鸣禽会口吃，幼年时会发出咿呀学语的声音，如果大脑部分受损会变成哑巴，会向长辈学习如何唱歌，甚至可以是“双语”的——换句话说，鸣禽的发声与人类语言有很多共同之处。然而，研究人员发现，这种相似性超越了行为。尽管人类和鸟类在进化上相隔数百万年，但赋予我们学习语言能力的基因与赋予鸟类婉转歌声的基因有很多共同之处。
一项历时四年、涉及全球100多名研究人员的努力，将九台超级计算机的强大功能投入到分析48种鸟类的基因组中。本周发表在《科学》杂志上一组八篇文章和其他期刊的20篇论文中的结果，迄今为止提供了最完整的鸟类家谱图。该项目还在鸣禽学习歌曲的大脑中发现了基因特征，这些特征与人类语言的遗传学有着惊人的相似之处，这一发现可能有助于科学家研究人类语言。
分析表明，大多数现代鸟类都出现在令人印象深刻的物种形成事件中，即恐龙灭绝后1000万年内发生的“鸟类多样性大爆炸”。这一时期比之前的基因分析提出的时间更近，但与化石记录相符。通过深入研究丰富的数据集，研究小组确定了鸟类何时失去了牙齿，调查了鳄鱼相对缓慢的进化，并概述了鸟类和人类在发声学习能力方面的相似之处，以及其他发现。
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发声学习的发现可能对人类语言及其障碍的研究具有重要意义。“如果基因相似，你可以在鸣禽身上进行研究，并以在人类身上无法做到的方式测试它们的功能，”国际合作的领导者之一、杜克大学神经生物学副教授埃里希·贾维斯说。
科学家长期以来一直使用鸣禽，通常是斑胸草雀，来探索关于语言如何学习的问题，因为没有多少其他物种具有这种能力。“在灵长类动物中，智人是唯一可以改变发声的物种，”加州大学洛杉矶分校的神经科学家、整合生物学和生理学教授斯蒂芬妮·怀特说，她没有参与这项新研究。
但这并不是说其他灵长类动物不进行声音交流，但怀特解释说，例如，黑猩猩发出的咕噜声、尖叫声和吼叫声更像是自动的。虽然年长、体型较大的黑猩猩可能声音更低沉，“幼年黑猩猩和年老黑猩猩的声音几乎相同，”她说。另一方面，人类和鸣禽会从婴儿语发展到复杂的发声。少数其他具有这种能力的物种——发声学习者——包括海豚、海狮、蝙蝠和大象。
关于发声学习的新工作依赖于激光解剖斑胸草雀大脑中已知参与发声的区域，然后分析那里的基因活动。然后，研究人员将这些水平与人类大脑中的基因表达水平进行了比较。他们发现，人类和鸟类在对发声学习很重要的脑区之间共享55个基因 ，其中很大一部分参与了神经元之间连接的形成。对其他鸟类发声学习者——鹦鹉和蜂鸟——的基因分析也呼应了这一发现。
另一篇论文表明，鸣禽学习歌曲的基因组中有10%是专门用于歌曲的。怀特认为这两篇论文都“非常有力”，她解释说，这些基因在发声过程中受到积极调控。她说，在人类中，一个简单的电话交谈实际上是一项高度集中的活动，它会引发大脑中基因调控的连锁反应。
人类和鸟类之间发声学习所需的基因网络的相似性并非完全出人意料。毕竟，所有发声学习物种都可以追溯到生命之树上相同的基干分支，怀特说。即使这种能力是独立进化的，它也受到来自基因牌组的类似初始交易的影响。此外，地球大致相似的环境创造了塑造发声学习者的进化压力。正如多个物种提出了视觉问题的类似解决方案一样，进化出发声学习的物种似乎也选择了共同的策略。
然而，从另一个角度来看，这种趋同进化是惊人的。“据我所知，这是第一次发现一种后天习得的行为具有如此多相似的分子基础，”怀特说。这些发现为未来的探索开辟了许多潜在途径：非发声学习者是否可以通过调整一些关键基因来获得发声学习所需的一些特征？几乎可以肯定，斑胸草雀有更多关于我们自己咿呀学语、喊叫和唱歌能力的信息要告诉我们。