一项由爱荷华大学健康护理中心发布的新研究表明，人类DNA中有一小部分在语言能力中发挥着重要作用。研究人员还发现，这些影响巨大的遗传序列在现代人类和尼安德特人分化于共同祖先之前就已出现，这将与语言相关的生物学起源的时间推回到了比以前认为的时间更早。爱荷华大学罗伊·J·卡佛医学院的精神病学和神经科学的罗伊·J·卡佛教授雅各布·迈克尔森博士表示，语言是智人（Homo sapiens）的一个定义特征。许多动物进行交流，但人类具有独特的能力来创造、适应和扩展语言，这在其他物种中无法匹敌。迈克尔森和他的同事，包括第一作者、现在在德国慕尼黑马克斯·普朗克精神病学研究所工作的博士后研究员卢卡斯·卡斯滕，开始研究人类语言的发展可能受被称为人类祖先快速进化区域（HAQERs）的遗传调节元素的影响。“我们所看到的是基因组中的一小部分如何对我们作为一个物种的身份产生非同寻常的影响，同时也对我们作为个体的身份产生影响，”迈克尔森说。HAQERs代表了基因组的不足十分之一的百分比，但对语言能力的影响大约是其他任何基因组区域的200倍。研究人员表示，这些DNA区域有助于构建大脑的生物“硬件”，而语言本身则作为“软件”。古老的DNA与语言的起源研究结果发表在《科学进展》上，建立在1990年代开始的研究基础上。当时，现今爱荷华大学传播科学与障碍系的名誉教授布鲁斯·汤布林博士研究了350名爱荷华州学生的语言能力。汤布林仔细记录了每个学生的语言技能，并收集了唾液样本，保存了可供今后分析的DNA。多年后，迈克尔森的实验室通过NIH资助的研究完成了基因测序，使得能够检验DNA的差异如何与语言能力的变化相关。当研究人员探索数据时，他们对HAQERs在人类交流中的更广泛作用产生了兴趣。“我们谈论的不是基因，而是起到像基因音量旋钮一样作用的调节区域，”迈克尔森解释道，并补充说，研究结果很快与超过20年前的一个开创性研究相关联，该研究识别了FOXP2基因，一个转录因子，最初被怀疑在语言障碍中起着重要作用。“所以，如果HAQERs就像可以调节的音量旋钮，那么FOXP2就是众多调节这些音量旋钮的手之一。”为了更好地测量HAQERs的影响，研究人员创建了一个进化分层的多基因评分（ES-PGS），这是一个根据遗传效应在进化中出现的时间来分离遗传效应的工具。利用计算遗传学，团队追溯了大约6500万年的进化历史中的遗传影响。与尼安德特人共享的遗传特征分析表明，这些遗传“音量旋钮”在尼安德特人中已经存在，并且可能比现代人类更明显。对研究人员来说，这是一个非常重要的发现，因为它表明HAQERs是与语言相关的古老生物创新。尽管尼安德特人在许多认知方面与现代人类可能存在显著差异，但这一联系依然存在。“HAQERs这个方面，基因组的一个小片段，在其他方面持续上升使现代人类越来越聪明的情况下，仍然保持了相对不变。”迈克尔森说。“我们至少可以说，人类在语言的‘硬件’方面的出现早于我们之前认为的。”迈克尔森指出，考古证据已显示尼安德特人拥有文化、社会组织和复杂行为。当结合新的遗传发现时，这些观察结果强烈表明某种复杂的交流形式可能在现代人类出现之前就已经存在。结果也提出了一个重要的问题。如果HAQERs对语言的帮助如此之大，为什么它们停止了变化而没有继续进化呢？进化中的权衡研究人员认为，答案涉及一个称为平衡选择的过程。在与其他认知能力相关的遗传信号继续进化的同时，HAQERs的影响似乎达到了一个平台。根据研究团队的说法，这些遗传区域以支持胎儿大脑发育的方式增加了大脑和颅骨的大小。然而，在现代医学出现之前，婴儿头部能够变得多大存在限制，否则分娩就会对母亲和婴儿变得极其困难。较大的头围在分娩时可能会显著增加死亡风险。