与语言相关的单个基因的进化

该基因的突变可能有助于解释为什么人类会说话而黑猩猩不会。

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作者:Kerri Smith

一个基因序列中的两个微小变化可能有助于在人类中建立语言和言语机制。

2001年,发现一种名为FOXP2的基因是罕见的遗传性言语和语言障碍的根本原因。它编码一种名为FOXP2的转录因子,这是一种蛋白质“调光开关”,可与DNA结合,并有助于确定其他基因在多大程度上表达为蛋白质。


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实验现在表明,人类版本的FOXP2与黑猩猩携带的版本相比,具有两个不同的氨基酸,对这两个物种大脑中的基因具有不同的影响。这些差异可能会影响大脑的发育方式,从而解释了为什么只有人类才具有语言能力。

为了 выяснить 这些 FOXP2 的变化是否具有生物学功能,加州大学洛杉矶分校的 Daniel Geschwind 领导的一个团队将这两个版本插入人类脑细胞中,并研究了蛋白质调节的基因的表达。他们发现,与黑猩猩版本的蛋白质相比,人类版本增加了 61 个基因的表达,减少了 51 个基因的表达。为了再次确认真实大脑中也发生了同样的事情,他们查看了人类和黑猩猩脑组织中这些基因的表达,发现表达水平与细胞中的相似。他们的研究发表在《自然》杂志上。

主开关?

该团队研究的许多基因已知在大脑发育和功能中发挥作用,从而巩固了 FOXP2 在大脑语言和言语网络中的中心地位。它们还影响软组织形成和发育,将 FOXP2 与言语和发音的生理方面联系起来。

“我不是那种一定认为一个基因会告诉我们一切的人,但这件事确实非常引人注目,并且确实将 FOXP2 置于相对中心的位置,”Geschwind 说。

这项研究也为语言不是从零开始进化的观点提供了支持。“它依赖于非语言祖先中存在的遗传途径的重新调整,而不是完全新机制的出现”,英国牛津惠康信托人类遗传学中心的 Simon Fisher 说,他是发现该基因并首次将其与语言联系起来的团队成员。

Fisher 说,FOXP2 是否是人类语言进化的主要驱动力,或者仅仅是车轮中的一个齿轮,目前尚不清楚。“值得记住的是,区分这两个物种大脑的是大量的遗传差异,而不仅仅是 FOXP2 的替代,”他补充道。

细胞甚至用于分析的动物的差异也可能歪曲结果。“结果可能取决于特定的细胞系样本或特定的人类或黑猩猩,”在德国莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所研究 FOXP2 进化史的 Wolfgang Enard 说。

Geschwind 和他的团队现在计划深入研究 FOXP2 调节的基因,并 выяснить 这些基因在人类和黑猩猩中是否也不同。“由于语言非常重要,因此不仅 FOXP2,而且它的许多目标都可能受到选择,这是合理的,”他说。

Geshwind 说,该团队想知道这些基因在大脑中的表达位置,以及它们在哪些类型的脑细胞中最活跃。他们的结果甚至可能为旨在识别语言障碍的基因筛查计划提出新的候选者。

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