作者：自然雜誌的Ewen Callaway
一個在五十多萬年前出現的突變可能幫助人類學習了對言語和語言至關重要的複雜肌肉運動。
這一說法源於一項發現，即經過基因工程改造以產生人類形式的基因（稱為FOXP2）的小鼠比正常小鼠學習得更快。
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這項工作由德國萊比錫馬克斯·普朗克進化人類學研究所（MPI）的神經科學家Christiane Schreiweis在本週在華盛頓特區舉行的神經科學學會會議上展示。
科學家在1990年代透過研究一個被稱為“KE”的英國家庭發現了FOXP2，該家庭的三代人患有嚴重的言語和語言問題。 那些有語言問題的人被發現共同擁有一種遺傳性突變，該突變使FOXP2的一個複製失活。
大多數脊椎動物都具有幾乎相同的基因版本，該基因參與對運動學習至關重要的大腦回路的發育。 人類版本的FOXP2，即該基因編碼的蛋白質，與黑猩猩的蛋白質在兩個氨基酸上有所不同，暗示人類形式的改變可能在語言的進化中發揮了作用。
Schreiweis的同事Svante Pääbo領導的一個團隊發現，該基因在現代人類（智人）和尼安德特人（尼安德特人）中是相同的，這表明該突變出現在這兩個人類譜系在大約50萬年前分化之前。
改變的吱吱聲
幾年前，萊比錫MPI的研究人員改造了小鼠，使其產生人類FOXP2蛋白。 與具有小鼠版本FOXP2的幼崽相比， “人源化”小鼠的探險精神較弱，並且當與母親分離時，幼崽會發出改變的超聲波吱吱聲。
與正常小鼠相比，它們的大腦包含具有更多更長樹突的神經元——樹突是幫助神經元相互交流的細絲。 另一個不同之處在於，大腦中稱為基底神經節的區域中的細胞在重複電刺激後更快地變得無反應，這種稱為“長期抑制”的特性與學習和記憶有關。
在神經科學會議上，Schreiweis報告說，具有人類形式FOXP2的小鼠比普通小鼠學習得更快。 她讓小鼠解決一個迷宮，該迷宮涉及向左或向右轉彎以找到水獎勵。 視覺線索，例如星星，以及迷宮表面的紋理，顯示了正確的轉彎方向。
經過八天的練習，具有人類形式FOXP2的小鼠學會了在70％的時間裡跟隨線索找到水。 普通小鼠多花了四天時間才達到這個水平。 Schreiweis說，人類形式的基因使小鼠在學習解決迷宮時可以更快地整合視覺和觸覺線索。
她說，在人類中，FOXP2的突變可能幫助我們的物種學習了形成基本聲音，然後將這些聲音組合成單詞和句子所需的複雜肌肉運動。
另一位MPI團隊成員Ulrich Bornschein在神經科學會議上展示的工作表明，導致更快學習的大腦回路變化僅來自於人類形式FOXP2的兩個氨基酸變化之一。 第二個突變可能沒有任何作用。
德克薩斯大學西南醫學中心達拉斯分校的神經科學家Genevieve Konopka說：“這很有道理。”她也研究FOXP2。 包括狗和狼在內的食肉動物獨立進化出了另一個人FOXP2突變，對其大腦沒有明顯影響。
倫敦大學學院研究FOXP2突變的KE家族的神經科學家Faraneh Vargha-Khadem認為，新的發現可能有助於解釋該基因在完善言語中涉及的面部運動中的作用。
但她不明白基本的學習迴路的變化如何解釋FOXP2如何幫助人類自動且毫不費力地將他們的想法轉化為口語。 她說：“你並沒有決定如何移動你的肌肉來形成這些聲音。”
本文經Nature雜誌許可轉載。 該文章於首次發表於2011年11月18日。