Lagu burung dan ucapan manusia dianjurkan oleh gen yang serupa • Elena Naimark • Berita Sains mengenai "Unsur" • Genetik, Neurobiologi, Ornologi, Evolusi

Lagu-lagu burung dan ucapan manusia dianjurkan oleh gen yang serupa.

Rajah. 1. Zebra Finch (Taeniopygia guttata) – objek tradisional untuk kajian nyanyian burung. Sekarang ini spesies dan penyanyi berbulu lain – budgie dan hummingbirds (kalung Anna) – telah mengenal pasti gen yang terlibat dalam penyusunan nyanyian; ramai daripada mereka adalah serupa dengan "gen bicara" manusia. Foto dari ru.wikipedia.org

Mempelajari ungkapan gen di dalam otak burung tampar dan saudara-saudara mereka yang tidak bersuara membolehkan kami membuat gambaran topografi ciri ekspresi khusus penyanyi. Set gen "suara" yang khusus berfungsi ternyata dalam banyak cara sama dengan set gen yang terlibat dalam organisasi ucapan pada manusia. Lebih-lebih lagi, bahagian-bahagian otak yang mengawal burung menyanyi – bermain bunyi, menghafal dan belajar bunyi baru – secara fungsinya sesuai dengan zon dan bidang otak manusia yang berfungsi sebagai ucapan. Oleh itu, kedua-duanya di peringkat makroanatomi dan di peringkat genetik, komunikasi suara dalam burung dan manusia dianjurkan dengan cara yang sama. Ini adalah dalam semua aspek kerja penting yang dilakukan oleh pasukan pengarang yang besar dari Amerika Syarikat, Jepun, China, Denmark dan Australia.

Dalam majalah itu Sains menerbitkan hasil perbandingan genom burung moden – 48 spesies burung, masing-masing mewakili perintah yang berasingan.Projek yang berani dan bercita-cita ini adalah permulaan banyak kajian, beberapa di antaranya digariskan dalam satu isu khas. Sains dan majalah lain. Salah satu daripada kajian ini yang dijalankan di bawah pimpinan Erich Jarvis (Erich Jarvis) dari Institut Perubatan Howard Hughes, adalah kajian gen-gen yang membuat burung dapat berkomunikasi menggunakan isyarat bunyi, dengan kata lain – untuk menyanyikan lagu-lagu mereka.

Tiga kumpulan burung dapat menyanyi: mereka adalah orang yang melewati, burung kakang dan burung kolibri (ditandatangani dalam hijau dalam skema filogenesis dalam Rajah 2). Lebih-lebih lagi, mereka tidak hanya membuat bunyi – burung lain boleh melakukannya – tetapi mereka boleh mempelajari komposisi bunyi baru dengan mudah. Di samping itu, mereka cenderung hanya merendahkan bunyi yang tidak bermakna, menyokong dialek tempatan, dan kebolehan menyanyi mereka dikurangkan dengan gangguan pendengaran. Semua ciri-ciri ini juga ciri-ciri haiwan lain yang menggunakan suara mereka untuk berkomunikasi antara satu sama lain: paus, lumba-lumba, singa laut, kelawar, dan orang.

Rajah. 2 Skim phylogenesis pesanan moden burung, dibina berdasarkan genom nuklear seluruh 48 wakil pesanan. Dari artikel yang dibincangkan E. Jarvis et al., 2014.Kehidupan burung moden

Para saintis telah bekerja dengan genom penyanyi berbulu, serta saudara-saudara mereka yang tidak minum. Secara lebih khusus, mereka mengukur tahap ekspresi gen di bahagian yang berbeza dari otak mereka. Beberapa bahagian otak dikaitkan dengan nyanyian, terutamanya di bumbung bumbung dan di striatum. Kawasan ini entah bagaimana terlibat dalam peraturan pernafasan, gerakan laring, pembelajaran, ingatan.

Oleh itu, peta ekspresi gen disusun, dan menggunakan algoritma yang dibangunkan khusus, gen yang dinyatakan secara khusus oleh penyanyi ditentukan. Terdapat beberapa ratus gen sedemikian secara total. Mengetahui bagaimana nyanyian burung diselenggarakan di peringkat molekul adalah penting, tentu saja, dengan sendirinya. Tetapi para saintis terutamanya berminat dengan sesuatu yang lain: persamaan yang luar biasa dalam ekspresi gen "suara" dalam lagu burung dan orang ditemui.

Ia adalah mungkin untuk mengenal pasti kira-kira 50 gen yang sama-sama dihidupkan atau, sebaliknya, dimatikan dalam "suara" khusus (iaitu, yang berkaitan dengan pembentukan bunyi dan hafalan maklumat bunyi) kawasan otak di burung-burung burung dan orang-orang. Ini adalah kawasan X di striatum burung: ia menemui surat-menyurat di kawasan striatum anterior otak manusia (Rajah 3).Ia juga menyoroti salah satu bidang bumbung hemisfera besar (RA dalam Rajah 3, lihat juga Arcopallium), yang dalam corak ekspresinya menyerupai zon motor korteks manusia yang mengawal pergerakan laring dan ia juga berkaitan dengan pusat ucapan yang terkenal Broca.

Rajah. 3 Jabatan dan kawasan otak yang terlibat dalam penyusunan komunikasi suara di burung tampar (di sebelah kiri) dan orang (di sebelah kanan): warna hijau bermaksud pallium dan kulit merah jambu – striatum, kelabu – Otak berlian (Hindbrain), oren – nod saraf. Garis merah surat-menyurat dalam ekspresi gen antara bahagian-bahagian otak burung burung dan manusia ditunjukkan. Burung tidak merokok tidak mempunyai surat seperti itu. Gambar dari artikel A. R. Pfenning et al., 2014. Pengkhususan transkripori yang terkumpul dalam otak manusia dan burung lagu belajar

Setiap lima puluh gen ini memerlukan perhatian yang sangat mendalam: setelah semua, jika penyertaannya diperlukan untuk penyelenggaraan kedua-dua ucapan manusia dan lagu-lagu burung, itu bermakna ia hanya dapat digantikan dengan cara sendiri. Setiap gen ini pasti akan menjadi calon untuk membincangkan evolusi ucapan. Setakat ini, dalam aspek ini, penyertaan gen FOXP2 telah dibincangkan secara aktif. Gen ini telah berevolusi secara garis besar dalam garis manusia, dan versi manusia sangat berbeza dari satu monyet (lihat"Ucapan Gen" FOXP2 ternyata menjadi pengatur peringkat tinggi, "Elemen", 11/18/2009). Perlu diperhatikan bahawa gen ini tidak hanya berfungsi pada manusia, tetapi juga pada burung-burung burung. Tetapi selain itu, ada yang lain, nampaknya tidak kurang penting daripada FOXP2, contohnya SLIT1. Perwakilan suara memerlukan mematikan SLIT1 dalam bidang "suara" tertentu dari korteks motor pada kedua-dua burung dan manusia. Dalam burung dan monyet yang tidak merokok, ekspresi SLIT1 tidak dikeluarkan dalam apa cara sekalipun.

Kesamaan ekspresi gen yang terdapat di bahagian otak yang sama pada burung dan manusia membuat kita berfikir tentang dua perkara penting. Pertama, tiga kumpulan burung burung telah mengembangkan keupayaan untuk menyuarakan perhubungan secara konvergensi dan bebas antara satu sama lain. Tentunya, sama juga berlaku kepada orang: ia pasti muncul tanpa mengira lagu-lagu burung. Ini adalah contoh fungsi rumit yang membentuk bentuk dengan cara yang sama dalam berbeza, tidak dihubungkan oleh kumpulan asal yang sama. Kita perlu mengandaikan bahawa evolusi tidak mempunyai banyak jalan yang boleh membawa kepada versi yang boleh berfungsi dengan fungsi atau organ yang kompleks. Begitu juga dengan contoh lain dari asal fungsi-fungsi kompleks selari (lihat: Untuk contoh lain, lihatberita Organ elektrik dalam kumpulan ikan yang berlainan dikawal oleh gen sama, "Unsur", 07/01/2014; Sistem imun kompleks yang dibangunkan secara bebas dalam dua garis evolusi haiwan vertebrata, "Unsur", 05/28/2009; Morfologi penumpuan akibat penumpuan gen, "Elements", 10/15/2013). Mungkin, semua contoh ini akan memaksa untuk menimbang semula makna dan skala paralelisme dalam sejarah evolusi. Kepelbagaian contoh-contoh konvergensi memberi kesaksian kepada keteraturan paralelisme, dan bukan tentang kekeliruan mereka.

Perkara kedua yang perlu anda perhatikan ialah organisasi dan evolusi komunikasi suara (ucapan) pada manusia. Jelas, salah satu cara yang paling bermanfaat untuk mengkaji "gen ucapan," seperti yang kadang-kadang dipanggil, boleh menjadi perbandingan, tidak banyak dengan kera, seperti penceramah dan penyanyi lain. Seperti yang kita lihat, seseorang tidak unik bukan sahaja untuk berkomunikasi dengan bantuan bunyi, tetapi juga dalam reka bentuk genetiknya.

Sumber:
1) Erich D. Jarvis. Suatu kumpulan genom // Sains. 2014. V. 346. P. 1320-1331. DOI: 10.1126 / sains.1253451.
2) Andreas R. Pfenning et al. Pengkhususan transkrip yang bersatu dalam manusia dan burung belajar lagu // Sains. 2014. V. 346. P. 1333. DOI: 10.1126 / science.1256846.
3) Guojie Zhang, Erich D. Jarvis, M. Thomas P. Gilbert. Suatu kumpulan genom // Sains. 2014. V. 346. P. 1308-1309. DOI: 10.1126 / sains.346.6215.1308. Pengenalan kepada Edisi Khas Sains dan pilihan artikel mengenai perbandingan genom burung tampar.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: