鳴禽會口吃，幼年時會發出咿呀學語的聲音，如果大腦部分受損會變成啞巴，會向長輩學習如何唱歌，甚至可以是“雙語”的——換句話說，鳴禽的發聲與人類語言有很多共同之處。然而，研究人員發現，這種相似性超越了行為。儘管人類和鳥類在進化上相隔數百萬年，但賦予我們學習語言能力的基因與賦予鳥類婉轉歌聲的基因有很多共同之處。
一項歷時四年、涉及全球100多名研究人員的努力，將九臺超級計算機的強大功能投入到分析48種鳥類的基因組中。本週發表在《科學》雜誌上一組八篇文章和其他期刊的20篇論文中的結果，迄今為止提供了最完整的鳥類家譜圖。該專案還在鳴禽學習歌曲的大腦中發現了基因特徵，這些特徵與人類語言的遺傳學有著驚人的相似之處，這一發現可能有助於科學家研究人類語言。
分析表明，大多數現代鳥類都出現在令人印象深刻的物種形成事件中，即恐龍滅絕後1000萬年內發生的“鳥類多樣性大爆炸”。這一時期比之前的基因分析提出的時間更近，但與化石記錄相符。透過深入研究豐富的資料集，研究小組確定了鳥類何時失去了牙齒，調查了鱷魚相對緩慢的進化，並概述了鳥類和人類在發聲學習能力方面的相似之處，以及其他發現。
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發聲學習的發現可能對人類語言及其障礙的研究具有重要意義。“如果基因相似，你可以在鳴禽身上進行研究，並以在人類身上無法做到的方式測試它們的功能，”國際合作的領導者之一、杜克大學神經生物學副教授埃裡希·賈維斯說。
科學家長期以來一直使用鳴禽，通常是斑胸草雀，來探索關於語言如何學習的問題，因為沒有多少其他物種具有這種能力。“在靈長類動物中，智人是唯一可以改變發聲的物種，”加州大學洛杉磯分校的神經科學家、整合生物學和生理學教授斯蒂芬妮·懷特說，她沒有參與這項新研究。
但這並不是說其他靈長類動物不進行聲音交流，但懷特解釋說，例如，黑猩猩發出的咕嚕聲、尖叫聲和吼叫聲更像是自動的。雖然年長、體型較大的黑猩猩可能聲音更低沉，“幼年黑猩猩和年老黑猩猩的聲音幾乎相同，”她說。另一方面，人類和鳴禽會從嬰兒語發展到複雜的發聲。少數其他具有這種能力的物種——發聲學習者——包括海豚、海獅、蝙蝠和大象。
關於發聲學習的新工作依賴於雷射解剖斑胸草雀大腦中已知參與發聲的區域，然後分析那裡的基因活動。然後，研究人員將這些水平與人類大腦中的基因表達水平進行了比較。他們發現，人類和鳥類在對發聲學習很重要的腦區之間共享55個基因 ，其中很大一部分參與了神經元之間連線的形成。對其他鳥類發聲學習者——鸚鵡和蜂鳥——的基因分析也呼應了這一發現。
另一篇論文表明，鳴禽學習歌曲的基因組中有10%是專門用於歌曲的。懷特認為這兩篇論文都“非常有力”，她解釋說，這些基因在發聲過程中受到積極調控。她說，在人類中，一個簡單的電話交談實際上是一項高度集中的活動，它會引發大腦中基因調控的連鎖反應。
人類和鳥類之間發聲學習所需的基因網路的相似性並非完全出人意料。畢竟，所有發聲學習物種都可以追溯到生命之樹上相同的基幹分支，懷特說。即使這種能力是獨立進化的，它也受到來自基因牌組的類似初始交易的影響。此外，地球大致相似的環境創造了塑造發聲學習者的進化壓力。正如多個物種提出了視覺問題的類似解決方案一樣，進化出發聲學習的物種似乎也選擇了共同的策略。
然而，從另一個角度來看，這種趨同進化是驚人的。“據我所知，這是第一次發現一種後天習得的行為具有如此多相似的分子基礎，”懷特說。這些發現為未來的探索開闢了許多潛在途徑：非發聲學習者是否可以透過調整一些關鍵基因來獲得發聲學習所需的一些特徵？幾乎可以肯定，斑胸草雀有更多關於我們自己咿呀學語、喊叫和唱歌能力的資訊要告訴我們。