FoxP2是科學家找到的第一個和「語言」關係密切的基因,一項新研究首次以實驗證明,FoxP2和錦華鳥(zebra finch)學習唱歌的能力有關。
語言常被視為人類之所以異於其他動物的一項重要能力,也因此語言的形成一直吸引著許多科學家的興趣。但是除了人類之外,黑猩猩、鳥類、海豚也都有以聲音溝通的能力。
在一篇研究遺傳性語言障礙的家族「KE family」的論文中指出,FoxP2的突變是造成他們語法使用缺陷的原因。一項針對錦華鳥的研究也顯示,在雄性幼鳥學習唱歌的時期,腦內Area X(相當於哺乳類的紋狀體構造)的FoxP2表現量會升高。在小鼠的研究中則發現,FoxP2在胚胎時期,就開始大量地表現在以後會發育成紋狀體的前驅構造LGE中,且其表現持續到成年期間;此外,在FoxP2基因剔除小鼠的研究顯示,其異型合子缺乏以超音波發音呼叫母鼠的能力。甚至,在蝙蝠的回聲定位系統中,FoxP2的演化和多樣性也扮演著重要的角色。
就像人類嬰兒的牙牙學語一般,錦華鳥也是藉由模仿成鳥來學習唱歌的。因此,科學家們一直很希望能藉由鳥類學習唱歌的能力,來研究FoxP2和人類語言的關係。德國柏林馬克斯普朗克分子遺傳學研究所的神經生物學家Sebastian Haesler等人,在2007年12月的PLoS Biology發表他們的研究成果。他們在雄性幼鳥約23天大,開始學唱歌的時候,利用病毒感染,以RNA干擾(RNAi)的方式降低Area X的FoxP2表現量。他們發現,經過兩個月與成年雄鳥學習唱歌的時間後,實驗組的鳥兒較無法準確地模仿歌曲,音節也較不穩定。這顯示FoxP2在從接收成鳥的教唱訊息,到學會自己唱出一首完整的歌曲這中間的過程,扮演了重要的角色。另一點值得注意的是,由於RNAi的載體病毒是在幼鳥23天大時才被注射到腦內,因此我們可以知道,FoxP2必然在胚胎發育之後,也對神經回路的連結與活化有著重大的影響。
這篇研究是在錦華鳥中首次以實驗方式證明,FoxP2的確和牠們的學習唱歌的能力有重要的關係。在研究語言的社群中,鳥類的鳴唱一直較不被重視,這篇研究使得這樣的情況改觀,利用RNAi的技術,即使是在非傳統的模式生物-錦華鳥中,我們也能解答語言基因FoxP2與鳥類學習唱歌的能力之間的關係。藉此,我們又更接近了人類語言奧秘的解答。
原始論文:
Haesler S, Rochefort C, Georgi B, Licznerski P, Osten P, et al., "Incomplete and inaccurate vocal imitation after knockdown of FoxP2 in songbird basal ganglia nucleus Area X", PLoS Biol., 5, e321 (2007)
相關論文:
1. Lai, C. S., Fisher, S. E., Hurst, J. A., Vargha-Khadem, F. & Monaco, A. P., "A forkhead-domain gene is mutated in a severe speech and language disorder", Nature, 413, 519 (2001)
2. Takahashi, K., Liu, F. C., Hirokawa, K. & Takahashi, H., "Expression of Foxp2, a gene involved in speech and language, in the developing and adult striatum", J. Neurosci. Res., 73, 61 (2003)
*本文作者之一為陽明大學神經科學研究所劉福清老師
3. Shu, W. et al., "Altered ultrasonic vocalization in mice with a disruption in the Foxp2 gene", Proc. Natl Acad. Sci. USA, 102, 9643 (2005)
4. Fisher SE, Marcus GF., "The eloquent ape: genes, brains and the evolution of language", Nat Rev Genet., 7, 9 (2006)
5. Li G, Wang J, Rossiter SJ, Jones G, Zhang S., "Accelerated FoxP2 evolution in echolocating bats", PLoS ONE, 2, e900 (2007)
相關連結:
The FoxP2 Story
Editor: Seline
轉載自科景網站http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2337
新聞來源:
ScienceNOW: Speech Gene Helps Birds Sing