Fuglesang og menneskelig tale er organiseret af lignende gener • Elena Naimark • Videnskabsnyheder om "Elements" • Genetik, Neurobiologi, Ornologi, Evolution

Fuglesang og menneskelig tale er organiseret af lignende gener.

Fig. 1. Zebra Finch (Taeniopygia guttata) – en traditionel genstand for undersøgelsen af ​​fuglesang. Nu har denne art og andre fjærede sangere – budgien og kolibrierne (Annas kalorier) – identificeret gener involveret i organiseringen af ​​sang; mange af dem ligner menneskelige "talegener". Foto fra ru.wikipedia.org

At studere ekspressionen af ​​gener i sangfuglens hjerne og deres stemmeløse slægtninge tillod os at skabe et topografisk billede af sangernes specifikke udtrykskarakteristik. Sætet af specifikt fungerende "voice" -gener viste sig at være på mange måder ligner det sæt gener involveret i organiseringen af ​​tale hos mennesker. Desuden svarer de dele af hjernen, der styrer fugle, der synger – spiller lyde, memorerer og lærer nye lyde – svarer funktionelt til zoner og områder af den menneskelige hjerne, der tjener tale. Så både på det makroanatomiske plan og på det genetiske niveau er talekommunikation hos fugle og mennesker organiseret på samme måde. Dette er i alle henseender vigtigt arbejde udført af et stort hold af forfattere fra USA, Japan, Kina, Danmark og Australien.

I bladet Videnskab offentliggjorte resultater af sammenligningen af ​​moderne fugles genomer – 48 fuglearter, der hver især repræsenterede en særskilt rækkefølge.Dette modige og ambitiøse projekt var begyndelsen på mange studier, hvoraf nogle er skitseret i et særligt problem. Videnskab og andre magasiner. En af disse undersøgelser, der blev ledet under ledelse af Erich Jarvis (Erich Jarvis) fra Howard Hughes Medical Institute, var undersøgelsen af ​​de gener, der gør fuglene i stand til at kommunikere ved hjælp af lydsignaler, med andre ord – at synge deres sange.

Tre fuglegrupper er i stand til at synge: de er passeriner, papegøjer og kolibrier (signeret i grønt i fylogeneseordningen i figur 2). Desuden laver de ikke bare lyde – andre fugle kan gøre det – men de kan nemt lære nye lydsamlinger. Derudover har de en tendens til bare at mumle meningsløse lyde, støtte lokale dialekter, og deres sangevner reduceres med nedsat hørelse. Alle disse funktioner er også karakteristiske for andre dyr, der bruger deres stemme til at kommunikere med hinanden: hvaler, delfiner, søløver, flagermus og folk.

Fig. 2. Ordningen om fylogenese af moderne ordrer af fugle, bygget på grundlag af hele atomkernen af ​​48 repræsentanter for ordrene. Fra artiklen under drøftelse E. Jarvis et al., 2014.De moderne fugles liv

Forskere har arbejdet med genomerne af fjerede sangere, såvel som deres ikke-drikkede slægtninge. Mere specifikt måler de niveauet af genekspression i forskellige dele af deres hjerne. Flere dele af hjernen er forbundet med at synge, især i takets halvkugler og i striatumet. Disse områder er på en eller anden måde involveret i regulering af respiration, laryngeal bevægelse, læring, hukommelse.

Således blev genekspressionskort kompileret, og ved anvendelse af en specielt udviklet algoritme blev de gener, der specifikt blev udtrykt af sangere, bestemt. Der er i alt et par hundrede sådanne gener. At vide, hvordan fuglesang er organiseret på molekyliveau, er selvfølgelig vigtigt. Men forskere var især interesserede i noget andet: en bemærkelsesværdig lighed blev fundet i udtrykket "stemme" gener i sangfugle og mennesker.

Det var muligt at identificere omkring 50 gener, der ligeledes er tændt eller tværtimod slukket i specialiseret "stemme" (det vil sige dem der er forbundet med dannelsen af ​​lyde og memorisering af lydinformation) områder af hjernen i sangfugle og mennesker. Dette er område X i striatum af fugle: Det fandt en korrespondance i området af den forreste striatum af den menneskelige hjerne (figur 3).Det fremhæver også et af de områder af taget på de store halvkugler (RA i figur 3, se også Arcopallium), som i sit ekspressionsmønster ligner motorens zone i den humane cortex, der styrer larynks bevægelser, og den er igen forbundet med det velkendte talecenter-zone Broca.

Fig. 3. Afdelinger og områder af hjernen, der er involveret i organisationen af ​​talekommunikation i sangfugle (til venstre) og folk (til højre): grøn farve betyder pallium og bark den lyserøde – striatum grå – Diamanthjerne (Hindbrain), appelsin – neurale knuder. Røde linjer Korrespondanser i genekspression mellem forskellige dele af hjernen af ​​sangfugle og mennesker er vist. Ikke-rygerfugle har ingen sådanne korrespondancer. Figur fra artiklen A. R. Pfenning et al., 2014. Konvergerende transkriptionelle specialiseringer i hjernen hos mennesker og sanglærende fugle

Hvert af disse halvtreds gener kræver nøje opmærksomhed. Hvis det er nødvendigt at inddrage det både for menneskelig tale og fuglesang, betyder det, at det simpelthen er uforanderligt på sin egen måde. Hvert af disse gener vil uundgåeligt blive en kandidat til at diskutere evolutionen af ​​tale. Indtil videre har deltagelsen af ​​FOXP2-genet i dette aspekt været aktivt drøftet. Dette gen har udviklet sig retningsmæssigt i menneskeheden, og den menneskelige version er meget forskellig fra aben en (se"Speech Gene" FOXP2 viste sig at være en højniveau regulator, "Elements", 11/18/2009). Det skal bemærkes, at dette gen virker ikke kun hos mennesker, men også i sangfugle. Men derudover er der andre, tilsyneladende ikke mindre vigtige end FOXP2, for eksempel SLIT1. Voice representation kræver at slukke SLIT1 i specifikke "stemme" områder af motor cortex i både fugle og mennesker. I ikke-ryger fugle og aber udskilles ikke SLIT1 ekspression på nogen måde.

Ligheden af ​​genekspression fundet i lignende dele af hjernen hos fugle og mennesker gør os til at tænke på to vigtige ting. For det første har de tre grupper af sangfugle udviklet evnen til at tale kommunikation konvergeret og uafhængigt af hinanden. Det samme gælder selvfølgelig for folk: det viste sig helt sikkert uanset fuglesang. Dette er et eksempel på en kompleks funktion, der formede på en lignende måde i forskellige, ikke forbundet med fælles oprindelse, grupper. Vi må antage, at udviklingen ikke har så mange stier, der kan føre til en brugbar version af en kompleks funktion eller et organ. Det samme følger af andre eksempler på den parallelle oprindelse af komplekse funktioner (se: For andre eksempler, seNyheder Elektriske organer i forskellige grupper af fisk reguleres af lignende gener, "Elements", 07/01/2014; Et komplekst immunsystem udviklet uafhængigt i to evolutionære linjer af hvirveldyrsdyr, Elements, 05/28/2009; Konvergeret morfologi som følge af genkonvergens, "Elements", 10/15/2013). Sandsynligvis vil alle disse eksempler tvinge til at genoverveje betydningen og omfanget af parallelisme i den evolutionære historie. De mange eksempler på konvergens vidner om parallelismernes regelmæssighed og ikke om deres tilfældighed.

Den anden ting du bør være opmærksom på er organisationen og udviklingen af ​​tale (tale) kommunikation i mennesker. Det er klart, at en af ​​de mest frugtbare måder at studere "genens tale", som de undertiden hedder, kan være en sammenligning, ikke så meget med aber, som med andre talere og sangere. Som vi kan se, er en person ikke enestående, ikke kun i evnen til at kommunikere ved hjælp af lyde, men også i dens genetiske design.

kilder:
1) Erich D. Jarvis. En flokk af genomer // Videnskab. 2014. V. 346. P. 1320-1331. DOI: 10.1126 / science.1253451.
2) Andreas R. Pfenning et al. Konvergente transkriptionsspecialiseringer hos mennesker og sanglæringsfugle // Videnskab. 2014. V. 346. P. 1333. DOI: 10.1126 / science.1256846.
3) Guojie Zhang, Erich D. Jarvis, M. Thomas P. Gilbert. En flokk af genomer // Videnskab. 2014. V. 346, s. 1308-1309. DOI: 10.1126 / science.346.6215.1308. Intro til Special Edition Videnskab og et udvalg af artikler om sammenligningen af ​​genomene af sangfugle.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: