Зачем животным нужен язык?
Каких только в природе не бывает языков. Для каждого вида животных он будет уникальным. Зачем животным нужен язык и что он, собственно, собой представляет?
Видео: ЕваПочемучка - зачем животным хвост
Pечь — поистине «дар языков», считает гарвардский психолингвист и автор бестселлера «Язык как инстинкт» Стивен Пинкер. Вместе с губами, гортанью и нёбом язык задействован в производстве разнообразных звуков. Но говорить могут только люди, а между тем ответственный за эту способность орган есть у многих животных. На каком этапе эволюции появился язык и каково его исходное предназначение?
Биологи называют языком «мускульный вырост в ротовой полости, выполняющий функции транспортировки и вкусового анализа пищи». Но появился этот орган у животных не сразу, на ранних этапах эволюции живые существа прекрасно обходились без него. Например, ланцетник до сих пор проталкивает пищу с помощью микроскопических ресничек, а чувствовать вкус ему вроде бы не надо. И у рыб во рту торчит складочка, но это не настоящий язык, так как он лишен мускулатуры (и потому с его помощью нельзя издавать звуки), зато хорошо осуществляет «доставку пищи». Даже вкусовых рецепторов на нем нет: чувствительные клетки, способные различать вкус, разбросаны у рыб по всему телу.
Следующий этап эволюции животных — выход земноводных из воды — оказался для языка судьбоносным: жителям суши пришлось скрывать вкусовые рецепторы во рту — на стенках и языке, чтобы уберечь его от высыхания. Правда, ученые считают, что сами земноводные во вкусах неразборчивы, и языковые рецепторы позволяют им только ощущать положение пищи во рту. Однако именно у амфибий язык стал мускулистым, что облегчило проталкивание еды внутрь пищевода.
Рептилии: язык — анализатор
Полноценный язык впервые появился у рептилий, а именно у ящериц и змей. У них он подвижен и способен далеко выдвигаться наружу, к тому же у многих язык раздвоен на конце, и в старину думали, что это не что иное, как ядовитое жало. Никакого яда, конечно, на нем нет. Рептилии высовывают и прячут его для того, чтобы все «пробовать на вкус». Змея, коснувшись лежащего перед ней предмета и взяв таким образом «пробу», затем втягивает язык и прикладывает его кончики к чувствительным ямкам, расположенным на внутренней поверхности рта. Окружающий воздух, насыщенный запахами, также служит источником информации. Достаточно самого малого количества вещества извне, чтобы рептилия сделала «микрохимический анализ» и взяла след жертвы, отыскала партнера в брачный период или нашла путь к источнику воды.
Язык хамелеона представляет собой искусный ловчий аппарат с липким капканом в виде расширенного железистого поля на конце.
Длинные продольные мышцы и поперечные кольцевые, попеременно сокращаясь, то сжимают язык во рту, то мгновенно удлиняют и выталкивают его наружу.
Высунутый язык ящерицы упруг благодаря наполнению кровью, при этом его длина может достигать 10 см, что сопоставимо с размером самой особи.
Птицы: язык — ловушка
Очень разнообразны птичьи языки, форма которых удивительно соответствует способу питания. У некоторых уток, которые добывают пищу, профильтровывая воду и придонный ил, по краям языка есть бахрома, помогающая задерживать рачков, личинок насекомых, мелкую рыбешку. У колибри и птиц-медососов этот орган сворачивается в трубку и помогает выкачивать цветочный нектар. Язык попугаев — мясистый, с жестким роговым покрытием — идеальное орудие для дробления мелких орешков: взяв в рот семечко, птица надавливает на него именно языком, сильно прижимая его к внутренней стороне клюва, пока не треснет скорлупа. У попугаев лорикетов язык на конце снабжен щеточкой, с помощью которой они собирают сок раздавленных клювом плодов. И наверное, самый удивительный он — у дятлов. Выискивая насекомых в коре и стволах деревьев, дятел клювом выдалбливает отверстие, но, чтобы достать личинок, спрятанных в древесине, длины клюва недостаточно. Тут на помощь приходит гибкий язык с роговыми крючками на кончике: дятел запускает его в древесный ход и, нащупав добычу, ловко подцепляет ее. Этот «инструмент» у дятлов хоть и длинный, но не способен сильно сокращаться, его длина регулируется иначе: он выдвигается из ротовой полости с помощью длинной ленты, которая огибает весь череп и крепится к ноздре. Весь же аппарат, в свою очередь, приводится в движение сокращением подъязычной мускулатуры.
Окончания языков большинства пернатых — ороговевшие, но на мягких частях у основания располагаются вкусовые сосочки, которые могут распознавать сладкое, горькое и соленое. По строению они точно такие же, как и у людей, но вот к птичьему пению не имеют никакого отношения. Звуки, издаваемые птицами, формируются не в верхней части трахеи, как у человека, а в нижней и даже в основании бронхов, которое очень далеко от языка.
Звери: язык — поршень
Язык млекопитающих прошел через ряд усовершенствований, в результате чего его возможности раскрылись в полной мере. Освободившись от костей и усложнив мускулатуру, этот орган стал мягким и подвижным во всех направлениях, что позволяет использовать его для многих видов пищи. Например, хищники разрывают добычу на куски, поворачивают ее во рту, придвигая то к одним зубам, то к другим. У млекопитающих ведь зубы разные: резцы служат для откусывания небольших кусков, клыки — для разрывания мяса на крупные куски, «хищные» зубы — для дробления костей, задние — для последующего пережевывания. Чтобы перемещать пищу от одного «станка» к другому, язык должен быть очень поворотливым! Еще лучше, когда на нем установлена роговая «терка», как, например, у кошачьих, которая позволяет им сдирать мясо с костей жертвы. Или у жвачных: им животные крепко обхватывают пучки травы, листьев или ветки точно так же, как это сделал бы человек рукой, а потом, срывая, ловко отправляют пищу в рот для пережевывания. У муравьеда язык превратился в липкую удочку длиной до 60 см, которую он то запускает в муравейник, то втягивает в рот с частотой 160 раз в минуту.
Но еда — это еще не все, ведь наземным животным, в отличие от водных, необходимо пить, а механизм потребления жидкой пищи у них совсем иной, чем твердой. Большинство млекопитающих пьют, лакая, то есть зачерпывая маленькие порции воды концом языка. Анализ кадров ускоренной киносъемки показал, что собака при этом заворачивает его конец вверх, а кошка, наоборот, подгибает вниз. Животные с узким ртом могут пить, всасывая воду, и в этом случае язык работает поршнем. Но главное, что приходится делать каждому детенышу, — сосать материнское молоко: здесь этот орган оказывается важнейшим, от его возможностей зависит существование всего класса млекопитающих.
Звери: язык — дегустатор
Как орган вкуса язык млекопитающих непревзойден. Он диагностирует четыре общеизвестных вкуса — сладкий, соленый, горький, кислый. Недавно открыли еще два вида рецепторов: чувствительных к вкусу жира и к особому, «кровяному» вкусу. Рецепторы вкуса жира найдены и изучены пока только у крыс, благодаря им эти грызуны отличают и отдают предпочтение высококалорийным продуктам. Анализаторы кровяного вкуса есть и у людей: им мы обязаны своей симпатией к глютамату — имитатору мяса. У млекопитающих, и только у них, вкусовые рецепторы покрывают всю поверхность языка, что выдает в них гурманов: вкус пищи для зверей имеет особенно большое значение. Ведь что такое вкус? Это — ощущение, которое возникает при воздействии некоторых растворимых химических веществ на вкусовые рецепторы — чувствительные клетки. Как правило, эти клетки собраны в пучки и вместе с особыми опорными клетками образуют так называемые вкусовые луковицы. У высших позвоночных, включая человека, эти луковицы расположены на стенках вкусовых сосочков, которые имеют разную форму. Посмотрите на свой язык в зеркало: возле его кончика по бокам видны гладкие круглые бляшки — это грибовидные сосочки, в разрезе они похожи на грибы-дождевики. А у самого корня языка расположен поперечный ряд из крупных выпуклостей округлой формы с кольцевым желобком — это желобовидные сосочки. Вся остальная его поверхность покрыта листовидными и коническими сосочками. На каждом расположено по 300—5 000 вкусовых луковиц. Они недолговечны, живут всего 10 дней: на смену старым вырастают новые. Различия в их форме никак не отражаются на функциях, сосочки одного и того же типа могут реагировать на разные химические раздражители. Но сама языковая поверхность неоднородна: прикорневая часть отвечает за восприятие горького, на соленый вкус реагируют передние края языка, глубокие края — на кислый, а на сладкий — только его конец. Поэтому не стоит глубоко запихивать конфеты или набивать ими полный рот: удовольствие от этого не станет большим.
Видео: Нужен ли вам PHP?
Жесткой связи между качеством вкусового ощущения и химическими свойствами вещества нет. Нам кажется сладким не только сахароза, но и спирты, сахарин и соли свинца. Горькими мы считаем многие алкалоиды и соединения с нитрогруппой, солеными — анионы хлора, брома и йода. В малых концентрациях поваренная соль кажется нам сладкой. И лишь кислый вкус универсален, он обусловлен свободными ионами водорода в растворе, от концентрации которых и зависит сила вкуса.
Звери: язык — музыкальный инструмент
Млекопитающие используют языки не только для транспортировки и вкусового анализа пищи, но и для множества других целей. Например, как средство гигиены. Вспомните, как тщательно кошки и собаки вылизывают свою шерсть или зализывают раны. Это не просто чистка: недавно в слюне млекопитающих обнаружили факторы роста эпидермиса (иначе говоря — покровных клеток) и фибробластов (клеток соединительной ткани), которые ускоряют заживление.
У некоторых зверей язык стал важным органом терморегуляции, как, например, у собак. В коже этих животных мало потовых желез, и им трудно регулировать температуру обычным для наземных существ способом — путем испарения. Основную роль в испарении влаги играют легкие и учащенное дыхание. Высовывая язык, обильно смоченный слюной, собаки увеличивают поверхность испарения и тем самым существенно повышают его эффективность. Еще одна важная функция этого органа — замыкание дыхательных путей во время глотания, что не дает пище попасть в дыхательное горло.
И, наконец, именно у млекопитающих язык стал одним из средств извлечения звуков. Приматы, у которых ротовой аппарат по строению похож на человеческий, издают много разных звуков, в том числе с помощью языка. Но это еще не речь: поскольку животные не могут использовать звуки произвольно, их различное сочетание не приводит к возникновению нового смысла. Все попытки научить человекообразных обезьян говорить, а их было немало, претерпели неудачу. Для того чтобы «вокал» зверей превратился в речь, свободы движений языкового органа недостаточно. Для этого нужно изменение строения гортани, чтобы голосовые связки опустились на самое дно голосового пути и дали возможность модулировать звук, и развитие коры головного мозга, особенно на его левом полушарии.
Пришелся к месту
В процессе эволюции язык взял на себя функции доставки пищи в глотку и анализа вкуса. Хотя у большинства просто организованных водных животных разделения рецепторов на вкусовые и обонятельные нет, и те и другие объединяют общим понятием «хеморецепторы» или «органы химического чувства». Они могут располагаться на теле животных где угодно: на голове, по бокам тела, на его выростах.
Видео: Язык Си - 01. Зачем сегодня учить Си
Проталкивание пищи также может происходить без языка. Ведь обходятся без него черви, моллюски, раки, насекомые, в общем, все беспозвоночные, которых на Земле гораздо больше, чем позвоночных. Однако специальные образования, которые помогают захватывать пищу и переправлять ее в глубь рта, есть и у них. У многих кораллов, медуз или кальмаров за это отвечают щупальца. На языки они вовсе не похожи, но если принять во внимание, что клетки, чувствительные к химическим раздражителям, гуще концентрируются именно на щупальцах, то схожесть налицо.
В чем же тогда уникальность языка? Ведь ни для транспортировки пищи, ни для вкусового анализа он необязателен — с этим могут справляться и другие органы. Ключевым моментом, видимо, стало совмещение этих двух функций в одном приспособлении и его удачное соседство с дыхательными путями. Когда произошли эти изменения, возник человеческий язык — многофункциональный орган, позволяющий принимать пищу, чувствовать вкус и общаться.
Елена Краснова, кандидат биологических наук
