基因测序发现鸟类唱歌和人类说话非常相似

我们早已知道鸟类的歌唱行为类似于人类的言语——虽然并非完全相同但非常相似且两者的大脑回路也是相似的，”杜克大学医学院神经生物学副教授、霍华德休斯医学研究所的调查员贾维斯这样说道。“但我们并不知道这些特征的相同是否是因为具有相同的基因。”
    现在科学家们知道这一问题的答案是肯定的–鸟类和人类本质上具有相同的语言基因。一支国际科学家小组对代表鸟类家族树每一个重要等级的48个鸟类物种的全部基因组进行了测序和对比。
    贾维斯和他的同事发现黄莺、鹦鹉和蜂鸟的声乐学习至少进化了两次或者三次。更令人震惊的是这些声音创新所涉及的基因组竟然与人类言语能力进化所涉及的基因存在不可思议的相似性。
    发表在12月《科学》上的12篇文章中，其中一项研究发现声乐学习的鸟类和人类大脑里大约有50多个基因较为一致的表现出较高或者较低的活动水平。而这些改变并未出现在不具备声乐学习的鸟类大脑里，或者非人类、无法说话的灵长类动物大脑里，根据贾维斯带领的杜克研究小组表示。
    研究小组成员还包括计算机生物学和生物信息学博士研究生安德列亚斯•芬尼和计算机科学、统计科学和生物学教授亚历山大•哈特明克。
   “这意味着从涉及唱歌和言语的大脑区域的基因角度看，相比其它鸟类和灵长类动物，声乐学习的鸟类和人类之间更相似。”贾维斯说道。这些基因涉及在运动皮质神经元与控制产生声音的肌肉的神经元之间形成新连接。
另一名计算机生物学和生物信息学博士生王瑞进行的对比研究调查了控制唱歌和言语的大脑区域里涉及的一对基因的特定活动。这项发表在期刊《比较神经学》上的文章发现声乐学习的鸟类在学习声 乐的少年期时。
   其中一个大脑区域里的这些基因被上调或者下调，这些变化会持续到成年期。这项研究以及芬尼的研究提出假设认为这些基因的变化可能对鸟类唱歌和人类言语的进化至关重要。
   “你可以在所有物种的基因组里发现相同的这些基因，但是它们在声乐学习鸟类或者人类的特定唱歌或言语的大脑区域里的活动水平更高或者更低。”贾维斯解释道。“这表明，至少我认为，学习声乐的进化过程中，大脑回路的进化方式可能非常有限。”
     由杜克大学博士后研究员奥西奥拉•惠特尼、芬尼、哈特明克和神经生物学副教授安妮•韦斯特带领进行的发表在《科学》上的另一项研究关注于唱歌过程中，大脑不同区域基因的激活。
   研究小组发现在唱歌时被表达的基因组中有10%被激活，而声乐学习的不同大脑区域具有多样化的激活模式。多样化的基因样式可以通过不同大脑区域基因组的后生差异来解释，这意味着在鸟类唱歌时，不同大脑区域的单个细胞可以即刻调节基因。
    在声乐学习鸟类的三大主要群体里，鹦鹉因模拟人类语言的能力而尤为独特。贾维斯实验室的博士后研究莫克塔•查克拉波尔迪带领进行的一个项目调查了某些特定基因的活动，结果发现鹦鹉言语中心的组织有所不同。
   它具备研究人员所谓的“唱歌系统内的唱歌系 统”，也就是具有不同基因活动以产生唱歌的大脑区域具有一个外环，而后者的基因表达存在更多差异。
   查克拉波尔迪表示鹦鹉是非常社交的动物，它具备快速学会鹦鹉语言里的“方言”的能力，这或可以解释它们超负荷的语言中枢。在鹦鹉物种里，它们外层区域或者称“壳”较大，据称这表明它们具有较高的声音、认知和社会能力。这些物种包括亚马逊鹦鹉、非洲灰鹦鹉和蓝黄金刚鹦鹉。
    由张、吉尔伯特以及贾维斯合著的另一篇发表在《科学》上的 文章发现与其它鸟类物种相比，声乐学习鸟类的基因组能够更快速的进化，并具有更多染色体重排。这一基因组对比还发现了不同鸟类大脑声乐学习区域里独立发生的相似变化。
    贾维斯表示对鸟类言语进化历史的更多了解会促进声乐学习鸟类成为更有价值的生物体模型，这或可能帮助解答贾维斯和其它研究人员提出的有关人类言语的问题。
 
（责任编辑：wzx）