Ранее неизвестный белок даёт нам преимущество в слухе
Мы, люди, — как и млекопитающие в целом — обязаны своим эволюционным успехом также нашему превосходному слуху. Биолог Изабель Ланг недавно обнаружила причину этого.
Краткий обзор
- Слух человека, как и у всех млекопитающих, более чувствителен, обладает большей производительностью и охватывает более широкий диапазон частот, чем у других видов.
- Причиной эффективности нашего слуха является сложное строение улитки.
- До сих пор считалось, что для чрезвычайно сложного процесса слуха во внутреннем ухе необходимы калий и кальций.
- Однако биолог Изабель Ланг, изучив мышей, обнаружила, что белок под названием LRRC52 входит в состав клеток слуха и позволяет им функционировать независимо от притока кальция.
Тот, кто не хочет, чтобы все подслушивали, общается в диапазонах частот, которые слышат только определённые люди. Этот принцип до сих пор применяется полицией в радиосвязи, а также многими спецслужбами и их криминальными противниками — и именно он является одной из причин эволюционного успеха млекопитающих. В эпоху динозавров млекопитающие могли беспрепятственно развиваться, поскольку общались друг с другом на частотах, которые были недоступны для их хищников, в том числе и для динозавров.
Мы слышим больше, чем другие виды
Эта жизненно важная защита стала возможной только благодаря тому, что млекопитающие слышат в более широком диапазоне частот, чем другие классы животного мира. Птицы, например, воспринимают звуки только до частоты в три килогерца (кГц). Наш человеческий слух охватывает широкий диапазон частот от 20 герц (Гц) до 20 кГц. Многие мелкие млекопитающие слышат даже в ультразвуковом диапазоне и благодаря этому улавливают сигналы, которые уже не слышны даже нам, людям. Настоящими специалистами в этой области являются летучие мыши, которые слышат звуки частотой до 200 кГц и используют свой слух как радар для определения местоположения объектов. Лидерами среди животных с высокочастотным слухом являются дельфины: они воспринимают звуки в ультразвуковом диапазоне с частотой свыше 100 кГц.
Рекомендация: с 45 лет — проходить проверку слуха раз в два года
- Диапазон частот, который мы воспринимаем в молодости, составляет примерно от 20 Гц до 20 кГц.
- С возрастом же способность слышать высокие звуки постепенно снижается.
- Поэтому, особенно с возрастом, рекомендуется регулярно проходить проверку слуха, чтобы своевременно выявить снижение слуха и компенсировать его.
- Специалисты по слуховым аппаратам рекомендуют проходить проверку слуха каждые два года, начиная с 45 лет.
Это тоже может вас заинтересовать
Wir entgehen dem Herbstblues
Die Tage werden kürzer und das Wetter ungemütlicher – die besten Voraussetzungen also für wohlige Stunden auf dem Sofa mit einer Tasse Tee und etwas Hörfutter gegen den Herbstblues. Wir stellen heute verschiedene Podcasts vor, die den Herbst noch gemütlicher machen!
Mit gesundem Gehör durch den Herbst
Das nasskalt trübe Wetter der vergangenen Tage lässt keinen Zweifel: Der Herbst ist da. Wir verraten, wie Sie Ihre Ohren am besten schützen – und erklären, wie Sie gesund und aktiv durch den Herbst kommen.
Der Ruf der Wale
Wale nutzen Schallwellen, um sich im Meer zu orientieren und mit ihren Artgenossen zu kommunizieren. Wie funktioniert das Gehör der Unterwasserriesen und was passiert, wenn der Schall gestört wird?
Таким образом, наш развитый слух играет важную роль в успехе нашего вида в целом. Ведь у людей и млекопитающих слух служит не только для общения, но и для пространственной ориентации, а также для распознавания опасностей. Морские млекопитающие, такие как киты и дельфины, например, ориентируются в темных просторах океанов исключительно с помощью слуха. Чтобы оценивать глубину воды и расстояния, а также находить добычу, киты обладают так называемым эхолотом: они генерируют звуковые волны, которые, сталкиваясь с объектом, возвращаются к ним и в кратчайшие сроки дают им точное представление об окружающей среде. С помощью этих коротких щелчков или длинных, низких звуков морские гиганты также общаются друг с другом на своих собственных частотах.
Спиралевидные изгибы в ухе позволяют нам лучше слышать
Однако процесс обработки звука во внутреннем ухе настолько сложен, что до сих пор не изучен до мельчайших деталей. Зато известно, почему человеческий слух более совершенен, чем у других видов: эффективность наших ушей обусловлена строением улитки, или кохлеи. У млекопитающих она имеет спиралеобразную форму, относительно длинна и, подобно гитарной струне, механически настроена. У птиц, напротив, во внутреннем ухе имеется лишь аналог сравнительно простой конструкции, настроенный электрически, который не способен обрабатывать высокочастотные звуки.
Когда звуковая волна попадает на эту улитку, это запускает чрезвычайно сложную физиологическую реакцию, которая преобразует колебания воздуха в акустические сигналы и передает их в наш мозг: поступающая звуковая волна возбуждает слуховые клетки, так называемые волосковые клетки. Эти сигналы передаются нервными клетками в мозг. Там так называемая слуховая кора, слуховой центр мозга, расшифровывает эти стимулы, распознаёт различные звуки, музыку и понимает, когда кто-то с нами разговаривает.
Как устроен наш слух?
- Звуковые волны воздействуют на ушную раковину, которая передает эти колебания на барабанную перепонку.
- Барабанная перепонка начинает колебаться, передавая колебания слуховым косточкам.
- На стыке между барабанной перепонкой и молоточком, наковальней и стременем звуковое давление усиливается в 20 раз.
- Подвижное основание стремечка передает звуковое давление в улитку.
- Внутри улитки колеблется мембрана.
- Волосковые клетки в жидкости, окружающей улитку, преобразуют эти волны в электрические импульсы, которые слуховой нерв передает в слуховую кору головного мозга.
Обнаружен белок, являющийся ключом к тайне нашего слуха
Решающую роль в этом процессе играют минералы — калий и кальций, которые обеспечивают протекание этой цепной реакции и впоследствии возвращают волосковые клетки в исходное состояние, благодаря чему они могут вновь улавливать звуковые волны. До сих пор исследователи исходили из того, что оба вещества необходимы для передачи сигнала во внутреннем ухе — как, например, у птиц. Научные исследования показывают, что слуховой нерв не посылает импульсы в мозг, если не происходит поступления кальция. Однако у млекопитающих эта передача сигналов активируется независимо от того, транспортируют ли слуховые клетки кальций или нет. Какой механизм лежит в основе этого явления, до сих пор оставалось загадкой для науки. Биолог Изабель Ланг из Университета Саарланда наконец-то дала ответ на этот фундаментальный вопрос: ей удалось доказать, что белок под названием LRRC52 ответственен за то, что слух млекопитающих функционирует иначе, чем у птиц.
Случайная находка разгадывает тайну нашего слуха
Учёная обнаружила это преимущество нашего вида в слухе, исследуя волосковые клетки мышей до и после двенадцатого дня после их рождения. Именно с этого момента грызуны способны слышать. В волосковых клетках мышей, которые ещё не могли слышать, белок LRRC52, ответственный за слух, не обнаруживался. Однако у более взрослых мышей он обнаруживался именно там, где находились каналы, транспортирующие кальций. Благодаря этому Ланг смогла доказать, что этот белок является составной частью клеток слухового аппарата, позволяющей им функционировать независимо от притока кальция. Однако в этом научном успехе исследовательнице помогла и случайность: другие группы ученых, которые по всему миру пытались разгадать загадку эффективности человеческого слуха, даже не подозревали, что этот белок вообще играет какую-либо роль в слухе. На самом деле именно оно является причиной того, что наш слух более чувствителен и эффективен, поскольку он быстрее восстанавливается, чем у других видов, и охватывает более широкий диапазон частот.
Наш высокопроизводительный и эффективный слух не только неоднократно давал нам преимущества в ходе эволюции, но и сегодня ежедневно оказывает нам жизненно важные услуги. Здесь вы найдете полезную информацию о том, как защитить свои уши.
