換上這個基因變體，小鼠也會“甜言蜜語”

近日，一項發表于《自然-通訊》的研究發現，攜帶人源化蛋白NOVA1變體的小鼠發出的叫聲比野生型小鼠更復雜。該研究有望為找到影響人類語言能力演化的關鍵基因提供更多線索。

人類何時以及如何獲得言語所需的大腦神經回路一直是個謎。24年前，FOXP2基因的發現為解開上述謎團提供了線索。研究人員發現該基因的兩種常見變體的缺失會導致人類語言缺陷，這種缺失也會對小鼠發聲產生影響。

但是，當研究人員對假定不存在語言的尼安德特人和丹尼索瓦人基因組進行測序時，發現其攜帶了與現代人相同的FOXP2變體。這使該基因是人類語言演化的關鍵這一說法存疑。

2012年，再次對丹尼索瓦人基因進行測序后，研究人員發現了數個現代人類特有的基因變體，其中8個與腦功能有關。在這之中，一個NOVA1基因變體引起了美國洛克菲勒大學分子神經腫瘤學實驗室負責人、神經學家Robert Darnell的注意。Darnell自20世紀90年代初就在研究該基因，揭示了其在參與腦發育和對語言能力極為重要的神經肌肉控制的神經元中產生RNA結合蛋白。此外，他還發現，人類版本的該蛋白——I197V，與其他哺乳動物和鳥類版本的該蛋白僅在一個氨基酸上有差異。

后來，Darnell等人在小鼠體內追蹤了該蛋白，發現它在小數的整個大腦中都很活躍，尤其是中腦，它可能調節與聲道運動控制相關的通路。

隨后，研究人員測試了人類變體是否會改變小鼠發聲。使用CRISPR基因編輯技術將小鼠神經元中發現的基因版本替換為人類變體，Darnell與洛克菲勒大學語言神經遺傳學實驗室負責人、神經科學家Erich Jarvis合作培育出攜帶人源化蛋白的小鼠。在黑暗的小鼠小籠里，研究人員迎來了突破。

Jarvis指導的博士后Yoko Tajima和César Vargas為一對安置在黑暗小籠中攜帶人源化蛋白的小鼠“做媒”。籠中，雄性小鼠通過“甜言蜜語”——一種一系列人類無法聽見的高頻叫聲對雌性小鼠展開追求。當他們觀察聲譜圖上起伏的聲波時，驚訝地發現這種高頻叫聲的復雜程度異乎尋常。于是他們立即將錄音提交給Jarvis。

經過分析后，他們發現，攜帶人源化蛋白的雄性小鼠叫聲中音調和音高變化更豐富，遠比野生型小鼠呼喚雌性小鼠的叫聲復雜。在其他實驗中，與母親分離的攜帶人源化蛋白的幼鼠發出的求救信號也表現出更高頻、更豐富的聲學特征。

“僅一種氨基酸的替換就可以改變小鼠的高階行為。”Tajima說。

此外，研究人員還發現，人類版本的NOVA1蛋白會剪切并改變與發聲和言語障礙相關的基因結構。該變體在現代人類中幾乎普遍存在。研究團隊在65萬份基因組數據庫樣本中僅發現6個變體缺失的樣本，這表明其可能在現代人譜系與古人類分離后30萬年內經歷了強選擇壓力。達內爾最近報告的首例臨床病例進一步佐證其重要性：一名僅攜帶單拷貝該變體的兒童確診自閉癥，并伴有嚴重運動和語言發育障礙。

對此，其他科學家表示，NOVA1可能不是唯一塑造人類語言能力的基因，或許還有許多其他基因為人類發聲、塑造語言能力奠定了基礎。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56579-2