Um estudo publicado recentemente pela Iowa State University Health sugere que uma parte surpreendentemente pequena 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 divergirem de um ancestral comum, empurrando as origens da biologia relacionada com a linguagem para mais atrás no tempo do que se pensava anteriormente.
Jacob Michaelson, Ph.D., Roy J. Carver, professor de psiquiatria e neurologia no Roy J. e Lucille A. Carvera, diz que a linguagem é uma das características definidoras do Homo sapiens. Muitos animais comunicam, mas os humanos têm a capacidade única de criar, adaptar e ampliar a linguagem de uma forma incomparável a qualquer outra espécie.
Michaelson e seus colegas, incluindo o primeiro autor Lucas Kasten, PhD, agora pós-doutorado no Instituto Max Planck de Psiquiatria em Munique, Alemanha, decidiram investigar como o desenvolvimento da linguagem humana pode ter sido influenciado por elementos reguladores genéticos conhecidos como Regiões Ancestrais Humanas de Evolução Rápida (HAQERs).
“Estamos a ver como uma parte muito pequena do genoma pode ter um impacto tremendo não só sobre quem éramos como espécie, mas também sobre quem somos como indivíduos”, diz Michaelson, observando que os HAQERs constituem menos de um décimo de por cento do genoma, mas têm cerca de 200 vezes mais influência na capacidade linguística do que qualquer outra região genómica.
Segundo os pesquisadores, esses trechos de DNA ajudam a construir o “hardware” biológico do cérebro, enquanto a própria linguagem funciona como o “software”.
DNA antigo e a origem da linguagem
Resultados publicados em Conquistas da ciênciacom base em pesquisas iniciadas na década de 1990. Na época, Bruce Tomblin, Ph.D., agora professor emérito do Departamento de Ciências e Distúrbios da Comunicação, estava estudando as habilidades linguísticas de 350 estudantes em Iowa.
Tomblin documentou cuidadosamente as habilidades linguísticas de cada aluno e coletou amostras de saliva, armazenando DNA que poderia ser analisado no futuro. Muitos anos depois, o laboratório de Michaelson concluiu o sequenciamento genético como parte de uma pesquisa financiada pelo NIH que lhes permitiu estudar como as diferenças no DNA estão ligadas a variações na capacidade linguística.
À medida que os investigadores examinavam os dados, ficaram interessados no papel mais amplo do HAQER na comunicação humana.
“Não estamos falando de genes. São regiões regulatórias que agem como um botão de volume nos genes”, explica Michaelson, acrescentando que as descobertas rapidamente se vincularam à pesquisa seminal de mais de 20 anos atrás que identificou o gene FOXP2, um fator de transcrição inicialmente suspeito de desempenhar um papel importante nos distúrbios de linguagem. “Então, se os HAQERs são como botões de volume que você pode girar, o FOXP2 é um dos ponteiros que gira esses botões de volume.”
Para medir melhor o impacto do HAQER, os pesquisadores criaram o Escore Evolutivamente Estratificado Poligênico (ES-PGS), uma ferramenta que separa os efeitos genéticos com base em quando eles apareceram durante a evolução. Usando genética computacional, a equipe traçou influências genéticas ao longo de aproximadamente 65 milhões de anos de história evolutiva.
Características genéticas comuns com Neandertais
A análise mostrou que essas “alças de volume” genéticas já estavam presentes nos Neandertais e podem ter sido até um pouco mais pronunciadas do que nos humanos modernos.
Para os investigadores, esta foi uma descoberta particularmente importante porque sugere que o HAQER é uma antiga inovação biológica relacionada com a linguagem. Esta ligação existe apesar da probabilidade de os Neandertais diferirem significativamente dos humanos modernos em muitos aspectos da cognição.
“Este aspecto do HAQER, o pedaço do genoma, permaneceu relativamente inalterado, mesmo enquanto outros aspectos cresceram cada vez mais para tornar os humanos modernos cada vez mais inteligentes”, diz Michaelson. “Podemos dizer que os humanos pelo menos tinham o ‘hardware’ para a linguagem mais cedo do que pensávamos anteriormente.”
Michelson observa que as evidências arqueológicas já mostram que os Neandertais tinham uma cultura, uma organização social e um comportamento complexo. Combinadas com novas descobertas genéticas, estas observações sugerem fortemente que alguma forma de comunicação complexa pode ter existido muito antes dos humanos modernos.
Os resultados também levantam uma questão importante. Se os HAQERs são tão úteis para a linguagem, por que pararam de mudar em vez de continuarem a evoluir?
Um compromisso evolutivo
Os pesquisadores acreditam que a resposta envolve um processo conhecido como seleção de equilíbrio.
Embora os sinais genéticos relacionados com outras capacidades cognitivas tenham continuado a evoluir, o impacto do HAQER parece ter atingido um patamar. Segundo a equipe, essas regiões genéticas apoiam o desenvolvimento do cérebro fetal de uma forma que também aumenta o tamanho do cérebro e do crânio.
Antes da medicina moderna, contudo, havia limites para o tamanho da cabeça de uma criança antes que o trabalho de parto se tornasse perigosamente difícil tanto para a mãe como para a criança. O tamanho maior da cabeça pode aumentar significativamente o risco de morte durante o parto.
“Pensamos que os primeiros humanos usaram este caminho para desenvolver um cérebro que poderia ser um recipiente para a linguagem, e atingiram esse limite muito cedo e depois permaneceram estáveis, enquanto outros aspectos da genética que melhoram o desenvolvimento do cérebro para a inteligência, mas não afectam directamente o tamanho do cérebro fetal, continuaram a evoluir”, diz Michaelson.
Por outras palavras, a evolução humana pode ter atingido um ponto em que um maior refinamento da linguagem para apoiar o “hardware” biológico teria um preço demasiado elevado para a sobrevivência das mães e dos bebés.
Separando a genética do meio ambiente
A equipe planeja continuar estudando essas questões usando o mesmo grupo de participantes que Tomblin estudou originalmente.
Desde que este estudo começou há quase três décadas, muitos desses participantes agora têm seus próprios filhos e famílias. Isso cria uma oportunidade valiosa para investigar como as habilidades de linguagem são moldadas tanto pela genética herdada quanto pelas influências ambientais.
“Uma das coisas que nos interessa é separar a contribuição ambiental da contribuição genética quando pensamos sobre como uma criança adquire a linguagem”, diz Michaelson, observando que crianças criadas em ambientes linguisticamente ricos podem ter capacidades linguísticas mais elevadas. “Usando esta estrutura familiar, esperamos desvendar a influência genética direta na linguagem e o que os pesquisadores chamam de ‘paternidade genética’, onde a genética dos pais influencia o ambiente que criam para seus filhos.”
Michaelson diz que a Iowa State University possui ferramentas estatísticas avançadas que podem ajudar os pesquisadores a distinguir as contribuições ambientais para a aprendizagem de línguas das influências genéticas. Esse entendimento pode ter aplicações clínicas importantes.
Para continuar este trabalho, Michaelson e Christy Hendrickson, Ph.D., professor assistente do Departamento de Ciências e Distúrbios da Comunicação, apresentaram uma proposta de financiamento para apoiar a próxima fase da pesquisa.
Além de Michaelson, Kasten e Tomblin, a equipe de pesquisa incluiu os atuais e ex-pesquisadores de UI Dabney Hofmann, Sawantha Tenuvara, Alison Momany, Marley O’Brien, Jeffrey S. Murray e Tanner Kumar (agora na Recursion Pharmaceuticals). Taylor R. Thomas, do Centro de Pesquisa Genômica do Hospital Geral de Massachusetts, e Jin-Yang Ko, 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 Gerais da Saúde, parte dos Institutos Nacionais de Saúde, e do Roy J. Carver.
