Насекомые, птицы, рыбы, приматы и люди могут следовать одному удивительно похожему ритму. Научные коллективы обнаружили, что коммуникационные сигналы разнообразных животных часто сосредоточены в диапазоне приблизительно от 0,5 до 4 Гц, что соответствует 30-240 повторениям в минуту. Хотя ученые осторожны в формулировках, они предполагают, что это явление связано с механизмами обработки информации нервной системой.
Первое наблюдение произошло летом 2022 года в таиландских мангровых зарослях. Во время документирования светлячков вида Pteroptyx malaccae, славящихся синхронизированными вспышками, исследователи услышали стрекот соседствующих сверчков. Несмотря на кажущуюся синхронность, анализ показал отсутствие истинной синхронизации. Однако оба организма издавали сигналы с частотой около 2,4 Гц, различаясь лишь примерно на 10%.
Эта находка побудила ученых расширить поиск. В научной литературе выявились аналогичные ритмические паттерны у членистоногих, земноводных, пернатых, водных животных и приматов. Масштабы организмов в выборке различались на восемь порядков, коммуникация осуществлялась посредством света, вибраций и звука. Несмотря на столь существенные различия, значительная часть сигналов укладывалась в диапазон 0,5-4 Гц.
Проверка гипотезы проводилась на архивных записях дикой природы. Исследователи проанализировали 124 записи пернатых, саранчевых, летучих мышей, лягушек и четвероногих млекопитающих. Из них отобрали 50 примеров с достаточно постоянными ритмами, и почти все они вновь оказались в установленном диапазоне частот.
Интригует совпадение с человеческим ощущением ритма. Популярная западная музыка, как правило, держится на отметке около 120 ударов в минуту (около 2 Гц), а исследования музыкального восприятия указывают на предпочтение в диапазоне 85-120 ударов в минуту. Это не означает единое происхождение, но демонстрирует, что человеческое восприятие функционирует в том же временном окне.
Исследователи первого проекта предложили искать объяснение не в механизмах создания сигнала, а в его восприятии. Органы свечения светлячков, крылья членистоногих и голосовой аппарат позвоночных слишком различны, чтобы общей механикой объяснить одинаковые частоты. Однако все сигналы в конце концов обрабатываются нервной системой.
Нейроны не реагируют мгновенно и могут накапливать информацию в течение нескольких сотен миллисекунд. Компьютерное моделирование нейронных контуров выявило, что при типичных параметрах такие системы особенно восприимчивы к воздействиям именно в наблюдаемом диапазоне. Ученые именуют это явление нейронным резонансом: эволюция могла способствовать сигналам, которые нервная система легче распознает.
Этот диапазон пересекается с дельта-активностью мозга, одной из медленных нейронных ритмов. Авторы уточняют, что совпадение не доказывает причинно-следственную связь. Модель демонстрирует возможный механизм, однако не подтверждает, действительно ли нейронные свойства привели разные виды к сходному темпу независимо друг от друга.
Примечательно, что другая независимая группа пришла к аналогичным выводам. Анализ акустических сигналов 98 видов (58 птиц, 28 млекопитающих, амфибий, насекомых, рептилий и рыб) выявил эволюционный оптимум около 2,7 Гц с доверительным интервалом 0,45-4,99 Гц.
Второй коллектив проверил очевидные факторы: массу организма, условия среды и сложность социальной структуры. Статистический анализ показал, что эти параметры не объясняют общую картину. Авторы предположили, что медленный темп акустической коммуникации сохранялся в течение длительной эволюции и связан с универсальными принципами нейронной функции.
Появление двух независимых открытий придало весомость гипотезе, но не разрешило вопрос окончательно. В анализе обоих исследований специалисты отмечают, что оба проекта указывают на сходную частотную зону и связывают ее с медленной нейронной активностью, однако прямая причинность требует дальнейшей проверки.
Существуют и явные исключения. Ряд видов передает сигналы значительно быстрее 4 Гц, а исследуемые выборки не охватывают всю палитру животного общения. Ученые также предупреждают о возможном предвзятости научных публикаций и человеческого восприятия: мы легче замечаем сигналы, доступные нашим органам чувств.
Если будущие эксперименты подтвердят роль нейронных механизмов, универсальный темп может оказаться редким примером биологического ограничения, которое формировало способы общения животных независимо от их размера, среды проживания и способа передачи информации.
