语言相关的基因也与学习记忆相关吗?

作者: 孙学军

发布日期: 2014-09-20 07:50:45

最近有学者发现,建立人类语言基因的转基因小鼠的学习能力明显提高,并推测语言基因在从猿到人的进化中发挥了重要作用。研究结果显示,转入人类语言FOXP2基因的小鼠能很快掌握复杂技能,而野生动物学习的能力明显不理想。

语言作为人类特有的特征,是长期困扰进化生物学家的一个重要问题。最近有学者发现,建立人类语言基因的转基因小鼠的学习能力明显提高,并推测语言基因在从猿到人的进化中发挥了重要作用。

Foxp2基因是第一个被确定与语言有关的基因,也叫叉头框P2基因,人类该基因参与确定语言能力,其异常会导致病人患先天性言语障碍。但该基因并非人类独有的,许多其它动物也有。

该基因被发现后不久,德国马普人类进化研究所就发现,人类和黑猩猩的这一基因只存在2个碱基的差别。但在发音的动物如鸣禽中这一基因的序列似乎有相同特点。虽然FOXP2在许多动物中存在,但人的FOXP2基因在二十万年间经历了一系列进化,因此,有人猜测,该基因的进化赋予了人类独有的语言功能和创造力。可能很多控制语言和创造力的基因经过突变和选择,才出现了人类文化崭新模式。

最近有学者通过建立表达人类FOXP2基因的小鼠研究发现,这一基因能提高动物的学习能力,提示这一基因可能是从猿进化为人类过程中确实发挥重要作用。

为确定哪种学习能力受到人类语言基因的影响,德国学生Schreiweis用迷宫对这些人类FOXP2转基因小鼠进行检测,实验中需要动物连续右转才能获得奖励。经过反复训练,让这些动物掌握了无意识右转的习惯。这一技能完全属于傻瓜型技能学习,因为没有技术含量。而另外一种技能则需要动物必须朝东转弯,这需要动物对方向进行识别才能完成任务,这就属于聪明型技能学习了。

研究结果发现,转入人类语言FOXP2基因的小鼠能很快掌握复杂技能,而野生动物学习的能力明显不理想。有意思的是,对于简单技能,两种动物的学习能力没有区别。这一研究结果最近在线发表在《美国科学院院刊》。

十分诡异的是,当其他科学家、在另一个环境中重复这一研究时,竟然看不到两组动物学习能力的差别。

仔细分析到底是什么因素影响到这一研究结果,该研究小组发现,Schreiweis的实验室有许多计算机、实验台,墙壁上有许多海报。而其他科学家的实验室没有这些东西。这些复杂的环境信息,可能成为这些“聪明”动物识别方向的重要线索。重新将这些动物在复杂实验环境中观察,这些动物又一次展现出聪明才智。进一步研究发现,不同学习类型和不同纹状体区域相关,而聪明型学习区和人语言基因表达相关。

这一结果间接提示,也许在人类起源时代某些祖先的FOXP2发生了很小的突变,造成这些人获得更强的学习技能和生存能力,从而让这些拥有该类突变基因的人获得生存优势,并逐渐被自然环境选择保留下来,成为人类进化的重要转折点。

伦敦学院大学神经生物学家Faraneh Vargha-Khadem对这一研究大为称赞。但同时她对研究结论也提出了质疑,这一研究并不能说明动物语言功能和学习能力存在关系,动物或许是通过视觉信息达到提高学习能力的目的。文章的作者之一,德国马普的心理语言学家Simon Fisher认为,不应该过度解读FOXP2和语言的关系,人类的语言涉及到许多不同的基因,绝不可能用一个简单分子来全面解释人类的高级功能。

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