یک نسخه تازه‌شناخته‌شده از یک ژن در ژنوم انسان به نظر می‌رسد که بر توانایی ما برای گفتار پیچیده تأثیر گذاشته و گونه ما را از خویشاوندان نزدیک مانند نئاندرتال‌ها و دنیسوواها متمایز کرده است.
این کشف می‌تواند توضیح دهد که چرا تنها انسان خردمند (Homo sapiens) توانسته زبان‌های پیچیده را توسعه دهد—توانایی‌ای که زیربنای بسیاری از فرهنگ و فناوری ما است.
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشگاه راکفلر موفق به شناسایی گونه‌ای خاص از یک پروتئین شده است که فقط در انسان‌های امروزی وجود دارد و بر شیوه‌ی تکلم تأثیر می‌گذارد.
وقتی این نسخه از ژنی به نام NOVA1 در موش‌ها وارد شد، الگوی صداهای اولتراسونیک تولیدشده توسط آن‌ها تغییر کرد، که نشان‌دهنده‌ی نقش احتمالی این ژن در ریشه‌های تکاملی گفتار انسان است.
ژنتیک و گفتار پیچیده
مدت‌هاست که مشخص شده انسان‌های امروزی دارای سازگاری‌های خاصی در آناتومی و سیستم عصبی خود هستند که امکان تکلم را فراهم می‌کند، از جمله ساختارهای خاص در دستگاه صوتی و بخش‌هایی از مغز که برای پردازش زبان اختصاص یافته‌اند. اما هنوز ژنتیک پشت این توانایی به‌طور کامل درک نشده است.
یکی از ژن‌هایی که در این زمینه مورد بررسی قرار گرفته، FOXP2 است که با اختلالات گفتار و زبان در انسان مرتبط است. اما شواهد نشان می‌دهند که نئاندرتال‌ها نیز همین نسخه از FOXP2 را داشتند، که این سوال را باز می‌گذارد که چه چیزی واقعاً انسان‌های امروزی را متمایز کرده است.
تیم پژوهشی این مطالعه بر روی ژن NOVA1 متمرکز شد که برای نخستین بار در دهه ۱۹۹۰ به‌عنوان عاملی اساسی در عملکرد مغز شناسایی شد.
یوکو تاجیما، محقق دانشگاه راکفلر و نویسنده‌ی اصلی این پژوهش، می‌گوید:
“چنین تغییراتی ممکن است در ایجاد ویژگی‌هایی که به ظهور، گسترش و بقای گونه‌ی انسان خردمند کمک کرده‌اند، نقش مهمی ایفا کرده باشند.”
پژوهشگران دریافته‌اند که گونه‌های مختلف ژن NOVA1 با مشکلات زبانی و حرکتی مرتبط هستند، که تأثیر عمیق این ژن بر رشد عصبی را نشان می‌دهد.
برخلاف نسخه‌های NOVA1 که در سایر پستانداران، پرندگان، و حتی گونه‌های انسانی منقرض‌شده دیده می‌شود، نسخه‌ی موجود در انسان‌های مدرن دارای یک تفاوت جزئی اما مهم است: جایگزینی یک آمینواسید خاص که I197V نامیده می‌شود.
یک کشف غیرمنتظره
برای بررسی تأثیر عملکردی I197V، دانشمندان از روش ویرایش ژنتیکی CRISPR استفاده کردند تا نسخه‌ی معمول ژن NOVA1 در موش‌ها را با نسخه‌ی انسانی آن جایگزین کنند. سپس تأثیر این تغییر را بر فعالیت مغزی موش‌ها بررسی کردند.
در ابتدا، هیچ تغییر محسوسی در ژن‌های مرتبط با کنترل حرکتی یا رشد کلی عصبی مشاهده نشد، که نشان می‌داد موش‌ها در بیشتر جنبه‌ها به‌طور طبیعی رشد کرده‌اند.
اما به‌زودی یک سرنخ مهم پدیدار شد: بسیاری از رونویسی‌های ژنتیکی که تحت تأثیر نسخه‌ی انسانی NOVA1 قرار گرفته بودند، به تولید صدا و تکلم مرتبط بودند.
رابرت بی. دارنل، سرپرست این مطالعه و رئیس آزمایشگاه نوروانکولوژی مولکولی در دانشگاه راکفلر، گفت:
“ما متوجه شدیم که وقتی صدای جیرجیر موش‌هایی را که دارای نسخه‌ی انسانی I197V بودند، تحلیل کردیم، آن‌ها با صداهای موش‌های عادی تفاوت داشتند. برخی از ‘حروف’ در این صداها تغییر کرده بودند. این یکی از آن لحظات شگفت‌انگیز در علم بود.”
زمانی که تیم تحقیقاتی بررسی کرد که چگونه موش‌های نر بالغ در هنگام جفت‌گیری با موش‌های ماده ارتباط برقرار می‌کنند، دریافتند که موش‌های اصلاح‌شده الگوهای صوتی متمایزی تولید می‌کنند.
دارنل افزود:
“آن‌ها به روش متفاوتی با موش‌های ماده ‘صحبت’ می‌کردند. می‌توان تصور کرد که چنین تغییراتی در تولید صدا، چگونه می‌توانست تأثیر عمیقی بر تکامل داشته باشد.”
انسان‌های اولیه و گفتار پیچیده
برای بررسی اینکه آیا این تغییر ژنتیکی فقط در Homo sapiens رخ داده است، پژوهشگران نسخه‌ی انسانی ژن NOVA1 را با ژنوم نئاندرتال‌ها و دنیسوواها مقایسه کردند—انسان‌های باستانی که ده‌ها هزار سال پیش زندگی می‌کردند.
هر دو گروه نئاندرتال‌ها و دنیسوواها نسخه‌ی قدیمی‌تر NOVA1 را داشتند و فاقد جهش I197V بودند.
علاوه بر این، پژوهشگران با بررسی ژنوم بیش از ۶۵۰,۰۰۰ انسان امروزی دریافتند که تقریباً تمام انسان‌ها نسخه‌ی I197V را دارند، که این یافته نشان‌دهنده‌ی آن است که این جهش ژنتیکی ویژگی‌ای عمومی و تعیین‌کننده در گونه‌ی انسان است.
دارنل در این باره می‌گوید:
“این ژن بخشی از یک تغییر تکاملی بزرگ در انسان‌های اولیه است و می‌تواند سرنخی از منشأ زبان گفتاری باستانی باشد. NOVA1 ممکن است یک ‘ژن زبان’ واقعی در انسان باشد، گرچه قطعاً یکی از چندین تغییر ژنتیکی خاص در انسان است.”
مسیرهای تحقیقاتی آینده
اگرچه هنوز اثر دقیق ژن NOVA1 بر گفتار مشخص نشده است، این یافته‌ها مسیرهای پژوهشی مهمی را باز می‌کنند.
آینده‌ی تحقیقات ممکن است شامل بررسی تأثیر این گونه‌ی خاص از NOVA1 بر اختلالات رشدی، از جمله بیماری‌هایی که توانایی زبان را تحت تأثیر قرار می‌دهند، باشد.
دارنل می‌گوید:
“کشف ما می‌تواند از نظر بالینی در بسیاری از زمینه‌ها، از جمله اختلالات رشد و بیماری‌های عصبی، حائز اهمیت باشد.”
مسیرهای عصبی مرتبط با NOVA1 ممکن است توضیح دهند که چرا برخی بیماری‌ها باعث ناتوانی در گفتار یا ایجاد مشکلات در ارتباط صوتی می‌شوند.
این ژن همچنین با اختلال طیف اوتیسم مرتبط است، و مطالعات قبلی از همین گروه پژوهشی نشان داده است که جهش در NOVA1 در یک بیمار باعث تأخیر در گفتار و مشکلات عصبی دیگر شده بود. بررسی نحوه‌ی تأثیر I197V بر مدارهای عصبی مغز می‌تواند بینش جدیدی در مورد چنین اختلالاتی ارائه دهد.
زبان و منحصر‌به‌فرد بودن انسان
توانایی برای گفتار پیچیده، همراه با عملکردهای شناختی پیشرفته، به انسان‌ها اجازه داده تا دستاوردهای شگفت‌انگیزی داشته باشند—از انتقال دانش به‌صورت شفاهی گرفته تا ایجاد تمدن‌های جهانی.
این مطالعه نشان می‌دهد که برتری زبانی ما ممکن است در تغییرات ژنتیکی ظریفی نهفته باشد که پس از جدا شدن گونه‌ی ما از انسان‌های باستانی به وجود آمدند.
هرچند ژن NOVA1 به‌تنهایی توضیح نمی‌دهد که چرا انسان‌ها می‌توانند صحبت کنند، در حالی که سایر انسان‌تباران قادر به این کار نبودند، اما یکی از بسیاری از نوآوری‌های ژنتیکی را برجسته می‌کند که زیربنای توانایی‌های زبانی ما را تشکیل داده‌اند.
با پژوهش‌های بیشتر، دانشمندان امیدوارند که بخش‌های بیشتری از این پازل مولکولی زبان را کنار هم قرار دهند و دریابند که چه چیزی انسان خردمند را به بزرگ‌ترین قصه‌گوی تاریخ تبدیل کرده است.
این مطالعه در مجله‌ی Nature Communications منتشر شده است.
