Это немного отличается от моего обычного сообщения в блоге. Это отражение эволюции уха млекопитающих, начиная с того времени, когда млекопитающие и птицы взлетели в разные стороны эволюционного дерева. Это было написано для научного журнала, который решил не публиковать его, потому что это эссе, а не часть. Но некоторые читатели могут быть так же заинтересованы, как я должен был видеть это слияние событий.
Добавьте еще один слуховой вопрос к тому факту, что 300 миллионов лет назад, когда млекопитающие раскололись от птиц, птицы в какой-то степени получили лучшее решение. Сегодня люди платят цену за восприимчивость к необратимой потере слуха.
Мы знаем за последнее десятилетие или так, что птицы, такие как рыба, могут регенерировать волосковые клетки, крошечные уязвимые клетки во внутреннем ухе, которые необходимы для подачи звуковых сигналов в мозг. Что нужно, чтобы оглушить птицу? Возможно, столкновение со стеклянным небоскребом, клубок с ястребом, лаборант, который сознательно разрушает клетки волос птицы.
Однако клетки повреждены, они восстанавливаются в течение нескольких дней, и глухая птица может слышать снова, так же хорошо, как и до повреждения. Это может случиться снова и снова. Не так с млекопитающими. Как только млекопитающее теряет слух из-за повреждения во внутреннем ухе, оно постоянно.
Абигейл Такер и его коллеги из Королевского колледжа Лондона теперь обнаружили, что люди вышли на короткое завершение эволюционного расхождения с точки зрения среднего уха. Люди более склонны, чем птицы или рептилии к инфекциям уха, особенно к «приклеиванию уха», образованию жидкости в среднем ухе, что может привести к хроническим проблемам уха у детей.
Если бы уши человека могли быть привлечены к регенерации волосковых клеток, это было бы потенциальным лекарством для сотен миллионов людей во всем мире, у которых есть потеря слуха, вызванная шумом, воздействием повреждающих лекарств, болезней и старости. Если бы среднее ухо могло быть вызвано изменением характера его подкладки, это означало бы гораздо меньше ушных инфекций, включая средний отит, что является основной причиной потери слуха у детей, особенно в развивающихся странах.
Попытка выяснить, как птицы и рыбы восстанавливают волосковые клетки, а затем повторять этот процесс у человека, занимала десятки исследователей в университетах по всему миру в течение большей части последнего десятилетия. В 2010 году Стефан Хеллер в Стэнфорде объявил о крупном прорыве, когда ему удалось регенерировать волосковые клетки у млекопитающего (мыши), используя терапию стволовыми клетками. В Университете Вашингтона Эд Рубель и его коллеги успешно создали новые функционирующие волосковые клетки у млекопитающих, используя терапию стволовыми клетками. Это длинный путь от мыши к человеку, но первые шаги были сделаны.
Что в этом эволюционном компромиссе получили млекопитающие? У птиц больше клеток волос, чем у млекопитающих, и они покрывают большую область внутреннего уха, в аккуратно организованных узорах. Человеческие волосковые клетки расположены в четыре ряда, как солдаты, стоящие под вниманием. Человеческие волосковые клетки являются высокоспециализированными, подключаясь к определенным частотным рецепторам, что позволяет лучше слышать широкий спектр, в том числе высокочастотный слух – необходимый для понимания речи.
Что касается среднего уха, то компромисс также был усилением остроты слуха. Среднее ухо млекопитающего содержит три кости: молоточка, инсус и скобы (что является самой маленькой костью в организме). Эти три связанные кости сидят в заполненной воздухом полости, что позволяет им поднимать вибрации из барабанной перепонки. От молоточка до инсуса до штампов вибрации проходят вдоль внутреннего уха через овальное окно. Кости дают звуковые волны дополнительным толчком, возможно (некоторые думают), также обеспечивая лучшее усиление звука.
Волосяные клетки во внутреннем ухе подбирают сигнал и через последовательность шагов передают его через слуховой нерв в мозг, который слышит его как звук: речь или гром или лай собаки. Если повреждение происходит в среднем ухе, вибрации никогда не достигают внутреннего уха.
Но каков виновник, позволяющий нарастить глинистую жидкость у млекопитающих, но не у птиц или рептилий? Это восходит к эволюционному расколу. У птиц и ушей рептилий есть только один передающий кости звук от барабанной перепонки до внутреннего уха. В ушах млекопитающих три кости сидят в полости, выровненной двумя различными типами клеток – некоторые из них связаны с телами в евстахиевой трубке, а некоторые связаны с нейронной трубкой. Клетки из евстахианской трубки волосатые и помогают очистить мусор от уха. Клетки нервной трубки гладкие, оставляя эту часть среднего уха восприимчивой к инфекции.
Доктор Такер выдвигает гипотезу о том, что «дефектная» клеточная подкладка, возможно, эволюционировала, чтобы освободить место для молоточка, инкруста и стэпов. Гладкая часть подкладки – это «эволюционный сбой», как она выразилась, и «не обеспечивает эффективного барьера против инфекции» (реструктуризация внутреннего уха имела следственный эффект создания челюстного сустава, который позволял ранним млекопитающим пережевывать, что-то не возможное у рептилий и птиц. Это позволило бы им есть самые разнообразные продукты).
За счет большей склонности к инфекции среднего уха, тогда млекопитающие получили лучшую проводимость звука (а также более эффективное расположение зубов). И за счет способности регенерировать волосковые клетки млекопитающие получили лучший высокочастотный слух.
Большинство млекопитающих просто должны принять компромисс, но люди этого не делают. Мы знаем, как лечить инфекции среднего уха, и скоро мы узнаем, как восстановить клетки волос. Это беспроигрышная ситуация.