Μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη από το Πανεπιστήμιο της Αϊόβα Υγείας δείχνει ότι ένα εκπληκτικά μικρό τμήμα ανθρώπινου DNA παίζει μεγάλο ρόλο στη γλωσσική ικανότητα. Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ότι αυτές οι κυρίαρχες γενετικές αλληλουχίες εμφανίστηκαν πριν οι σύγχρονοι άνθρωποι και οι Νεάντερταλ χωριστούν από έναν κοινό πρόγονο, ωθώντας την προέλευση της βιολογίας που σχετίζεται με τη γλώσσα πιο πίσω από ό,τι αναγνωριζόταν προηγουμένως.
Jacob Michelson, Ph.D., UI Roy J. και Lucille A. Roy J., καθηγήτρια ψυχιατρικής και νευροεπιστήμης στο Carver College of Medicine. Ο Carver λέει ότι η γλώσσα είναι ένα από τα καθοριστικά χαρακτηριστικά του Homo sapiens. Πολλά ζώα επικοινωνούν, αλλά οι άνθρωποι διαθέτουν μια εξαιρετική ικανότητα να δημιουργούν, να προσαρμόζονται και να επεκτείνουν τη γλώσσα με τρόπους που δεν συγκρίνονται με άλλα είδη.
Ο Michaelson και οι συνεργάτες του, συμπεριλαμβανομένου του πρώτου συγγραφέα Lucas Kasten, PhD, τώρα μεταδιδακτορικού ερευνητή στο Ινστιτούτο Ψυχιατρικής Max Planck στο Μόναχο της Γερμανίας, ξεκίνησαν να διερευνήσουν πώς η ανάπτυξη της ανθρώπινης γλώσσας μπορεί να επηρεαστεί από γενετικά ρυθμιστικά στοιχεία γνωστά ως ανθρώπινες προγονικές ταχέως εξελισσόμενες περιοχές (HAQERs).
«Αυτό που βλέπουμε είναι πώς ένα πολύ μικρό μέρος του γονιδιώματος μπορεί να έχει μεγάλη επίδραση, όχι μόνο στο ποιοι είμαστε ως είδος, αλλά στο ποιοι είμαστε ως άτομα», είπε ο Michelson, προσθέτοντας ότι τα HAQER αντιπροσωπεύουν λιγότερο από το ένα δέκατο του ενός τοις εκατό του γονιδιώματος, αλλά έχουν περίπου 200 φορές μεγαλύτερη επιρροή στη γλωσσική ικανότητα από οποιαδήποτε άλλη γονιδιωματική περιοχή.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτές οι περιοχές DNA βοηθούν στη δημιουργία του βιολογικού «υλισμικού» του εγκεφάλου, ενώ η ίδια η γλώσσα χρησιμεύει ως «λογισμικό».
Το αρχαίο DNA και η προέλευση της γλώσσας
Αποτελέσματα, δημοσιευμένα Η επιστήμη προχωράΒασιστείτε στην έρευνα που ξεκίνησε τη δεκαετία του 1990. Εκείνη την εποχή, ο Bruce Tomblin, PhD, τώρα ομότιμος καθηγητής στο Τμήμα Επιστημών Επικοινωνίας και Διαταραχών UI, μελέτησε τις γλωσσικές δεξιότητες 350 φοιτητών στην Αϊόβα.
Ο Τόμπλιν τεκμηρίωσε προσεκτικά τις γλωσσικές δεξιότητες κάθε μαθητή και συνέλεξε δείγματα σάλιου, εξοικονομώντας DNA που θα μπορούσε να αναλυθεί στο μέλλον. Χρόνια αργότερα, το εργαστήριο του Michelson ολοκλήρωσε τη γενετική αλληλουχία μέσω έρευνας που χρηματοδοτήθηκε από το NIH, καθιστώντας δυνατή την εξέταση του τρόπου με τον οποίο η διαφοροποίηση στη γλωσσική ικανότητα συνδέεται με το DNA.
Καθώς οι ερευνητές διερεύνησαν τα δεδομένα, άρχισαν να ενδιαφέρονται για τον ευρύτερο ρόλο του HAQER στην ανθρώπινη επικοινωνία.
“Αυτά δεν είναι γονίδια για τα οποία μιλάμε. Είναι ρυθμιστικές περιοχές που λειτουργούν σαν πόμολα όγκου γονιδίου”, εξηγεί ο Michelson, προσθέτοντας ότι τα ευρήματα συνδέονται γρήγορα με μια πρώιμη μελέτη πριν από περισσότερα από 20 χρόνια που εντόπισε το γονίδιο FOXP2, έναν παράγοντα μεταγραφής, που αρχικά υποπτευόταν ότι έπαιζε σημαντικό ρόλο στη γλώσσα. “Λοιπόν, εάν τα HAQER είναι σαν κουμπιά έντασης που μπορούν να περιστραφούν, το FOXP2 είναι ένα από τα χέρια που γυρίζει αυτά τα κουμπιά έντασης.”
Για να μετρήσουν καλύτερα τον αντίκτυπο του HAQER, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια εξελικτική-στρωματοποιημένη πολυγονιδιακή βαθμολογία (ES-PGS), ένα εργαλείο που διαχωρίζει τα γενετικά αποτελέσματα ανάλογα με το πότε εμφανίστηκαν κατά την εξέλιξη. Χρησιμοποιώντας υπολογιστική γενετική, η ομάδα εντόπισε γενετικές επιρροές που καλύπτουν περίπου 65 εκατομμύρια χρόνια εξελικτικής ιστορίας.
Κοινή χρήση γενετικών χαρακτηριστικών με τους Νεάντερταλ
Η ανάλυση έδειξε ότι αυτά τα γενετικά «πόμολα όγκου» υπήρχαν ήδη στους Νεάντερταλ και μπορεί να ήταν ελαφρώς πιο έντονα από ό,τι στους σύγχρονους ανθρώπους.
Για τους ερευνητές, αυτό ήταν ένα ιδιαίτερα σημαντικό εύρημα γιατί υποδηλώνει ότι τα HAQER είναι αρχαίες βιολογικές καινοτομίες που συνδέονται με τη γλώσσα. Αυτή η σύνδεση υπάρχει παρά την πιθανότητα ότι οι Νεάντερταλ διέφεραν ουσιαστικά από τους σύγχρονους ανθρώπους σε πολλές πτυχές της γνώσης.
«Αυτή η πτυχή του HAQER, ένα κομμάτι του γονιδιώματος, παρέμεινε σχετικά σταθερή, ακόμη και όταν άλλες πτυχές αυξάνονται και ανεβαίνουν για να κάνουν τους σύγχρονους ανθρώπους πιο έξυπνους και πιο έξυπνους», είπε ο Michelson. «Μπορούμε να πούμε ότι οι άνθρωποι είχαν το «υλικό» για τη γλώσσα νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως».
Ο Michelson σημειώνει ότι τα αρχαιολογικά στοιχεία δείχνουν ήδη ότι οι Νεάντερταλ είχαν πολιτισμό, κοινωνική οργάνωση και περίπλοκη συμπεριφορά. Όταν συνδυάζονται με νέα γενετικά ευρήματα, αυτές οι παρατηρήσεις υποδηλώνουν έντονα ότι κάποια εξελιγμένη επικοινωνία μπορεί να υπήρχε πολύ πριν από την εμφάνιση των σύγχρονων ανθρώπων.
Τα αποτελέσματα εγείρουν επίσης ένα σημαντικό ερώτημα. Αν τα HAQER ήταν τόσο ευεργετικά για τη γλώσσα, γιατί σταμάτησαν να αλλάζουν αντί να εξελίσσονται;
Μια εξελικτική ανταλλαγή
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η απάντηση περιλαμβάνει μια διαδικασία γνωστή ως επιλογή εξισορρόπησης.
Καθώς τα γενετικά σήματα που σχετίζονται με άλλες γνωστικές ικανότητες συνεχίζουν να εξελίσσονται, η επίδραση του HAQER φαίνεται να φτάνει σε ένα οροπέδιο. Σύμφωνα με την ομάδα, αυτές οι γενετικές περιοχές υποστηρίζουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου του εμβρύου με τρόπο που αυξάνει το μέγεθος του εγκεφάλου και του κρανίου.
Πριν από τη σύγχρονη ιατρική, ωστόσο, υπήρχε ένα όριο στο πόσο μεγάλο το κεφάλι ενός μωρού μπορούσε να μεγαλώσει πριν ο τοκετός γίνει επικίνδυνα δύσκολος τόσο για τη μητέρα όσο και για το μωρό. Το μεγάλο μέγεθος κεφαλιού μπορεί να αυξήσει σημαντικά τον κίνδυνο θανάτου κατά τον τοκετό.
«Πιστεύουμε ότι οι πρώτοι άνθρωποι μεγιστοποίησαν αυτό το μονοπάτι προς το είδος της ανάπτυξης του εγκεφάλου που θα μπορούσε να είναι ένα δοχείο για τη γλώσσα, και έφτασαν αυτό το ταβάνι πολύ νωρίς και μετά σταθεροποιήθηκαν, ενώ άλλες πτυχές της γενετικής που ενισχύουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου για υψηλότερη νοημοσύνη αλλά δεν επηρεάζουν άμεσα το μέγεθος του εγκεφάλου του εμβρύου συνεχίζουν να εξελίσσονται», είπε ο Michelson.
Με άλλα λόγια, η ανθρώπινη εξέλιξη μπορεί να έχει φτάσει σε ένα σημείο όπου περαιτέρω βελτιώσεις στη γλώσσα υποστήριξης του βιολογικού «υλισμικού» θα ήταν πολύ δαπανηρές για την επιβίωση της μητέρας και του βρέφους.
Διαχωρισμός της γενετικής από το περιβάλλον
Η ομάδα σχεδιάζει να συνεχίσει να διερευνά αυτές τις ερωτήσεις χρησιμοποιώντας την ίδια ομάδα συμμετεχόντων που αρχικά μελέτησε ο Τόμπλιν.
Επειδή αυτή η μελέτη ξεκίνησε πριν από σχεδόν τρεις δεκαετίες, πολλοί από αυτούς τους συμμετέχοντες έχουν τώρα δικά τους παιδιά και οικογένειες. Αυτό δημιουργεί μια πολύτιμη ευκαιρία να διερευνηθεί πώς διαμορφώνεται η γλωσσική ικανότητα τόσο από κληρονομικές γενετικές όσο και από περιβαλλοντικές επιρροές.
«Ένα από τα πράγματα που μας ενδιαφέρουν όταν σκεφτόμαστε πώς ένα παιδί αποκτά τη γλώσσα είναι ο διαχωρισμός της περιβαλλοντικής συμβολής από τη γενετική», λέει ο Michelson, σημειώνοντας ότι τα παιδιά που μεγαλώνουν σε γλωσσικά πλούσια περιβάλλοντα μπορεί να παρουσιάζουν ανώτερες γλωσσικές ικανότητες. «Χρησιμοποιώντας το οικογενειακό πλαίσιο, ελπίζουμε να απομονώσουμε τις άμεσες γενετικές επιρροές στη γλώσσα και αυτό που οι ερευνητές αποκαλούν «γενετική τροφή», όπου η γενετική των γονέων επηρεάζει το περιβάλλον που δημιουργούν για τα παιδιά τους».
Ο Michelson λέει ότι το Πανεπιστήμιο της Αϊόβα διαθέτει προηγμένα στατιστικά εργαλεία που μπορούν να βοηθήσουν τους ερευνητές να διαχωρίσουν τις περιβαλλοντικές συνεισφορές στην εκμάθηση γλωσσών από τις γενετικές επιρροές. Τέτοιες ιδέες μπορεί να έχουν σημαντικές κλινικές εφαρμογές.
Για να συνεχίσουν αυτό το έργο, ο Michelson και η Christy Hendrickson, PhD, αναπληρώτρια καθηγήτρια Επιστημών και Διαταραχών της Επικοινωνίας, υπέβαλαν πρόταση επιχορήγησης για την υποστήριξη της επόμενης φάσης της έρευνας.
Εκτός από τους Michelson, Kasten και Tomblin, η ερευνητική ομάδα περιλαμβάνει νυν και πρώην ερευνητές UI Dabney Hoffman, Savantha Thenuwara, Alison Momani, Marlia O’Brien, Jeffrey C. Murray και Tanner Kumar (τώρα με Recursion Pharmaceuticals). Taylor R. του Γονιδιωματικού Ερευνητικού Κέντρου στο Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης. Ο Thomas και ο Jin-Young Koh του Πανεπιστημίου του Maryland συνέβαλαν επίσης στη μελέτη.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από επιχορηγήσεις από το Εθνικό Ινστιτούτο Κώφωσης και Άλλες Διαταραχές Επικοινωνίας και το Εθνικό Ινστιτούτο Γενικών Ιατρικών Επιστημών, αμφότερα μέρος των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας, καθώς και από το φιλανθρωπικό καταπίστευμα Roy J. Carver