Um estudo recentemente publicado pela Universidade de Iowa Health Care sugere que um segmento surpreendentemente pequeno do DNA humano desempenha um grande papel na habilidade linguística. Os investigadores também descobriram que estas sequências genéticas dominantes surgiram antes dos humanos modernos e dos Neandertais se separarem de um ancestral comum, empurrando as origens da biologia relacionada com a linguagem para mais longe do que se reconhecia anteriormente.
Jacob Michelson, Ph.D., UI Roy J. e Lucille A. Roy J., professor de psiquiatria e neurociência no Carver College of Medicine. Carver diz que a linguagem é uma das características que definem o Homo sapiens. Muitos animais comunicam, mas os humanos possuem uma capacidade excepcional de criar, adaptar e expandir a linguagem de uma forma inigualável por outras espécies.
Michaelson e seus colegas, incluindo o primeiro autor Lucas Kasten, PhD, agora pesquisador de pós-doutorado no Instituto Max Planck de Psiquiatria em Munique, Alemanha, decidiram investigar como o desenvolvimento da linguagem humana pode ser influenciado por elementos reguladores genéticos conhecidos como regiões ancestrais humanas de rápida evolução (HAQERs).
“O que estamos a ver é como uma parte muito pequena do genoma pode ter um efeito descomunal, não apenas sobre quem somos como espécie, mas sobre quem somos como indivíduos”, disse Michelson, acrescentando que os HAQERs representam menos de um décimo de um por cento do genoma, mas têm cerca de 200 vezes mais influência na capacidade linguística do que qualquer outra região genómica.
Segundo os pesquisadores, essas regiões do DNA ajudam a formar o “hardware” biológico do cérebro, enquanto a própria linguagem serve como “software”.
DNA antigo e a origem da linguagem
Resultados, publicados A ciência avançaBaseie-se em pesquisas iniciadas na década de 1990. Na época, Bruce Tomblin, PhD, agora professor emérito do Departamento de Ciências e Distúrbios da Comunicação da UI, estudou as habilidades linguísticas de 350 alunos em Iowa.
Tomblin documentou cuidadosamente as habilidades linguísticas de cada aluno e coletou amostras de saliva, salvando DNA que poderia ser analisado no futuro. Anos mais tarde, o laboratório de Michelson concluiu a sequenciação genética através de investigação financiada pelo NIH, tornando possível examinar como a variação na capacidade linguística está ligada ao ADN.
À medida que os investigadores exploraram os dados, ficaram interessados no papel mais amplo do HAQER na comunicação humana.
“Não estamos falando de genes. São regiões regulatórias que agem como botões de volume genético”, explica Michelson, acrescentando que as descobertas se ligam rapidamente a um estudo inicial de mais de 20 anos atrás que identificou o gene FOXP2, um fator de transcrição, que foi inicialmente suspeito de desempenhar um papel importante no comprometimento da linguagem. “Então, se os HAQERs são como botões de volume que podem ser girados, o FOXP2 é um dos ponteiros que gira esses botões de volume.”
Para medir melhor o impacto do HAQER, os pesquisadores desenvolveram um escore poligênico estratificado evolutivo (ES-PGS), uma ferramenta que separa os efeitos genéticos de acordo com quando surgiram durante a evolução. Usando genética computacional, a equipe identificou influências genéticas abrangendo aproximadamente 65 milhões de anos de história evolutiva.
Compartilhando características genéticas com Neandertais
A análise mostrou que estes “botões de volume” genéticos já estavam presentes nos Neandertais e podem ter sido ligeiramente mais pronunciados do que nos humanos modernos.
Para os investigadores, esta foi uma descoberta particularmente significativa porque sugere que os HAQERs são antigas inovações biológicas ligadas à linguagem. Essa ligação existe apesar da possibilidade de os Neandertais diferirem substancialmente dos humanos modernos em muitos aspectos da cognição.
“Esse aspecto dos HAQERs, uma fatia do genoma, permaneceu relativamente constante, mesmo enquanto outros aspectos estão aumentando cada vez mais para tornar os humanos modernos cada vez mais inteligentes”, disse Michelson. “Podemos dizer que os humanos tinham o ‘hardware’ para a linguagem mais cedo do que pensávamos anteriormente.”
Michelson observa que as evidências arqueológicas já mostram que os Neandertais tinham cultura, organização social e comportamento complexo. Quando combinadas com novas descobertas genéticas, essas observações sugerem fortemente que alguma comunicação sofisticada pode ter existido muito antes do surgimento dos humanos modernos.
Os resultados também levantam uma questão importante. Se os HAQERs foram tão benéficos para a linguagem, por que pararam de mudar em vez de evoluir?
Uma troca evolutiva
Os pesquisadores acreditam que a resposta envolve um processo conhecido como seleção de equilíbrio.
À medida que os sinais genéticos relacionados com outras capacidades cognitivas continuam a evoluir, o efeito do HAQER parece atingir um patamar. Segundo a equipe, essas regiões genéticas apoiam o desenvolvimento do cérebro fetal de uma forma que aumenta o tamanho do cérebro e do crânio.
Antes da medicina moderna, porém, havia um limite para o tamanho da cabeça de um bebê antes que o parto se tornasse perigosamente difícil para a mãe e para o bebê. O tamanho grande da cabeça pode aumentar significativamente o risco de morte durante o parto.
“Pensamos que os primeiros humanos maximizaram este caminho para o tipo de desenvolvimento cerebral que poderia ser um recipiente para a linguagem, e atingiram esse limite muito cedo e depois estabilizaram, enquanto outros aspectos da genética que melhoram o desenvolvimento do cérebro para uma inteligência superior, mas não afectam directamente o tamanho do cérebro fetal continuam a evoluir”, disse Michelson.
Por outras palavras, a evolução humana pode ter atingido um ponto em que melhorias adicionais no “hardware” biológico que suporta a linguagem teriam sido demasiado dispendiosas para a sobrevivência materna e infantil.
Separando a genética do meio ambiente
A equipe planeja continuar explorando essas questões usando o mesmo grupo de participantes estudado originalmente por Tomblin.
Como esse estudo começou há quase três décadas, muitos desses participantes agora têm filhos e famílias próprias. Isso cria uma oportunidade valiosa para investigar como a capacidade de linguagem é moldada tanto pela genética herdada quanto pelas influências ambientais.
“Uma das coisas que nos interessa quando pensamos sobre como uma criança adquire a linguagem é separar os inputs ambientais dos genéticos”, diz Michelson, observando que crianças criadas em ambientes linguisticamente ricos podem apresentar capacidades linguísticas superiores. “Usando a estrutura familiar, esperamos isolar influências genéticas diretas na linguagem e no que os pesquisadores chamam de ‘criação genética’, onde a genética dos pais influencia o ambiente que criam para seus filhos.”
Michelson diz que a Universidade de Iowa possui ferramentas estatísticas avançadas que podem ajudar os pesquisadores a separar as contribuições ambientais para a aprendizagem de línguas das influências genéticas. Tais insights podem ter aplicações clínicas importantes.
Para prosseguir esse trabalho, Michelson e Christy Hendrickson, PhD, professor associado de ciências e distúrbios da comunicação, apresentaram uma proposta de subvenção para apoiar a próxima fase da investigação.
Além de Michelson, Kasten e Tomblin, a equipe de pesquisa inclui os atuais e ex-pesquisadores de UI Dabney Hoffman, Savantha Thenuwara, Alison Momani, Marlia O’Brien, Jeffrey C. Murray e Tanner Kumar (agora na Recursion Pharmaceuticals). Taylor R. do Centro de Pesquisa Genômica do Hospital Geral de Massachusetts. Thomas 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 e do Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais, ambos parte dos Institutos Nacionais de Saúde, bem como do Roy J. Carver Charitable Trust.
