Фото: uleoparda.ru
Наши уши — сложные чудеса. Наши мочки ушей? Они — дополнительные.
аждый раз, когда вы киваете в такт любимой мелодии или болтаете с другом, сложная система работает, делая это возможным. Ваши уши — это биологические чудеса. В них происходит много всего . «Это очень сложная структура», — рассказывает журналу Popular Science Энн Ле Мэтр , эволюционный биолог, биологический антрополог и научный сотрудник Института Конрада Лоренца в Австрии .
Эта сложность является результатом интенсивного давления отбора, чтобы лучше слышать на протяжении миллионов лет. За исключением, возможно, одной части: долей. Среди всех тонко настроенных частей есть эти части, которые не совсем сходятся. Вот как ученые понимают наши органы чувств.
История наших ушей
Уши улавливают звук из внешнего мира с помощью хрящевых структур, которые выступают из головы, направляют его через канал в перепончатую барабанную перепонку, затем в ряд крошечных косточек среднего уха и лабиринт в форме улитки, называемый улиткой, который передает нервные импульсы на всем протяжении вашего мозга. Млекопитающие, отмечает Лемэтр, имеют особенно сложные уши — с тремя косточками среднего уха вместо одной, как у рептилий и птиц. Кроме того, у нас есть большие внешние ушные структуры (ушные раковины), которых нет у других позвоночных. Так как же мы получили такие сложные уши? Конечно, путем эволюции.
На протяжении тысячелетий части челюстной кости у наших не совсем млекопитающих предков мигрировали и отделялись, образуя две кости среднего уха, а также кость, которая поддерживает барабанную перепонку, объясняет Ле Мэтр. Ископаемые останки , найденные в Китае и других местах, показывают начало и конец этого эволюционного процесса на протяжении мелового периода у давно вымерших млекопитающих, эволюционных предшественников современных млекопитающих. «Вы видите различные промежуточные формы [между различными видами и окаменелостями]… но есть тенденция к форме млекопитающего», — говорит Ле Мэтр . С этими особыми, проводящими звук костями и нашей уникальной, сверхдлинной, спиральной улиткой млекопитающие способны слышать более широкий диапазон частот, чем большинство других позвоночных, добавляет она.
Наши внешние уши, заметные лоскуты хрящей и кожи, также уникальны для млекопитающих и играют дополнительную полезную роль, усиливая звуки и позволяя нам и нашим родственникам определять местоположение звука, говорит Марк Коулман , доцент анатомии в Школе медицины Университета Западной Атлантики на Багамах. Коулман изучал слуховые системы приматов и млекопитающих, сравнивая, как настроены уши разных животных и как это связано со структурой.
«Не все эволюционные признаки являются адаптивными».
По его словам, у разных видов уши специализированы для восприятия различных типов звуков. Например, у кенгуровых крыс очень большие средние уши, которые позволяют им улавливать особенно низкочастотные звуки для своего размера и избегать хищников, таких как гремучие змеи . Уши человека похожи на уши шимпанзе, но небольшие различия означают, что слуховая система шимпанзе лучше всего улавливает высокие и низкие частоты, в то время как человеческий слух наиболее чувствителен к частотам в среднем диапазоне — примерно от 1000 до 4000 Герц, говорит Коулман.
И животные с похожей средой обитания часто приземляются на один и тот же вид уха, говорит Ле Мэтр. Подземные виды, как правило, имеют кости среднего уха, которые выглядят удивительно похожими друг на друга, независимо от того, насколько близко они связаны — то же самое и с водными млекопитающими. «Существует конвергентная адаптация среди млекопитающих», — говорит она.
Даже гребни на наших ушных раковинах имеют особую эволюционную цель. Пики и впадины топографии нашего уха фильтруют и определяют звуки еще точнее. Ночные охотники, такие как летучие мыши и долгопяты, имеют особенно бугристые внешние уши, которые позволяют им ловить насекомых в темноте, отмечает Коулман. Хотя человеческие уши сравнительно просты, нашему мозгу все еще приходится приспосабливаться и заново учиться определять источник звука, когда наши внешние уши изменяются.
Все это подводит нас к некой загадке.
Эволюционное исключение: мочки ушей
Эти болтающиеся кусочки мягкой, нехрящевой ткани появились в летописи животных сравнительно недавно — они действительно присутствуют только у людей, шимпанзе и горилл, говорит Коулман. Пока биологи не определили для них четкого предназначения. «Я думаю, их функция — иметь безопасное место, чтобы положить сережку», — шутит он.
В ушах много кровеносных сосудов, поэтому теоретически возможно, что мочки играют роль в регуляции температуры, подобно тому, как огромные уши слонов помогают им сохранять прохладу , говорит он. Хотя он и Ле Мэтр оба отмечают, что эта теория — не более чем догадка. С другой стороны, некоторые ученые, например, зоолог Десмонд Моррис, ранее выдвигали идею о том, что мочки ушей развились как эрогенная зона , облегчающая парные связи, но прямых доказательств того, что этот вид полового отбора сформировал наши уши, мало.
В отличие от большинства других частей уха, мочки у разных людей сильно различаются. Возможно, на уроках естествознания в старших классах вы узнали, что либо унаследовали прикрепленные, либо отсоединенные мочки от одного набора аллелей, переданных от родителей. И хотя оказывается, что чрезмерное упрощение на самом деле не соответствует действительности , наши мочки действительно бывают разных форм и типов, что определяется генетикой. Такой уровень изменчивости предполагает, что мочки испытывают гораздо меньшее давление, чтобы соответствовать определенной форме и назначению, чем что-то вроде хорошо отточенных косточек среднего уха, говорит Ле Мэтр.
Вместо этого наши доли могут быть просто доказательством того, что эволюция не является идеальным процессом проектирования. «Не каждая эволюционировавшая черта является адаптивной», — говорит Бриджит Алекс , палеоантрополог из Гарвардского университета. Существуют физические и биологические ограничения на то, какие черты могут возникнуть. Случайность задействована через генетический дрейф — когда определенный набор черт становится доминирующим в группе случайно.
А затем есть так называемые эволюционные «пазухи» — термин, придуманный знаменитым палеонтологом Стивеном Джеем Гулдом, который относится к треугольному пространству между сводом собора и потолком. Эти треугольники не обязательно являются преднамеренной частью чертежа, а скорее побочным продуктом желаемой архитектурной особенности, арки. Аналогично, некоторые части нашего тела могут быть случайным побочным продуктом других, объясняет Алекс. Возможно, мочки образовались из-за смещения хряща в другом месте наших ушей, что максимизировало нашу остроту слуха и непреднамеренно оставило немного плоти висеть.
Мочки ушей — не единственные индикаторы порой некачественной и продолжающейся работы эволюции. У нас также есть рудиментарные мышцы в ушах, оставшиеся от предков млекопитающих, которые могли поворачивать и направлять свои ушные раковины, как кошки. Несмотря на то, что у нас все еще есть эти остатки мышц, большинство людей вообще не могут двигать ушами (подобно тому, как наши копчики больше не соединяются с хвостами).
Остаются и другие бесполезные загадки. «Никто точно не знает, почему у человека развился подбородок [также]», — говорит Алекс. «Это адаптивная особенность, побочный продукт, случайность, половой отбор?» Вы можете поглаживать свой подбородок (или мочки), размышляя над вопросом, но это, вероятно, не сделает ответ яснее.