Il “gene della parola” FOXP2 si è rivelato un regolatore di alto livello. Gene del linguaggio Gene responsabile del linguaggio

Capitolo 4 MECCANISMI DEL LINGUAGGIO Grammatica al lavoro I giornalisti dicono che non è una novità quando un cane morde una persona; Quando una persona morde un cane, è qualcosa di nuovo. Ed è proprio questa l'essenza dell'istinto linguistico: la lingua comunica qualcosa di nuovo. Catene

Capitolo 11 IL BIG BANG L'evoluzione del linguaggio La proboscide di un elefante è lunga sei piedi e spessa un piede e contiene sessantamila muscoli. Con l'aiuto della proboscide, gli elefanti possono sradicare alberi, impilare tronchi o posizionarli con cura nella posizione desiderata quando

Il ruolo del linguaggio nell'origine della coscienza Secondo Julian Jaynes (1976), l'unità della personalità di cui scrive Gazzaniga è uno sviluppo sorprendentemente recente nella storia della razza umana. Jaynes ritiene che la coscienza sia apparsa negli esseri umani solo circa tremila anni fa,

George Berkeley Teoria della visione, o linguaggio visivo, che mostra la presenza immediata e la provvidenza della divinità; difeso e spiegato. In risposta all'autore anonimo<…>6. Il fatto che i principi atei hanno messo radici profonde e si sono diffusi oltre

Articolo per il concorso “bio/mol/text”: La parola è considerata una caratteristica unica presente solo negli esseri umani, ma anche altre specie hanno le proprie forme di comunicazione basate su meccanismi simili a quelli umani. La somiglianza è in gran parte determinata dalla vicinanza delle loro basi genetiche. L'eroe di questa storia è il gene FOXP2- chiamato "gene della parola", ma è stato negli esseri umani che ha acquisito tali proprietà che ci hanno permesso di diventare quello che siamo.

"Bio/mol/testo"-2015

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Alla fine degli anni ’80, gli insegnanti di una scuola nella zona ovest di Londra notarono che sette bambini con problemi di linguaggio crescevano nella stessa famiglia. Questa famiglia (nella letteratura scientifica appare sotto il nome di “famiglia KE”) era di origine pakistana e uno studio più attento dei suoi membri ha rivelato che in tre generazioni di questa famiglia ci sono persone con problemi di linguaggio (Fig. 1). Avevano difficoltà a pronunciare le parole e talvolta le parole venivano sostituite da parole che suonavano simili. Se parlassero russo, ad esempio, invece della parola "forno" pronuncerebbero "flusso". In famiglia sono stati scoperti disturbi lievi, lievi e forme più gravi di disturbi del linguaggio che impediscono seriamente la comunicazione.

Immagine 1. Albero genealogico Famiglia KE. In tre generazioni della famiglia, è stato riscontrato che le persone avevano problemi di linguaggio di varia gravità (figure riempite di nero). Questi erano rappresentanti di entrambi i sessi: uomini (piazze) e donne (cerchi).

Dato che i problemi del linguaggio venivano tramandati di generazione in generazione, i medici che studiarono la famiglia KE suggerirono che alla base di questi disturbi vi fosse una sorta di disturbo genetico. Difficoltà nel linguaggio si sono verificate in rappresentanti di entrambi i sessi, il che significa che il gene "colpevole" non era localizzato sui cromosomi sessuali (X o Y), ma sugli autosomi. Di conseguenza, un team di genetisti di Oxford è riuscito a determinare che il gene desiderato si trova sul cromosoma 7. La famiglia KE è stata studiata anche dai linguisti, ad esempio Mirna Gopnik ( Myrna Gopnik) dal Canada. Lo presumevano disturbi del linguaggio in famiglia sono causati da una mutazione del “gene grammaticale”, responsabile della costruzione sintatticamente e grammaticalmente corretta delle frasi. Successivamente si è scoperto che i rappresentanti della famiglia studiata avevano problemi non solo con la sintassi e l'articolazione, ma generalmente avevano anche difficoltà nel controllare la lingua e le labbra. Questo disturbo venne successivamente nominato disprassia verbale. Il cervello della famiglia KE non era in grado di controllare accuratamente le labbra e la lingua, con il risultato che le parole non venivano pronunciate correttamente ( cm. scatola).

Come avviene la parola nel cervello

Per la formazione del linguaggio normale, è importante il lavoro coordinato di due aree della corteccia cerebrale: zona di Broca nella corteccia frontale e Le zone di Wernicke nel lobo temporale. L'area di Broca è responsabile della pronuncia delle parole e della componente motoria del discorso. Quando quest'area del cervello viene danneggiata, ad esempio a causa di un ictus, il paziente sperimenta afasia motoria- incapacità di pronunciare parole o pronunciata limitazione nel numero di parole pronunciate. Se il processo patologico colpisce l'area di Wernicke, ciò porta a afasia sensoriale (Afasia di Wernicke) - comprensione compromessa del parlato. Un paziente con grave afasia sensoriale non capisce cosa gli dicono gli altri: invece delle parole, sente una serie di suoni poco chiari. I rappresentanti della famiglia KE avevano problemi con il funzionamento della corteccia frontale, cioè i loro disturbi del linguaggio erano una variante dell'afasia motoria.

Il gene, che gli scienziati di Oxford hanno localizzato sul cromosoma 7, è stato successivamente nominato FOXP2 (Proteina della scatola della forcella P2). È attivo nel cervello, così come nei polmoni e nell'intestino. FOXP2è uno dei tanti geni regolatori appartenenti alla famiglia VOLPE-geni. Sulla base del gene viene sintetizzato un fattore di trascrizione che non è direttamente coinvolto nei processi biochimici, ma può interagire con decine e centinaia di regioni promotrici di altri geni e regolarne l'attività. La modifica di questo gene fa sì che tutti i geni ad esso “subordinati” non svolgano correttamente il loro lavoro.

Cosa fa FOXP2 gene dice?

Tutto VOLPE-i geni regolano il normale sviluppo dell'embrione, e FOXP2- non un'eccezione. L'espressione di questo gene aumenta nelle cellule precursori dei neuroni cerebrali e quando sono spenti FOXP2 la loro comparsa viene soppressa. Uno dei modi in cui FOXP2 regola la maturazione cellulare, è il suo controllo sull'attività genetica SRPX2 (sushi ripetitivo contenente proteine ​​legate all'X 2), che codifica la struttura della proteina perossiredossina. Attraverso questo gene FOXP2 controlla la formazione delle sinapsi (sinaptogenesi) e la ridotta attività SRPX2 porta all'interruzione della sinaptogenesi e della comunicazione uditiva nei topi.

Durante il processo evolutivo, il DNA può cambiare in modo casuale, cioè si verificano mutazioni nella molecola. Vengono chiamate sostituzioni nella sequenza nucleotidica in cui la struttura della proteina non cambia sinonimo. Se una sostituzione nel DNA porta alla comparsa di un nuovo amminoacido in una proteina, viene presa in considerazione tale sostituzione non sinonimo e, di regola, porta a cambiamenti nella funzione proteica. Quando si studia l'evoluzione molecolare FOXP2 Sono state rivelate circostanze interessanti. Questo gene è uno dei più conservati nel DNA umano e presenta i maggiori cambiamenti FOXP2 all'interno del gruppo dei primati si è verificato dopo la divergenza delle linee evolutive dell'uomo e degli scimpanzé, i nostri parenti più stretti. I macachi reso, i gorilla e gli scimpanzé avevano solo sostituzioni sinonime del DNA e solo gli oranghi avevano una sostituzione non sinonime (Fig. 2). La struttura altamente conservata del gene è associata alle numerose funzioni che regola e alla loro importanza per l'organismo in via di sviluppo. Se durante la mutazione FOXP2 sorsero forme della proteina da esso codificate che non svolgevano pienamente le funzioni necessarie, il che portò allo sviluppo improprio dell'embrione e alla sua morte. Tali mutazioni non potevano essere trasmesse alla generazione successiva. Due sostituzioni non sinonime che si sono verificate negli esseri umani nel gene FOXP2, a quanto pare, ha dato ai nostri antenati un serio vantaggio e si è radicato nel genoma Homo sapiens.

Figura 2. Evoluzione dei geni FOXP2. I numeri indicati attraverso la linea rappresentano il numero di sostituzioni (mutazioni) nella sequenza del DNA: il numero di sostituzioni non sinonime è dato prima della linea, e di quelle sinonime dopo la linea. Nell'uomo, ad esempio, rispetto agli scimpanzé, si sono verificate solo due sostituzioni, ma entrambe non erano sinonimi, cioè hanno portato a un cambiamento qualitativo nel gene. Allo stesso tempo, nei topi si sono verificate 131 sostituzioni sinonime e solo una sostituzione non sinonime.

Trilli di uccelli

Se una persona ha un gene FOXP2 associato alla parola, quindi in altri animali dovrebbe regolare funzioni simili. La prima cosa che mi viene in mente è il canto degli uccelli. Potresti pensare che gli uccelli cantino sempre allo stesso modo, ma non è vero. Il canto è uno degli strumenti per attirare l'attenzione dei rappresentanti della loro specie. Si chiama cantare in presenza di femmine dirette, e quando i maschi cantano "per l'anima" o a scopo di addestramento, allora viene considerato tale canto non diretto. Dietro i trilli leggeri e ariosi degli uccelli canori c'è il loro lavoro chiaro e coordinato sistema nervoso e il meccanismo dei geni che ne controllano il funzionamento.

Un organismo modello per lo studio delle basi genetiche del canto degli uccelli è il diamante mandarino ( Taeniopygia guttata) (Fig. 3), e la parte più studiata (in relazione al canto) del cervello dell'uccello è zona X (zona X), situato nello striato - striato. Gli uccelli il cui canto cambia stagionalmente mostrano cambiamenti nell'area X durante tutto l'anno. Aumenta durante la stagione riproduttiva, quando l'uccello ha bisogno di conquistare un compagno, e diventa più piccolo al termine di questo periodo di tempo. L'aumento dell'area X negli uccelli è direttamente correlato alla formazione di nuove sinapsi per l'acquisizione di nuove tecniche di canto.

Figura 4. Espressione FoxP2. Quando diretto (dirette) cantando, il livello di espressione genica è superiore a quello non diretto (non diretto). Questa connessione potrebbe indicare che un canto più armonioso richiede un'attività coordinata del sistema nervoso, assicurata da FoxP2.

Il diamante mandarino non è un uccello il cui canto cambia con le stagioni; è più caratterizzato da una combinazione di canto diretto e non diretto durante tutto l'anno. Per studiare l'attività FoxP2 Non durante lo sviluppo del cervello, ma durante diversi tipi di attività cerebrale, gli scienziati hanno condotto il seguente esperimento. Diversi diamanti mandarini maschi cantavano "per l'anima", in assenza di femmine e maschi della loro specie, e altri maschi cantavano per le femmine, che venivano costantemente sostituite dagli sperimentatori. C'era anche un gruppo di controllo di uccelli che non cantavano. Durante l'esperimento è stata effettuata una registrazione audio del canto degli uccelli. Si è scoperto che durante il canto non direzionale il livello di espressione aumenta FoxP2 diminuisce, ma quando diretto rimane alto (Fig. 4). Tuttavia, nel canto non diretto si è notata una maggiore varietà di melodie rispetto al canto diretto. Questa differenza può essere spiegata dal livello di espressione FoxP2: Quanto più intensa è l'espressione, tanto più ordinato e stabile diventa il canto degli uccelli. Vale la pena notare che gli scienziati che hanno condotto lo studio non hanno indicato il motivo per cui i fringuelli che non cantavano avevano livelli di espressione FoxP2è rimasto alto.

Un altro studio sui diamanti mandarini ha chiarito il ruolo FoxP2 nella formazione delle capacità di canto. È stato determinato che esistono due popolazioni di neuroni nell’area X. La prima popolazione è costituita da neuroni ad alta attività FoxP2, il secondo - dal basso. Man mano che l'uccello matura, il numero di neuroni della prima popolazione diminuisce (Fig. 5) e con esso diminuisce la diversità dei canti degli uccelli. Tuttavia, il livello di espressione FoxP2 aumenta ancora con il canto direzionale, il che indica un'influenza bifasica di questo gene. Durante l'età adulta, i neuroni in cui si esprime attivamente FoxP2, sono responsabili della formazione finale della regione X. Dopo aver raggiunto la maturità funzionale, durante il canto diretto si verifica un aumento dell'attività genetica, che richiede coerenza e chiarezza. Se l'espressione è interrotta FoxP2 nell'area X, poi, quando imparano a cantare, gli uccelli riproducono melodie con errori e non per intero. Se il funzionamento del "gene della parola" viene interrotto, viene interrotta anche la normale variabilità dei motivi del canto negli uccelli giovani e adulti. Ciò si verifica a causa dell'interruzione della modulazione dopaminergica dell'attività dell'area X. FoxP2 partecipa alla formazione dei recettori della dopamina sui dendriti dei neuroni dell'area X e al sistema di trasmissione del segnale da essi alla cellula, il che significa che i cambiamenti nella sua espressione portano a problemi in questo circuito. Le somiglianze tra i meccanismi genetici della formazione del canto degli uccelli e il linguaggio umano sono descritte più dettagliatamente nell'articolo di Elena Naimark su "Elements".

Figura 5. Differenze legate all'età nel numero di neuroni appartenenti a diverse popolazioni nei diamanti mandarini. Una popolazione di neuroni che si esprimono attivamente FoxP2, diminuisce gradualmente con l'avanzare dell'età. La dimensione della popolazione di neuroni “a bassa attività” non è in alcun modo correlata all’età dell’uccello.

Topolino dalla testa grande

I moderni metodi di biologia molecolare consentono di “trapiantare” i geni da un organismo all’altro. Puoi presentare l'essere umano FOXP2 nel genoma di un altro animale per capire quali vantaggi offre questa variante genetica alla funzione cerebrale.

Il primo lavoro in questa direzione è stato svolto nel 2009. L'oggetto della ricerca degli scienziati erano i topi, nel cui genoma esiste una variante “topo”. Foxp2 sostituito da “umanizzato”. Va chiarito che non è stato l'intero gene a cambiare, ma solo due nucleotidi che determinano la differenza nelle sequenze aminoacidiche della proteina FOXP2 umana e dello scimpanzé (la proteina del topo differisce in un altro amminoacido). Tutti i topi con il gene "umano" ( ronzio) sono sopravvissuti e sono stati in grado di lasciare prole. Lo studio ha confrontato un altro tipo di topo ( wt/ko), che hanno uno degli alleli del gene Foxp2 apparteneva a un normale topo ( tipo selvatico, peso), e l'altro era una variante genetica trovata in persone con disturbi del linguaggio ( ko). Sono stati studiati anche i topi “ordinari” e i loro risultati sono stati presi come norma condizionale, ma non sono stati presi in considerazione nella discussione.

Figura 6. Livelli di dopamina nel cervello di due gruppi di topi. Nei topi hum, rispetto ai topi wt/ko, viene prodotta meno dopamina in diverse strutture cerebrali.

I topi “umanizzati” hanno mostrato una minore attività esplorativa rispetto ai topi wt/ko, ma allo stesso tempo hanno partecipato più spesso ai contatti di gruppo. Nei topi hum, rispetto al gruppo wt/ko, il livello di dopamina, il principale neurotrasmettitore “motivante”, era più basso nel cervello (Fig. 6). Potrebbe esserci un collegamento diretto tra i livelli di dopamina e il comportamento esplorativo. Il ridotto livello di dopamina nei topi hum non crea la motivazione ad agire in modo così forte e in quantità come nei topi wt/ko. Tuttavia, questo non vuol dire che questo sia un male. In un certo senso, si può dire che i topi hum siano meno pignoli e più concentrati rispetto alle loro controparti wt/ko. Nello striato (un'area ricca di neuroni della dopamina) dei topi hum sono stati trovati neuroni con dendriti più lunghi, processi che trasmettono informazioni ad altre cellule. Oltre a questo, la normale variante umana Foxp2 aumento della neuroplasticità nel cervello dei topi hum. In generale, sembra che l’“umanizzazione” del gene abbia ottimizzato il funzionamento del sistema nervoso dei topi hum a causa di più ritocchi trasmissione del segnale dopaminergico.

Un altro studio condotto da un gruppo di scienziati europei ha analizzato diversi tipi addestramento nei topi con la versione umana Foxp2. Esistono due tipi di formazione fondamentalmente diversi: dichiarativo E procedurale. L’apprendimento dichiarativo richiede il controllo cosciente su ogni azione e la consapevolezza del suo significato. L’apprendimento procedurale avviene attraverso la ripetizione automatica delle azioni. Nell'esperimento sono stati utilizzati topi normali e topi con la variante umana Foxp2 hanno dovuto attraversare un labirinto utilizzando diversi tipi di allenamento. L'apprendimento procedurale avveniva richiedendo ai roditori di girare sempre a destra per trovare un premio. In un'altra versione del compito, che prevedeva l'apprendimento dichiarativo, il dolcetto veniva sempre posizionato nella stessa parte del labirinto, ma poiché i topi vi venivano lanciati da direzioni diverse, dovevano tenere conto di questa circostanza e ricordare la posizione del labirinto. la ricompensa, basandosi su ulteriori segnali esterni.

Quando i tipi di apprendimento sono stati esaminati separatamente, non è stata riscontrata alcuna differenza tra i due gruppi di topi: entrambi i gruppi hanno eseguito più o meno lo stesso compito. I topi ronzio ottenevano un chiaro vantaggio rispetto ai topi normali se venivano prima addestrati in un labirinto “dichiarativo” e poi spostati in un labirinto “procedurale”. I topi umanizzati sembrano migliorare la transizione dall’apprendimento dichiarativo a quello procedurale. Secondo gli sperimentatori, questa caratteristica del funzionamento del sistema nervoso dei topi potrebbe mostrare cambiamenti nel cervello delle persone che lo hanno adattato alla parola. Gli scienziati, in particolare, ritengono che nei topi hum l’equilibrio tra apprendimento dichiarativo e procedurale sia spostato verso l’apprendimento procedurale, mentre nei topi normali è viceversa. I ricercatori chiamano il fenomeno del rapido passaggio dall'apprendimento dichiarativo all'apprendimento procedurale con un aumento del successo di quest'ultimo proceduralizzazione.

Questo effetto delle sostituzioni di aminoacidi in Foxp2 è diventato possibile perché questa proteina regola un gran numero di geni e, in ultima analisi, controlla lo sviluppo dello striato, una parte del cervello necessaria per l’apprendimento. Versione umana Foxp2 nei neuroni striatali allunga i dendriti e aumenta anche la depressione a lungo termine ( depressione a lungo termine- V.L.) conduzione del segnale nei neuroni e neuroplasticità, che ha anche un effetto benefico sull'attività cerebrale. Apparentemente nel cervello si formano connessioni più forti che svolgono la loro funzione in modo più affidabile. Il risultato di questi cambiamenti è una migliore integrazione dei processi di apprendimento nei modelli di comportamento. La proceduralizzazione non accelera l’“automazione” di un’abilità, altrimenti i topi ronzio avrebbero un grande vantaggio rispetto ai topi normali già nella fase di test isolato tipi diversi formazione. Ti consente di padroneggiare un'abilità e successivamente di apprendere azioni simili a un ritmo accelerato, a livello automatico, cioè “percorre il percorso” per altre informazioni. In linea di principio, questo è molto simile all'imparare a parlare, quando un bambino, dopo aver padroneggiato le basi, inizia a imparare da solo, letteralmente in movimento, inclusa la costruzione delle parole in modo indipendente.

Forse il contributo più notevole FOXP2 nella storia evolutiva della nostra specie è proceduralizzazione della nostra formazione, che ha semplificato non solo il discorso. Potrebbe portare alla creazione di strumenti più efficienti, allo sviluppo di metodi di cottura e all’emergere di altre componenti importanti della nostra cultura. Se dai libero sfogo alla tua immaginazione, puoi immaginare che la civiltà moderna sia nata grazie alla sostituzione di due aminoacidi nella proteina FOXP2, e questo è un pensiero piuttosto eccitante.

Letteratura

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Gli scienziati americani hanno utilizzato colture di tessuti transgenici per studiare il funzionamento del gene del linguaggio FOXP2. Hanno valutato l'espressione di tutti i geni nelle colture cellulari con varianti umane e scimmiesche di FOXP2. È stato possibile identificare un intero complesso di geni il cui lavoro è in un modo o nell'altro collegato a FOXP2. Otto di essi sono bersagli diretti di questo gene e più di un centinaio di altri geni sono regolati indirettamente. L'intera cascata genetica è responsabile del normale sviluppo del cervello, in particolare di quelle parti da cui dipende la coordinazione dei movimenti, compresa l'articolazione della parola. Gli scienziati hanno suggerito che la rapida evoluzione del gene FOXP2 fosse associata all'evoluzione di altri geni di questa cascata.

Tra i geni che distinguono l'uomo dagli altri primati, un ruolo speciale è assegnato al gene FOXP2 (vedi articolo di revisione Sarà decifrata la base genetica della mente?, “Elements”, 09.10.2006). Questo famoso gene, secondo le idee classiche, è responsabile del linguaggio umano. Cioè per quella caratteristica speciale che è unica dell'uomo. Nei mammiferi, questo gene è molto conservativo; ad esempio, il gene FOXP2 del topo differisce dalla sua controparte della scimmia per una sola sostituzione di aminoacidi. E la versione umana del gene FOXP2 differisce dal gene simile dello scimpanzé per due sostituzioni di aminoacidi. Ciò implica una rapida evoluzione del gene FOXP2 nella linea umana. Si presume che la selezione guida abbia agito nella direzione di migliorare la funzione di questo particolare gene e, di conseguenza, una persona ha acquisito la capacità di articolare la parola. È quindi facile comprendere quanta attenzione gli scienziati rivolgano alla ricerca su questo gene.

Il lavoro precedente ha identificato una serie di malattie causate da mutazioni nel gene FOXP2; queste malattie si manifestano in difetti del linguaggio e nella struttura della regione craniofacciale, nonché nella disabilità mentale. Da ciò possiamo concludere che il gene FOXP2 è associato al linguaggio. Uno studio notevole sulle funzioni di FOXP2 è stato condotto da Wolfgang Enard e colleghi presso l'Istituto Max Planck (Lipsia, Germania). Scienziati tedeschi hanno allevato topi transgenici portatori di FOXP2 umano. I topi transgenici sono cresciuti abbastanza sani, anche se in qualche modo differivano dai topi normali. Tra le principali differenze, gli autori dello studio hanno citato l'allungamento dei dendriti e l'aumento della plasticità sinaptica nei gangli della base, o gangli del cervello, la diminuzione dei livelli di dopamina, la diminuzione dell'attività esplorativa e l'abbassamento della voce.

Un nuovo studio condotto da specialisti americani dell'Università della California a Los Angeles, dello Yerkes National Primatology Research Center e del Dipartimento di Patologia e Medicina della Emory University (Atlanta) mostra quanto siano davvero diverse le connessioni e le funzioni del gene FOXP2. Chiaramente non si limitano alla formazione del linguaggio articolato, ma mirano piuttosto a coordinare un'intera cascata di geni e proteine ​​​​necessari per lo sviluppo e il normale funzionamento del cervello.

Questo lavoro si basa su una varietà di diverse tecniche biochimiche e genetiche che insieme sono progettate per identificare le differenze nella composizione dei geni e delle proteine ​​​​associate all'espressione di FOXP2 negli esseri umani e negli scimpanzé. Innanzitutto, sono state allevate transgenicamente colture di precursori di cellule nervose in cui, al posto del FOXP2 umano, ha funzionato un analogo della scimpanzina con le corrispondenti due sostituzioni di aminoacidi. Successivamente, abbiamo confrontato l'espressione di tutti (!) I geni nelle cellule normali e transgeniche. È chiaro che la differenza nell'espressione genetica nelle due culture in questo caso dovrebbe essere attribuita solo alle differenze nel funzionamento del gene FOXP2 (naturalmente i ricercatori avevano a disposizione diverse ripetizioni transgeniche per le statistiche).

In generale, la scimpanzina FOXP2 viene prodotta più attivamente, cioè ce n'è di più nelle cellule rispetto alla FOXP2 umana. È stato inoltre scoperto che nelle colture con scimpanzina e FOXP2 umano, l'espressione di 116 geni differisce: nella variante umana, 61 geni mostrano un'espressione maggiore e 55 geni mostrano un'espressione ridotta. Alcuni di questi geni sono geni bersaglio diretti di FOXP2, il che significa che FOXP2 si lega direttamente ai promotori di questi geni. Per altri, FOXP2 è un regolatore indiretto, che agisce indirettamente attraverso altri regolatori. In effetti, i promotori di alcuni geni selezionati da questo array erano associati in modo differenziale al FOXP2 umano e allo scimpanzino (questa parte dell'esperimento è stata eseguita utilizzando test immunologici con proteine ​​luminose).

Come risultato dell'analisi della struttura dei singoli geni e della loro reciproca influenza, gli scienziati hanno ricevuto un diagramma di un intero blocco di connessioni genetiche (vedere il diagramma sotto dall'articolo in discussione). Questo schema include quei geni che in qualche modo cambiano il loro lavoro a seconda della modifica di FOXP2. È stata ottenuta anche un'altra cascata di geni, anch'essi legati a FOXP2, ma che funzionano in modo identico con entrambe le modifiche di questo gene.

È stato precedentemente dimostrato che i geni DLX5 e SYT4, entrambi importanti nodi di questo circuito, regolano lo sviluppo del cervello e la normale funzione. È ormai chiaro che questi geni rappresentano solo una parte di un’intera rete regolatoria. Questa cascata regolatoria comprende alcuni geni, le cui mutazioni causano gravi malattie ereditarie. Tra questi rientra ad esempio il gene PPP2R2B (vedi in basso a destra nella figura, sopra il gene EBF3), i cui difetti portano ad una forma particolare di atassia cerebellare. Un sintomo di questa malattia è il disturbo del linguaggio.

Questo schema contiene anche geni per i quali, come FOXP2, è stata dimostrata l'azione di guida della selezione nella linea umana. Questi geni includono il gene AMT. Le differenze nelle sequenze nucleotidiche di questo gene rispetto alle sue controparti delle scimmie sono molto significative. Si può presumere che ci sia stata un’evoluzione accelerata coniugata di una parte selettiva di questa cascata, che ha portato a importanti cambiamenti “umani” nella funzione cerebrale.

Tutti questi risultati sono stati ottenuti su colture di precursori embrionali di cellule nervose, ma non su cellule mature di individui adulti. È chiaro che nelle cellule "adulte", che effettivamente funzionano in una persona parlante, proteine ​​​​completamente diverse possono essere espresse sotto la guida di una diversa cascata regolatoria. Gli scienziati, anticipando questa obiezione molto ovvia, hanno condotto ulteriori ricerche. Hanno valutato l'espressione genetica nei tessuti di varie regioni del cervello negli esseri umani adulti e negli scimpanzé e li hanno confrontati con i risultati ottenuti da colture cellulari corrispondenti (le colture cellulari con il gene dello scimpanzé sono state confrontate con il cervello di uno scimpanzé adulto e le colture con genoma umano- con il cervello umano). Si è scoperto che il modello di espressione genetica nelle colture cellulari è estremamente simile a quello nei tessuti del cervello “adulto”. La somiglianza si è rivelata elevata sia per le cellule umane che per le cellule con il gene dello scimpanzé.

Il lavoro svolto ha confermato ancora una volta che le differenze tra uomo e scimmia non possono essere spiegate solo dalle differenze nelle sequenze codificanti le proteine. I tratti “umani” più importanti, compresi quelli legati alla funzione cerebrale, si formano attraverso cambiamenti nella regolazione e differenze quantitative nell’espressione genetica. Il fattore regolatore più importante che modifica l'espressione di un intero complesso di geni è il gene FOXP2. Tra le tante funzioni di questo gene regolatore c'è il controllo dei muscoli coinvolti nella formazione della parola. Ma nonostante la sua consolidata reputazione come leader del linguaggio, il gene FOXP2 svolge anche altri compiti altrettanto importanti nelle cellule cerebrali.