Žmogaus „kalbos geną“ įterpė pelėms. Tokio jų cypsėjimo garso išgirsti nesitikėjo

Naujausio tyrimo metu eksperimentą atlikę mokslininkai pakeitė pelių cypimo balsą įterpę žmogaus „kalbos geną“ į jų DNR.

Tyrimas publikuotas moksliniame žurnale „Nature Communications“ šių metų vasario 18 dieną. 

Šis genas vadinamas NOVA1, ir mūsų pačių rūšiai yra nepaprastai unikalus. Nors beveik visi kiti žinduoliai savo genetiniame kode turi tą patį NOVA1 variantą, žmogaus versija pasižymi vienu aminorūgšties pokyčiu.

Šis vos vienas subtilus pokytis galėjo turėti lemiamos reikšmės šnekamosios kalbos atsiradimui, taip pat Homo sapiens plėtrai bei išlikimui, teigia Rockefellerio universiteto ir Niujorko „Cold Spring Harbor“ laboratorijos mokslininkai, kuriuos cituoja „Science Alert“.

Tokio paties geno varianto neturi net neandertaliečiai ir denisoviečiai, o tai reiškia, kad jis turėjo evoliucionuoti per pastaruosius kelis šimtus tūkstančių metų, kai mūsų rūšis jau buvo atsiskyrusi nuo šių išnykusių giminaičių.

Kiti siūlomi „kalbos genai“, pavyzdžiui, FOXP2, kuris taip pat priverčia peles cypti kitokiu garsu, buvo aptikti neandertaliečių DNR. Taigi, nors jie tikriausiai taip pat prisidėjo prie žmonių kalbos atsiradimo, už mūsų pastarojo meto evoliucijos sėkmę jie veikiausiai nėra atsakingi.

Kokie buvo mūsų išnykusių giminaičių kalbiniai gebėjimai, neaišku, tačiau šis palyginus neseniai žmogaus genome įvykęs pokytis pasirodė esąs labai sėkmingas. 

Iš daugiau nei 650 tūkst. žmogaus DNR sekų mokslininkai aptiko tik šešis anoniminius asmenis, kurie neturėjo šiuolaikinio NOVA1 varianto. Tačiau apie šiuos asmenis nieko nežinoma. 

„Šis genas yra plataus masto evoliucinių pokyčių, vykusių tarp ankstyvųjų šiuolaikinių žmonių, dalis ir užuomina į potencialias senovines šnekamosios kalbos ištakas“, – sakė neuroonkologas Robertas Darnellis iš Rockefellerio universiteto, šį geną ir jo sąsajas su ligomis bei intelekto funkcijomis tyrinėjantis nuo 10-ojo dešimtmečio pradžios. 

„Tikrasis žmogaus „kalbos genas“ gali būti NOVA1, nors jis tikrai yra tik vienas iš daugelio žmogui būdingų genetinių pokyčių“.

Kai R. Darnellis ir jo komanda dirbtinai sukūrė žmogiškąjį NOVA1 variantą pelėms, jie pastebėjo, kad graužikai pradėjo cypti kitokiu balsu. Suaugusios pelės ir jaunikliai vis dar skleidė tiek pat garso, tačiau jų vokalizacijos pobūdis buvo pasikeitęs.

Lyginant su įprastomis pelėmis, jaunikliai su genetiškai modifikuotais genais skleidė aukštesnio dažnio ultragarsinį cypimą. Jų spygavimas didesnio motinos dėmesio nei kontrolinių jauniklių cypimas nesulaukdavo, tačiau šie garsai galėjo liudyti intensyvesnius bandymus bendrauti, nors ir nesėkmingus.

Dėl panašių priežasčių poravimosi metu aukštesnio dažnio šauksmus skleidžia suaugę pelių patinai. Kai jiems buvo įterptas genetiškai modifikuotas žmogaus geno NOVA1 variantas, jų garsai per pasimatymus su patelėmis neįgavo aukštesnių tonų negu jauniklių cypimas. Tačiau jų vokalizacijos pasižymėjo sudėtingesniais skiemenimis. 

„Su pelių patelėmis jie „kalbėjo“ kitaip, – aiškino R. Darnellis. – Galime įsivaizduoti, kad panašūs vokalizacijos pokyčiai galėjo turėti didžiulės įtakos evoliucijai.“

Kodėl pelės, turėdamos žmogiškąjį NOVA1 variantą, pradeda cypti kitaip, lieka paslaptis, kurią R. Darnellis su kolegomis trokšta išspręsti. Komanda įtaria, kad žmogaus variantas kažkuriose besivystančių graužikų smegenų dalyse sukelia molekulinius pokyčius – tai gali būti vidurinių smegenų ir smegenų kamieno balso keliai ar neseniai išsivysčiusios smegenų žievės sritys, kontroliuojančios garso aukštį ir dažnį. 

NOVA1 genas vadinamas „pagrindiniu genų reguliatoriumi“, nes vystymosi metu jis daro įtaką daugiau kaip 90 proc. kitų žmogaus genų. 

NOVA1 koduoja baltymą, vadinamą Nova-1, kuris, prisijungęs prie neuronų, gali iškirpti ir pertvarkyti RNR atkarpas. Tai savo ruožtu keičia būdą, kaip smegenų ląstelės sintetina baltymus, ir centrinėje nervų sistemoje tikriausiai sukuria molekulinę įvairovę. 

Kai R. Darnellis ir jo komanda „sužmogino“ peles NOVA1 variantu, jų smegenų ląstelėse, ypač tuose regionuose, kurie susiję su balsu, jie nustatė molekulinius RNR splaisingo pokyčius. 

„Pagalvojome, oho. Mes šito nesitikėjome“, – pažymėjo R. Darnellis . – Tai buvo vienas iš tų tikrai netikėtų mokslo momentų.“ 

Pastangos suprasti NOVA1 trunka visą R. Darnellio karjerą. 

Manoma, kad NOVA1 padeda reguliuoti žmonių mokymąsi, o šio geno mutacijos gali sukelti sunkius psichikos sutrikimus ir pakenkti motorikos vystymuisi. 

Šio geno vaidmuo kalbos vystymuisi dar tik pradeda ryškėti, ir nors daug dalykų dar lieka hipotetiniame lygyje, atsiveriančios galimybės yra įspūdingos. 

„Mūsų duomenys rodo, kad žmogaus geno variantas I197V išsivystė Afrikoje gyvenusių šiuolaikinių žmonių protėvių populiacijoje. Vėliau jis ėmė dominuoti, veikiausiai dėl to, kad suteikė su balsiniu bendravimu susijusių privalumų“, – teigė R. Darnellis. 

„Ši populiacija paliko Afriką ir išplito po visą pasaulį“, – pridūrė jis.