Частные уроки пения ослабили влияние генетики на птичьи таланты

Японская амадина

На темп пения птицы влияет так генетика, так и обучение птенца у взрослой особи. Причем влияние этих двух факторов непостоянно: в ситуации, где моделью служила компьютерная запись пения взрослой особи, генетическое влияние оказалось высоким, но если наставником оказывается взрослая неродственная особь, такое обучение оказывается более эффективным и снижает влияние генов с 55 до 16 процентов. Эти выводы сделали калифорнийские психологи в работе, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В ходе обучения влияние опыта накладывается на генетически обусловленные нейронные схемы, и конкретные условия, при которых поведение развивается под влиянием опыта, могут модулировать влияние генетических ограничений. Но как именно это происходит и в какой пропорции, довольно сложно установить экспериментально. Однако ученые нашли подходящую модель: пение птиц является результатом обучения и особенности песни можно охарактеризовать через точные количественные параметры. Оно, как и речь человека, формируется через обучение молодой особи у взрослой. Если моделью для подражания будет служить не родственная особь, то песня будет либо похожа на песню генетического отца, либо на песню модели.

Дэвид Метса (David Metsa) и Майкл Брейнард (Michael Brainard) из Калифорнийского университета на примере японских амадин (Lonchura striata domestica) решили выяснить, определяет ли генетика индивидуальные особенности песни, и как на это влияет характер обучения.  Чтобы охарактеризовать пение птиц, ученые использовали показатель музыкального темпа, который они рассчитывали как количество слогов в секунду. В этом состоит отличие данного исследования от других работ, в которых пение характеризуют через показатели амплитуды и высоты звука, которые, по замечанию авторов, скорее говорят об особенностях респираторной системы особи, в то время как темп зависит именно от обучения. Темп песни варьируется между разными видами и влияет на предпочтения самки.

В первом эксперименте ученые взяли 47 птенцов из 15 разных гнезд, чтобы обеспечить генетическое разнообразие. Сразу после кладки яйца изолировали от пения генетических отцов, а затем учили птенцов петь с помощью компьютера. Песня, которую исполнял компьютер, была либо медленнее (6,5 слогов в секунду), либо быстрее (10,5) средней по колонии, либо соответствовала среднему темпу (8,5). При этом у каждого птенца был генетический отец, который пел в быстром темпе, в медленном, или в среднем. С помощью статистического анализа ученые определили, какой фактор оказался более значимым, генетика или обучение.

Песни птиц, которые учились на средних темпах, широко варьировались (6–10 слогов в секунду) и почти соответствовали вариации по всей колонии (6–12 слогов в секунду). Песни птиц коррелировали с темпами песен их генетических отцов (P < 0.001). Генетика отвечала за 55 процентов результата, обучение – за 21 процент.

Но поскольку контекст обучения тоже важен, ученые провели второй эксперимент с 58 птенцами. Их также отсадили от поющих отцов, и подсадили к самцам, которые не были их генетическими родственниками. Таким образом, птенцы учились у особи с другим темпом пения, но контекст обучения был более естественным и полным, а репертуар песен был шире.

Ученые обнаружили, что при «живом» обучении птенцы лучше копировали песню своего учителя. Оценка генетического влияния и влияния обучения показала, что влияние опыта возросло до 53 процентов, а вес генетики значительно снизился, до 16 процентов.

Статистический анализ показал, что факторы наследственности и обучения связаны нелинейной связью. Взаимосвязь этих факторов остается не до конца понятной. Ранее исследования уже показывали, что более качественное и подробное обучение у людей оставляет больший след, однако нет единогласного мнения о том, как этот прирост в качестве научения влияет на силу генетического влияния: снижает ее, повышает, или оставляет неизменной. Результаты данной работы показывают, что при улучшении качества научения не только усиливается его влияние на фенотип особи, но и снижается влияние генетики. Однако для надежной интерпретации результатов, и их обобщения на другие виды и на человека потребуется больше данных. 

У летучих мышей влияние генов на особенности языка, по-видимому, менее сильное. Взаимодействие генов и окружающей среды можно попытаться изучить непосредственно на людях: группа ученых предложила использовать для этого техники сканирования мозга.

Анна Зинина

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.