощи компьютерной томографии были получены трехмерные реконструкции основных структур наружного и среднего уха, отвечающих за «доставку» звука к внутреннему уху (рис. 1). Кроме того, авторы изучили дополнительный материал по людям из Симы-де-лос-Уэсос: просканировали шесть новых черепов, а для трех черепов, изученных ранее, получили реконструкции с более высоким разрешением. Это позволило уточнить сделанные прежде выводы по предкам неандертальцев.

На основе полученных реконструкций были рассчитаны звукопроводящие характеристики наружного и среднего уха. Главные результаты исследования суммированы на рис. 3.

Прежние выводы по людям из Симы-де-лос-Уэсос в целом подтвердились. Ширина диапазона хорошо воспринимаемых частот (OBW) у них намного больше, чем у шимпанзе, но при этом значимо меньше, чем у современных людей.

Что касается неандертальцев, то их слуховая система по всем рассмотренным показателям (то есть по SPT, OBW и учтенным анатомическим признакам наружного и среднего уха) оказалась такой же, как у сапиенсов. Ни по одному из признаков между неандертальцами и современными людьми не обнаружилось значимых различий. Это, собственно, и есть главный результат работы. Однако между неандертальцами и людьми из Симы-де-лос-Уэсос такие различия есть: у неандертальцев значимо шире OBW и выше SPT (чуткость слуха) в диапазоне от 4 до 5 килогерц. Эти различия обусловлены в основном тремя анатомическими показателями: объемом адитуса (показан оранжевым цветом на рис. 1), радиусом входа в него и длиной наружного слухового прохода (показан зеленым на рис. 1). Все три показателя отрицательно коррелируют с OBW.

Таким образом, исследование показало, что по сравнению с более древними гоминидами у неандертальцев и сапиенсов улучшилось слуховое восприятие на частотах 4–5 килогерц. Эти частоты особенно важны для различения «глухих» или «безголосых» согласных, произносимых без вибрации гортани, таких как п, т, к, ф или с. Эти согласные очень широко распространены в современных языках и важны для опознания слов. При нарушениях слуха у пожилых людей их восприятие обычно страдает в первую очередь.

Люди из Симы-де-лос-Уэсос, которые считаются ранними представителями неандертальской эволюционной линии после ее отделения от предков сапиенсов (см. Семнадцать черепов из испанской пещеры проливают свет на происхождение неандертальцев, «Элементы», 24.06.2014), по-видимому, еще не могли различать глухие согласные так же хорошо, как мы или поздние неандертальцы. Наверное, это накладывало ограничения на их речевую коммуникацию. С одной стороны, это согласуется с большей сложностью поведения (читай: культуры) неандертальцев по сравнению с их предшественниками из Симы-де-лос-Уэсос. С другой стороны, получается, что общие предки сапиенсов и неандертальцев, жившие предположительно 500–700 тысяч лет назад, еще не очень хорошо умели различать высокочастотные звуковые сигналы. Следовательно, эта способность либо развилась у двух видов независимо, либо появилась сначала у одного из них, а к другому попала в результате межвидовой гибридизации. Оба варианта в свете сегодняшних знаний представляются вероятными.

В целом складывается довольно логичная картина постепенного расширения OBW и улучшения восприятия высокочастотных звуков в ходе эволюции гоминид. Если допустить, что у общего предка человека и шимпанзе слух был такой же, как у шимпанзе, то выстраивается правдоподобный эволюционный ряд от этого предка к поздним большеголовым видам Homo (неандертальцам и сапиенсам) через ранних гоминид и промежуточные формы, подобные людям из Симы-де-лос-Уэсос. В этом ряду параллельно с усложнением поведения не только увеличивался мозг, но и совершенствовалось слуховое восприятие, что позволяло гоминидам эффективно использовать всё более сложную речевую коммуникацию. Это логично, ведь поведение усложнялось благодаря накоплению культурного багажа, для сохранения и развития которого необходимы эффективные средства социального обучения. Человеческий язык, основной формой существования которого является речь, как раз и есть самое эффективное из всех средств социального обучения, созданных природой. Чем богаче и полезнее для выживания становилась культура, тем важнее было умение быстро и качественно осваивать «мудрость поколений», перенимать чужой опыт и учить других. Это порождало отбор на совершенствование языковых и речевых способностей, что, в свою очередь, вело к дальнейшему развитию мозга и культуры. Таким образом, новые данные по эволюции слуха у гоминид хорошо согласуются с идеей о том, что в основе антропогенеза лежала самоподдерживающаяся коэволюция мозга, социального обучения и культуры (см.: Коэволюция мозга и культуры — вероятный механизм становления человеческого разума, «Элементы», 25.05.2020).

Источник: Mercedes Conde-Valverde, Ignacio Martínez, Rolf M. Quam, Manuel Rosa, Alex D. Velez, Carlos Lorenzo, Pilar Jarabo, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell, Juan Luis Arsuaga. Neanderthals and Homo sapiens had similar auditory and speech capacities // Nature Ecology & Evolution. 2021. DOI: 10.1038/s41559-021-01391-6.

Александр Марков

Источник: elementy.ru

. .