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“语言”基因 FOXP2 被证实对动物发声至关重要

“没有任何证据表明尼安德特人没有语言能力,”德国莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所的约翰内斯·克劳泽说。事实上,克劳泽及其同事最近发现尼安德特人和人类拥有相同版本的 FOXP2 基因——迄今为止唯一与语言相关的基因——这可能被认为是他们确实拥有语言能力的证据。

但是,尽管对现代人类的研究表明 FOXP2 对于言语是必要的,但没有人认为它就足够了。牛津大学的遗传学家西蒙·费舍尔说,这个基因“只是一个复杂谜题中的一小块”,他是发现该基因的团队成员之一。因此,尼安德特人的序列很有趣,但对于他们的语言技能提供的信息很少。“没有哪个单一的遗传因素可以告诉我们一个已灭绝的物种是否能够说话,”费舍尔说。

尽管经过多年的深入研究,研究人员仍然不确定 FOXP2 的作用,以及它可能如何促进语言的进化。对已灭绝人类的研究尚未揭示太多关于这些事情的信息,但对活体动物的研究开始提供一些线索。该基因与动物王国中许多最复杂的声音有关,这表明这些行为是人类语言建立的基础。


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一个被称为“KE”的英国家庭揭示了 FOXP2 与语言之间的联系。这个家庭的许多成员在语言方面有严重的困难。他们难以控制面部运动,并且在阅读、写作、语法和理解他人方面有困难。

2001年,费舍尔和他的同事发现,这个家庭问题的根源基因是 FOXP2,位于7号染色体上。该基因产生一种与DNA结合的蛋白质,从而开启或关闭其他基因。上个月,费舍尔的研究小组发表了一项研究,确定了100个基因,这些基因的活性受 FOXP2 的影响最强烈。结果表明,许多基因都参与了神经系统的发育和组织。

但是,大多数言语障碍——影响约5%的儿童,并且具有很强的遗传成分——并不涉及 FOXP2 的突变。凯斯西储大学研究沟通障碍的芭芭拉·刘易斯说,它们更常见地涉及许多基因和环境因素之间的相互作用。“这是一个非常重要的基因,但它不是唯一的言语基因,”她说。

FOXP2 的变化可能推动了语言进化的观点,因发现黑猩猩和人类蛋白质版本之间存在两个氨基酸差异而得到了加强。这种差异听起来可能不算什么,但 FOXP2 是变异性最小的脊椎动物蛋白质之一。小鼠和黑猩猩形态之间只有一个氨基酸差异,它们在6000万年前分化,而人类-黑猩猩的分裂则发生在600万年前。

另一方面,最近更多的证据使 FOXP2 与语言进化之间的联系变得模糊不清。例如,导致人类言语缺陷的突变并不影响 FOXP2 中我们独有的部分。伦敦大学玛丽女王学院的斯蒂芬·罗西特说,“人类先前认为独有的一些变化在其他哺乳动物中也看到了”,例如猫。“当我们观察更多物种时,我们看到了更多差异。情况变得复杂起来。”

9月份,罗西特和他的同事揭示,使用回声定位的蝙蝠是 FOXP2 不变性质规则的例外:该基因在蝙蝠群体内差异很大。“与所有其他调查的脊椎动物相比,蝙蝠内部的变化数量增加了一倍,”他说。这一发现支持了人类 FOXP2 在言语的物理控制中特别重要的观点。罗西特说,就像说话一样,需要动用100多块肌肉,发出声纳所需的声音也需要“面部和嘴巴的大规模复杂协调”。

蝙蝠是少数几种表现出声音学习能力的动物之一,其他还有人类、一些鸣禽、鲸鱼和海豚。也就是说,它们发出的声音不是天生的,而是需要练习和模仿。对鸣禽的研究支持了 FOXP2 与声音学习之间的联系,表明该基因除了控制我们大脑的形成方式外,还可能影响我们如何使用它。加州大学洛杉矶分校的神经科学家斯蒂芬妮·怀特发现,当成年鸟类学习和练习鸣叫时,该基因会改变其在大脑中的活动。“鸟类可能拥有与人类语言基础相同的回路,”怀特解释说。证据表明 FOXP2 是一个开关,她说,不同物种在它们的神经机制中对其有不同的用途。

纽约大学的心理学家加里·马库斯指出,这个基因的故事暗示了进化如何将旧材料用于新用途。“这是一个非常好的了解语言的切入点,以及它与我们从祖先那里继承的任何语言预适应的关系。”

进行 FOXP2 小跑
约翰内斯·克劳泽对尼安德特人竟然拥有与人类相同版本的 FOXP2 感到惊讶。他之前对现代人群遗传变异的研究表明,该基因的人类形式出现在过去20万年内——在尼安德特人和现代人类谱系分化后15万年。他说,这表明我们对当前遗传学如何反映我们进化过去的理解可能需要修正。

但克劳泽仍然认为,FOXP2 在人类谱系中最近一直受到选择压力。他推测,它可能在尼安德特人和人类分裂之前不久发生了变化,或者它可能帮助我们的共同祖先变得更加聪明。“在50万年前的化石记录中,大脑容量大幅增加,”克劳泽指出。“很难说这是否与 FOXP2 有关,但肯定发生了一些事情。”

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