Scotinomys teguina zamieszkują lasy deszczowe Kostaryki i na duże odległości komunikują się ze sobą za pomocą charakterystycznych, powtarzalnych tonów zwanych trelami. Dla niewprawnego ucha, wydawane przez nie dźwięki do złudzenia przypominają pieśni ptaków, jednak w rzeczywistości składają się one z jednej tylko nuty, lecz powtarzanej nawet do 20-stu razy na sekundę.

Niezwykłe zdolności komunikacyjne myszy z Ameryki Środkowej zainspirowały badacza Stevena Phelpsa z University of Texas (Austin, USA), który postanowił odkryć jakie dokładnie zmiany w ich materiale genetycznym warunkują powstawanie owej charakterystycznej cechy, nie występującej u żadnych innych gryzoni na świecie. W swoich badaniach skupił się on na genie FOXP2, o którym wiadomo, że koduje tzw. czynniki transkrypcyjne, czyli cząsteczki regulujące aktywność różnych obszarów DNA związanych m.in. ze zdolnością rozpoznawania dźwięków, koordynacją ruchową i oddychaniem.

Naukowcy chcieli przede wszystkim sprawdzić jakie bodźce zewnętrzne wpływają na aktywację FOXP2 u śpiewających myszy oraz w jaki sposób gen ten współdziała z innymi regionami DNA. W tym celu puszczali gryzoniom nagrania ze śpiewem osobników z tego samego oraz innych, lecz spokrewnionych gatunków. Zmiany zachodzące w ekspresji ich materiału genetycznego monitorowano stosując technikę zwaną wysokoprzepustowym sekwencjonowaniem genomowym (ang. next-generation sequencing).

Uzyskane w ten sposób ogromne ilości danych przetworzono następnie za pomocą Lonestar i Ranger, czyli 2 spośród 100 najlepszych superkomputerów na świecie, należących do TACC (Texas Advanced Computing Center).

Przeprowadzone analizy wykazały m.in., że do aktywacji neuronów wykazujących ekspresję FOXP2 dochodziło u tych zwierząt, które słyszały śpiew osobników z tego samego gatunku. Udało się także ustalić jakie dokładnie geny znajdują się pod wpływem badanego czynnika transkrypcyjnego.

Choć z pozoru wiedza ta wyjaśnia zaledwie nietypowe zachowanie się egzotycznego zwierzęcia, to jednak będzie ona miała zastosowanie w biomedycynie.

Gen FOXP2 występuje bowiem również u ludzi i zwany jest potocznie jako „gen mowy” lub inaczej „gen gramatyki”. Po raz pierwszy został on odkryty w 2001 u pewnej rodziny określanej w publikacjach skrótem „KE”. Jej członkowie, mimo braku zaburzeń w inteligencji i uszkodzeń aparatu mowy, mieli kłopoty z rozumieniem zdań wielokrotnie złożonych, zapamiętywaniem poszczególnych zdań oraz rozpoznawaniem głosek, np. wypisywaniem słów zaczynających się na taką samą literę.

Obecnie wiadomo, że posiadanie choć jednej zmutowanej wersji FOXP2 wiąże się poważnymi zaburzeniami u ludzi - od trudności ze zrozumieniem gramatyki, do niezdolności wykonywania precyzyjnych ruchów ust potrzebnych do wyraźnego wypowiadania zdań.

Dokładne poznanie mechanizmów działania tego genu u zwierząt pozwoli nam zatem lepiej zrozumieć naszą własną mowę oraz odkryć przyczyny powstawania problemów z komunikacyjnych występujących np. u osób cierpiących na autyzm.

Autor: Anna Kurcek

Literatura:

Of Mice and Melodies http://www.tacc.utexas.edu/

What Can Singing Mice Teach Us about Language? http://www.scientificamerican.com/

Język zapisany w genach http://www.semestr.pl/

Molecular windows into speech and language http://www.well.ox.ac.uk/