Um estudo recentemente publicado pelo Centro de Saúde da Universidade de Iowa mostra que uma pequena porção do DNA humano desempenha um papel importante na habilidade linguística. Os investigadores também descobriram que estas sequências genéticas influentes apareceram antes dos humanos modernos e dos Neandertais se separarem de um ancestral comum, fazendo com que as origens da biologia relacionada com a linguagem fossem anteriores ao anteriormente reconhecido.
A linguagem é uma das características definidoras do Homo sapiens, disse o Dr. Jacob Michaelson, professor Roy J. Carver de Psiquiatria e Neurociência na UI Roy J. e Lucille A. Carver School of Medicine. Muitos animais podem comunicar, mas os humanos têm uma capacidade extraordinária de criar, adaptar e expandir a linguagem de uma forma que nenhuma outra espécie consegue igualar.
Michaelson e colegas, incluindo o primeiro autor Lucas Casten, Ph.D., agora pós-doutorando no Instituto Max Planck de Psiquiatria em Munique, Alemanha, decidiram examinar como o desenvolvimento da linguagem humana pode ser afetado por elementos reguladores genéticos chamados regiões ancestrais humanas de rápida evolução (HAQERs).
“O que estamos vendo é como uma pequena parte do genoma pode ter um enorme impacto, não apenas sobre quem somos como espécie, mas também sobre quem somos como indivíduos”, disse Maxson. HAQER representa menos de um décimo do genoma, mas tem cerca de 200 vezes mais impacto na capacidade linguística do que qualquer outra região genómica, observou ele.
Os pesquisadores dizem que essas regiões do DNA ajudam a construir o “hardware” biológico do cérebro, enquanto a própria linguagem atua como o “software”.
DNA antigo e as origens da linguagem
Os resultados da pesquisa foram publicados em progresso científicocom base em pesquisas iniciadas na década de 1990. Naquela época, o Dr. Bruce Tomblin, agora professor emérito do Departamento de Ciências e Distúrbios da Comunicação da Universidade de Illinois, estudou a proficiência linguística de 350 alunos em Iowa.
Tomblin registrou cuidadosamente as habilidades linguísticas de cada aluno e coletou amostras de saliva, preservando o DNA para análises futuras. Alguns anos mais tarde, através de investigação financiada pelo NIH, o laboratório de Michelson concluiu a sequenciação genética, tornando possível estudar a relação entre diferenças no ADN e diferenças na capacidade linguística.
À medida que os investigadores exploraram os dados, ficaram interessados no papel mais amplo do HAQER na comunicação humana.
“Não estamos falando de genes”, explica Michaelson. “São regiões reguladoras que agem como botões de volume nos genes”. Ele acrescenta que as descobertas foram rapidamente associadas a um estudo seminal há mais de 20 anos que identificou o gene FOXP2, um fator de transcrição originalmente suspeito de desempenhar um papel importante nos distúrbios da fala. “Então, se o HAQER é como um botão de volume que você gira, então o FOXP2 é um dos ponteiros que gira esses botões de volume.”
Para medir melhor o impacto do HAQER, os pesquisadores criaram o Evolutionary Stratified Polygenic Score (ES-PGS), uma ferramenta que distingue os efeitos genéticos com base no tempo de ocorrência durante a evolução. A equipe de pesquisa usou genética computacional para rastrear influências genéticas ao longo de aproximadamente 65 milhões de anos de evolução.
Traços genéticos compartilhados com os neandertais
A análise mostra que esses “botões de volume” genéticos já estavam presentes nos Neandertais e podem ter sido mais pronunciados do que nos humanos modernos.
Esta é uma descoberta particularmente importante para os investigadores porque sugere que o HAQER é uma antiga inovação biológica relacionada com a linguagem. Embora os Neandertais possam ter diferido muito dos humanos modernos em muitos aspectos da cognição, a ligação persistiu.
“Este aspecto do HAQER (uma pequena parte do genoma) permaneceu relativamente estável mesmo enquanto outros aspectos continuaram a avançar, tornando os humanos modernos cada vez mais inteligentes”, disse Michelson. “Poderíamos dizer que os humanos pelo menos tinham o ‘hardware’ da linguagem antes do que pensávamos anteriormente.”
Michelson destaca que as evidências arqueológicas já mostram que os neandertais tinham cultura, organização social e comportamento complexo. Combinadas com novas descobertas genéticas, estas observações sugerem fortemente que alguma forma de comunicação complexa pode ter existido muito antes do surgimento dos humanos modernos.
As descobertas também levantam uma questão importante. Se o HAQER foi tão bom para o idioma, por que eles pararam de mudar em vez de continuarem a evoluir?
Compensações evolutivas
Os pesquisadores acreditam que a resposta envolve um processo chamado seleção de equilíbrio.
Embora os sinais genéticos relacionados com outras capacidades cognitivas continuem a evoluir, a influência do HAQER parece ter estabilizado. A equipe diz que essas regiões genéticas apoiam o desenvolvimento do cérebro fetal, ao mesmo tempo que aumentam o tamanho do cérebro e do crânio.
No entanto, antes do advento da medicina moderna, e antes do parto se tornar perigoso e difícil tanto para a mãe como para o filho, havia um limite para o tamanho da cabeça de um bebé. O tamanho maior da cabeça pode aumentar significativamente o risco de morte durante o parto.
“Acreditamos que os primeiros humanos maximizaram este caminho para desenvolver um cérebro que poderia ser um recipiente para a linguagem, e atingiram um limite precoce e depois estagnaram, enquanto outros aspectos da genética que melhoram o desenvolvimento do cérebro para uma inteligência superior, mas não afectam directamente o tamanho do cérebro fetal continuaram a evoluir”, disse Michelson.
Por outras palavras, a evolução humana pode ter atingido um ponto em que novas melhorias no “hardware” biológico que suporta a linguagem ocorreriam à custa da sobrevivência materna e infantil.
Separando a genética do meio ambiente
A equipe planeja continuar explorando essas questões usando o mesmo grupo de participantes do estudo original de Tomblin.
Desde que o estudo começou, há quase trinta anos, muitos dos participantes agora têm seus próprios filhos e famílias. Isso cria oportunidades valiosas para estudar como as influências genéticas e ambientais moldam a habilidade linguística.
“Ao pensar em como as crianças adquirem a linguagem, uma das coisas que nos interessa é separar os dados ambientais dos genéticos”, disse Maxon. Ele observou que as crianças que crescem em ambientes ricos em linguagem tendem a apresentar maiores habilidades linguísticas. “Usando esta estrutura familiar, esperamos separar os efeitos diretos da genética na linguagem do que os pesquisadores chamam de ‘criação genética’, onde a genética dos pais influencia o ambiente que eles criam para seus filhos.”
McKesson disse que a Universidade de Iowa possui ferramentas estatísticas avançadas que podem ajudar os pesquisadores a distinguir as contribuições ambientais das influências genéticas na aprendizagem de línguas. Esses insights podem ter aplicações clínicas importantes.
Para conduzir este trabalho, Michaelson e Christy Hendrickson, Ph.D., professor associado de ciências e distúrbios da comunicação, apresentaram uma proposta de financiamento para apoiar a próxima fase da pesquisa.
Além de Michaelson, Casten e Tomblin, a equipe de pesquisa inclui os atuais e ex-pesquisadores de UI Dabney Hofammann, Savantha Thenuwara, Allison Momany, Marlea O’Brien, Jeffery C. Murray e Tanner Koomar (agora na Recursion Pharmaceuticals). Taylor R. Thomas, do Centro de Pesquisa do Genoma do Hospital Geral de Massachusetts, e Jin-Young Koh, da Universidade de Maryland, também contribuíram para o estudo.
A pesquisa foi financiada em parte por doações do Instituto Nacional de Surdez e Outros Distúrbios da Comunicação, parte dos Institutos Nacionais de Saúde, do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais e do Roy J. Carver Charitable Trust.
