《Cell》：挑战“教科书”式发现！“语言”基因到底存不存在？

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复杂的语言能力是一种人类区别于其他动物独有的特征。语言的发展对人类进化至关重要，有助于改善人类的社会组织结构和有效的信息交流，并促进象征性思维和抽象。因此，解构语言的遗传基础将会重建人类行为的进化。

FOXP2基因（Forkhead box protein P2）编码了一种转录因子，在胎儿发育过程中以及在肺部和肠道中高水平表达【1, 2】。FOXP2基因的终止-获得突变与个体中语言功能障碍相关，并且遵循常染色体显性遗传模式【3, 4】。在体外及体内实验中，FOXP2已经被发现能影响人类和小鼠的大脑发育和神经可塑性【5, 6】，该基因表达水平的变化会影响语言相关皮层区域的脑功能【7,8】。当FOXP2基因沉默表达时，会导致一种被称为特定语言障碍的病症，患者可能在认知测试中正常表现但却不能产生语言。有趣的是，FOXP2也被证明会影响其他动物的“语言”行为，包括鸟鸣和幼年小鼠的发声【9, 10】，以及其他灵长类动物的嚎叫【11】。迄今为止，FOXP2是唯一已知的与语言功能相关的常染色体显性基因，并且作为人类特异性特征的被写入教科书。

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但在8月2日发表在Cell杂志上的一篇论文中，研究人员挑战了这一认识。他们在对来自不同样本的现代人和尼安德特人的遗传数据进行的分析中，并没有发现最近人类语言进化与FOXP2有正相关的证据，这一认识试图修改我们之前所理解的人类获得语言遗传历史。

论文原文：No Evidence for Recent Selection at FOXP2 among Diverse Human Populations

“2002年发表的一篇论文（Enard et al. , Nature 418,869-872，该论文目前被引超过1700次）声称【12】，人类进化史上最近有一次选择性跳跃，这可能在很大程度上解释了我们的语言能力，甚至有助于解释现代人类如何能在过去的50~100，000年间蓬勃发展”，本文的共同通讯作者石溪大学和加州大学戴维斯分校的人口遗传学家Brenna Henn博士在接受采访时兴奋地说道， “我立即对基因的选择性跳跃具体发生的年代产生了极大兴趣，并尝试用更大、更多样化的数据集重新分析FOXP2，特别是在更多的非洲人群中。”

Henn说，2002年的研究工作完成后，研究人员无法获得像现在这样能提供全基因组数据的现代测序技术，因此他们只分析了大约20个受试者中FOXP2基因的一小部分，其中大多数受试者都是欧亚血统。“因此，在本研究中，我们试图用一个更明确、更加多样化的数据集来解决人口统计学中的人种地域分布问题”，她说。

“在过去五年中，我们已经对几种古老的人源基因组进行了测序，其中FOXP2是最先检查的基因之一，因为这一非常重要并且在之前的研究中被报道具有人类特异性”，本文第一作者Elizabeth Atkinson谈道。“

但这一新数据猛烈地反驳了2002年的那篇报道，事实证明，我们之前认为的FOXP2突变并非人类特异性的。”

Atkinson及其同事主要汇集了来自不同人类基因组的公开数据

（现代的和古代的），并分析了整个FOXP2基因，同时将其与周围的遗传信息进行比较，以更好地了解其进化的背景。尽管尝试了一系列不同的统计检验，但他们无法复制这种观点，即FOXP2与人类的进化有任何正选择性。

“尽管最近的数据来自古老的DNA，但FOXP2仍然是每个进化生物学课程中的教科书式范例”本文的共同作者，布朗大学进化和计算生物学家Sohini Ramachandran说。 “因此，

虽然我们并没有质疑FOXP2在语言产生中的功能，但我们发现FOXP2的功能确实比我们之前想象的要复杂得多。”

研究人员希望本文作为其他人类遗传学研究的模板，以便在未来对人类进化史进行类似的研究。

“我们有兴趣在遗传水平上弄清楚是什么让我们成为人类，” Henn说。 “本文展示了人作为一个物种的进化过程中“多样化”是多么重要。在许多医学和其他科学研究中存在严重的以欧洲为中心的偏见，但我们发现了在数据收集中多样性和包容性对科学发现的推动力，因为它可以明显产生更为精确的结果。”

论文通讯作者Brenna M. Henn博士。

论文第一作者Elizabeth Atkinson在抽提DNA。

参考文献

1. C.S., et al., A forkhead-domain gene is mutated in a severe speech and languagedisorder. Nature, 2001. 413(6855):p. 519-23.

2. Shu, W., etal., Characterization of a new subfamilyof winged-helix/forkhead (Fox) genes that are expressed in the lung and act astranscriptional repressors. J Biol Chem, 2001. 276(29): p. 27488-97.

3. Lai, C.S., etal., FOXP2 expression during braindevelopment coincides with adult sites of pathology in a severe speech andlanguage disorder. Brain, 2003. 126(Pt11): p. 2455-62.

4. MacDermot,K.D., et al., Identification of FOXP2truncation as a novel cause of developmental speech and language deficits.Am J Hum Genet, 2005. 76(6): p.1074-80.

5. Chiu, Y.C., etal., Foxp2 regulates neuronaldifferentiation and neuronal subtype specification. Dev Neurobiol, 2014. 74(7): p. 723-38.

6. Enard, W., etal., A humanized version of Foxp2 affectscortico-basal ganglia circuits in mice. Cell, 2009. 137(5): p. 961-71.

7. Fujita-Jimbo,E. and T. Momoi, Specific expression ofFOXP2 in cerebellum improves ultrasonic vocalization in heterozygous but not inhomozygous Foxp2 (R552H) knock-in pups. Neurosci Lett, 2014. 566: p. 162-6.

8. Konopka, G., etal., Human-specific transcriptionalregulation of CNS development genes by FOXP2. Nature, 2009. 462(7270): p. 213-7.

9. Chabout, J., etal., A Foxp2 Mutation Implicated in HumanSpeech Deficits Alters Sequencing of Ultrasonic Vocalizations in Adult MaleMice. Front Behav Neurosci, 2016. 10:p. 197.

10. Haesler, S., etal., FoxP2 expression in avian vocallearners and non-learners. J Neurosci, 2004. 24(13): p. 3164-75.

11. Staes, N., etal., FOXP2 variation in great apepopulations offers insight into the evolution of communication skills. Sci Rep, 2017. 7(1): p. 16866.

12. Enard, W., Przeworski, M., Fisher, S. E., Lai, C. S., Wiebe, V., Kitano, T., ... & Pääbo, S. (2002). Molecular evolution of FOXP2, a gene involved in speech and language. Nature, 418(6900), 869.