Zinātnieki ieviesa cilvēka valodas gēnu peles DNS — lūk, kāds bija rezultāts
Cilvēka spēja runāt joprojām ir viena no lielākajām evolūcijas mīklām. Kādas ģenētiskās izmaiņas ļāva Homo sapiens attīstīt sarežģītas valodas prasmes? Atbildi uz šo jautājumu var sniegt nesen veikts eksperiments, kurā zinātnieki peles DNS (DNS uzdevums ir saglabāt ģenētisko informāciju) ieviesa cilvēka valodas gēnu. Pētījums atklāja, ka pat neliela mutācija NOVA1 gēnā var būtiski ietekmēt vokalizāciju. Tas nozīmē, ka gēnu izmaiņām bija izšķiroša loma runas attīstībā cilvēkiem. Bet kādas pārmaiņas notika ģenētiski modificēto peļu smadzenēs, un kā šis pētījums var palīdzēt zinātnei nākotnē?
Kādu gēnu ieviesa zinātnieki un kāpēc?
Eksperimentā tika izmantots gēns NOVA1, kas regulē nervu sistēmas procesus. Šis gēns ir sastopams daudziem zīdītājiem, taču cilvēkiem tas atšķiras ar vienu būtisku mutāciju. Cilvēka versijā- NOVA1 vienā no proteīnu ķēdes vietām ir aizstāta aminoskābe izoleicīns ar valīnu (I197V).
Tiek uzskatīts, ka šī mutācija bijusi nozīmīga Homo sapiens evolūcijā un spējā attīstīt sarežģītu valodas komunikāciju. Lai noskaidrotu, kā šī izmaiņa ietekmē vokalizāciju, Rokfellera universitātes zinātnieki laboratorijas pelēm aizvietoja pelēm ierasto NOVA1 gēnu ar cilvēka versiju.
Kā mainījās peļu vokalizācija?
Eksperimenta rezultāti parādīja, ka pelēniem ar cilvēka NOVA1 gēnu mainījās saziņa ar māti. To ultraskaņas signāli kļuva augstākas frekvences un saturēja citādāku skaņu kombināciju nekā parastajām pelēm.
Zinātnieki peļu vokalizāciju iedala četros galvenajos tipos: S, D, U un M. Ģenētiski modificētās peles izmantoja citus šo skaņu salikumus, kas liecina, ka NOVA1 izmaiņas ietekmēja to vokalizācijas struktūru.
Visinteresantākais bija tas, ka pieaugušie tēviņi ar cilvēka gēnu sāka izdot sarežģītākus skaņu signālus, cenšoties piesaistīt mātīti. Pētījuma autori, kuri savu darbu publicēja žurnālā Nature Communications, salīdzina šo fenomenu ar to, kā cilvēki izmanto dažādas intonācijas un balss tembrus komunikācijā.
Kā darbojas valodas gēns?
Lai gan NOVA1 mutācija nemainīja tā pamatfunkciju — mijiedarbību ar RNS — tā tomēr ietekmēja gēnus, kas saistīti ar vokalizāciju. Šis atklājums ir nozīmīgs, jo iepriekš nebija zināms, ka šis gēns var būt tieši saistīts ar runas spēju attīstību.
Viens no pētījuma autoriem, Joko Tadžima, norādīja, ka NOVA1 mijiedarbojas ar daudziem citiem gēniem, kas ietekmē vokālo komunikāciju. Tas nozīmē, ka šī mutācija, iespējams, bija viens no būtiskiem soļiem cilvēka runas attīstībā.
Vai neandertālieši prata runāt?
Vēl viens interesants atklājums saistās ar cilvēka evolūciju. Izrādījās, ka tuvākie Homo sapiens radinieki — neandertālieši un denisovieši — nesaturēja cilvēkiem raksturīgo NOVA1 versiju. Viņu gēns bija līdzīgs citiem zīdītājiem.
Tas noveda pie hipotēzes, ka cilvēka priekšteči Āfrikā attīstīja I197V mutāciju, kas deva tiem priekšrocības vokālajā komunikācijā. Vēlāk šī cilvēku grupa izplatījās pa visu pasauli, bet citi hominīni izzuda.
Tas gan nenozīmē, ka neandertālieši un denisovieši vispār nespēja runāt. Tomēr viņu valoda, visticamāk, bija mazāk sarežģīta nekā Homo sapiens. Iepriekšējie pētījumi liecina, ka neandertāliešiem smadzeņu daļa, kas atbild par runas apstrādi, bija mazāk attīstīta. Šī atšķirība varēja būt viens no faktoriem, kas deva priekšrocības mūsu sugai izdzīvošanā un izplatībā.
Ko var dot šis pētījums nākotnē?
NOVA1 izpēte palīdzēs labāk saprast, kādas ģenētiskās izmaiņas veicināja runas attīstību cilvēkiem. Tas var arī pavērt jaunas iespējas ārstēt komunikācijas traucējumus, piemēram, neirodeģeneratīvas slimības, autiskā spektra traucējumus un traumas.
Lai gan zinātnieki vēl nevar droši apgalvot, ka tieši NOVA1 ir atbildīgs par runas attīstību, tā loma vokalizācijas veidošanā ir kļuvusi acīmredzama. Nākotnē šī gēna pētījumi varētu sniegt jaunus atklājumus neirobioloģijā un ģenētikā.
Kopumā eksperiments ar cilvēka valodas gēna ieviešanu peles DNS parādīja, ka ģenētiskās izmaiņas var būtiski ietekmēt vokālo komunikāciju. Šis gēns bija svarīgs evolūcijas faktors, kas ļāva mūsu senčiem attīstīt unikālas runas spējas. Pētījumi turpinās, un nākotnē tie varētu palīdzēt ne tikai izprast runas izcelsmi, bet arī rast jaunus risinājumus runas traucējumu ārstēšanā.
Avots: Nature
Kas ir retzemju metāli un kāpēc tie ir tik svarīgi visām valstīm?
