李 慧

(北京師范大學珠海分校，珠海 519085)

后基因組時代的生物語言學研究

李 慧

(北京師范大學珠海分校，珠海 519085)

近年來，生物語言學再次成為國外語言學的研究熱點。人類語言起源和進化是生物語言學研究的5個基本問題之一。FOXP2的發(fā)現(xiàn)及過去10年來分子遺傳學技術(shù)的迅猛發(fā)展宣告人類語言起源和進化研究的新時代已經(jīng)到來。對語言相關(guān)基因進行鑒定并開展種間、種內(nèi)進化研究，將為理解人類語言起源和進化提供新的實證理據(jù)。文章綜述生物語言學的研究歷程以及后基因組背景下言語和語言障礙的遺傳學研究進展，分析利用語言相關(guān)基因進行語言起源和進化研究的思路，討論語言與基因的關(guān)系。

生物語言學；語言起源和進化；言語和語言障礙；語言相關(guān)基因

1 引言

“‘生物語言學’已經(jīng)成為語言學領(lǐng)域甚至認知科學領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)最頻繁的術(shù)語之一?！?Boeckx 2011:449)早在1959 年，“生物語言學”這一術(shù)語已出現(xiàn)在Meader和Muyskens 合著的HandbookofBiolinguistics一書中。該書“首次將生物學的研究成果與語言學結(jié)合起來界定‘生物語言學’”(吳文 2012：36)。它討論了言語產(chǎn)生參與組織的發(fā)育、言語器官的胚胎發(fā)育、言語過程的器官功能整合、神經(jīng)肌肉系統(tǒng)整合、語言的決定因素等問題(Meader & Muyskens 1950)，但當時所受關(guān)注度不高。上世紀60年代，Lenneberg(1967)的著作BiologicalFoundationofLanguage(《語言的生物學基礎(chǔ)》)是這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)性文獻。他從腦神經(jīng)科學的角度研究語言產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，把兒童的語言發(fā)育看成受發(fā)音器官和大腦等神經(jīng)機能制約的自然成熟過程，并且提出了“關(guān)鍵期”假說。在該書中，Lenneberg預見了許多目前備受關(guān)注的議題，如語言習得的基因?qū)W、語言異常的基因?qū)W、雙生子研究、失語癥、語言演化等。1974年第一屆生物語言學大會由Massimo Piattelli-Palmarini組織，與會者有語言學家、發(fā)育生物學家、神經(jīng)生物學家和其他對語言的習得、起源、進化感興趣的個人和團體?！霸跁?，Jenkins極力倡導發(fā)行生物語言學研究的期刊，MIT的科學團體也已成立了生物語言學的研究組織?！?Boeckx 2011:449) Chomsky從20世紀50 年代以來一直采用生物語言學的研究方法研究內(nèi)在語言，他提出了語言獲得裝置(language acquisition device, LAD)、生成語法(Generative Grammar)、標杠理論(X-bar theory)、管轄約束理論(government and binding theory)、原則和參數(shù)(principles and parameters)、最簡方案(minimalist program)等學說，以說明語言是以規(guī)則為基礎(chǔ)的復雜交際系統(tǒng)?！捌毡檎Z法(universal grammar)是一切人類語言所必須具有的原則、條件和規(guī)則系統(tǒng)，代表了人類語言最基本的東西。” (劉潤清 2002：161)“一切語法規(guī)則、一切心理運算，最終都要表現(xiàn)為相應的人腦的物質(zhì)機制?！?(劉潤清 2002：163) 因此對普遍語法的研究最終要對人腦物質(zhì)進行科學探索。S. Pinker和L. Jenkins是繼Chomsky之后兩位堅定的語言天賦論支持者。S. Pinker認為，語言是一種本能(instinct)而不是文化產(chǎn)物(cultural artifact)(Pinker 1994)?！罢Z言是大腦獨特的生物組件，是兒童自發(fā)發(fā)展的復雜專門技能，沒有有意識的訓練和正規(guī)的指導，不理解其潛在的邏輯……一些認知科學家把語言描述成心理機能、心智器官、神經(jīng)系統(tǒng)、計算機模塊。在這里，我更愿意把它稱為‘本能’，正如蜘蛛知道如何織網(wǎng)一樣?！?Pinker 1994：12)他多次引用Chomsky的“普遍語法”概念，然而他認為，“Chomsky對于語言機能的自然屬性的論斷基于詞句結(jié)構(gòu)的技術(shù)分析，流于深奧的形式主義(abuse formalism)……一個結(jié)論的產(chǎn)生需要有各種證據(jù)的匯聚支撐” (Pinker 1994：18)。在認知神經(jīng)科學、語言學和生物學等領(lǐng)域都有建樹的S. Pinker致力于通過心理語言學和神經(jīng)語言學的研究來論證“語法基因”的存在，闡述語言和大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。“語法基因在大腦的某個時間、某個部位編碼蛋白質(zhì)或引發(fā)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄，從而指導、吸引或粘合神經(jīng)元形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在學習過程中配合突觸協(xié)調(diào)(synaptic tuning)，從而形成解決語法問題的必要的運算機制?！?Pinker 1994：316)同時，他不贊成Chomsky懷疑達爾文進化學說對語言本能的解釋。L. Jenkins對語言學與生物學的統(tǒng)一以及Chomsky提出的有關(guān)生物語言學的5個基本問題(語言知識的構(gòu)成、獲得、使用、相關(guān)的大腦機制以及發(fā)展進化)進行了有益的探索(Jenkins 2000)。進入21世紀，分子神經(jīng)生物學和分子遺傳學將被廣泛地用來研究語言功能與疾病。王士元總結(jié)了語言研究和基因研究的3點聯(lián)系:“(1)遺傳學與語言學都在研究自然信息系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)都是層級性與適應性的。達爾文早就討論過它們在演化上的相似性，當今的科學家還是繼續(xù)為此著迷；(2)關(guān)于從基因到大腦再到語言的演化過程。遺傳學與語言學都想了解從基因到神經(jīng)回路再到語言的發(fā)展過程。FOXP2的研究是個好的開始，讓我們得知哪些基因是語言的基礎(chǔ)；(3)基因和語言都能為我們提供研究、了解人類歷史的一個窗口”(王士元 2011:115)。

2 關(guān)于語言起源問題的爭論

人類語言的起源和進化是生物語言學研究的5個基本問題之一。目前，進化心理學家和語言學家已經(jīng)對語言是一種自然發(fā)生體系達成了共識，然而對語言的起源和進化的理論框架存在分歧。Aaron等列舉了目前4種代表性的理論框架：(1)突變論(macro-mutation)：認為促使語言產(chǎn)生的神經(jīng)結(jié)構(gòu)突然改變，從而造成了人類語言與動物交流之間無法逾越的鴻溝。語言是進化的偶然事件，它的發(fā)生可能是因為突變導致了大的神經(jīng)隆起，此事件堪比為宇宙起源的“大爆炸”理論。突變可能為一次性的大突變或長期沉寂的小突變的累積爆發(fā)；(2)漸變論(microevolutionary)：認為幾千萬年來在自然選擇的壓力下產(chǎn)生了無數(shù)微小的基因變異，從而造成了表型的逐漸改變，這一過程包含隨機突變、適應、選擇、遺傳傳遞；(3)新表型發(fā)生學說(neophenogenesis)：認為語言是基因和基因組以外的體系(包括社會文化環(huán)境)相互作用的產(chǎn)物，社會需求和文化因素可能在內(nèi)在語言能力的表達以及推進語言進化到一個空前復雜的體系水平方面起了決定性作用；(4)功能變異理論(exaptation)：認為基因組內(nèi)有無數(shù)潛在的遺傳基因，只有具有環(huán)境適應優(yōu)勢的基因才被選擇性表達。行使初始功能的基因可能被征用行使其他功能，如控制動作手勢的神經(jīng)基因也可以控制語言產(chǎn)生。(Aaronetal. 2006:266)總結(jié)起來，關(guān)于人類語言起源爭論的焦點在“語言能力是否為人類獨具；人類語言能力是突變還是漸變的；人類語言能力是自然選擇的結(jié)果還是其他能力進化的副產(chǎn)品”(董粵章 張韌 2009:358)。

語言起源的實證理據(jù)有3方面的來源：考古學來源，中間形式語言的語言重構(gòu)(歷史語言學范疇)以及語言進化限制因素的計算機模擬。這些研究取得了許多重要的結(jié)果，然而由于取證困難等因素導致了關(guān)于語言起源的研究長期沒有突破性進展。生物研究領(lǐng)域內(nèi)，在公元2000年前后的幾年中, 人和一些模式生物的基因組全序列相繼被測定, 積累了大量的基因組學數(shù)據(jù)。人類進入后基因組時代，分子遺傳學技術(shù)的發(fā)展，為人類語言的起源和進化研究不斷提供新的實證數(shù)據(jù)。語言起源的分子遺傳學研究手段有：比較靈長類基因組序列、比較靈長類基因表達調(diào)控、發(fā)育性交流障礙相關(guān)基因研究。本文著重綜述近年來言語和語言障礙相關(guān)基因的研究進展以及對人類語言起源和進化的啟示。

3 言語和語言障礙相關(guān)基因研究

雖然兒童具有天生的語言學習能力，然而有相當比例的兒童患有原因不明的語言相關(guān)缺陷，如智障、腦癱、孤獨癥和聽力損傷等。從病理學的角度研究語言，觀察患有語言疾患的兒童，有助于認識兒童語言系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，逆向?qū)ふ业秸Z言功能相關(guān)基因。

3.1 言語和語言障礙

美國精神障礙評估手冊第四版(DSM-IV)(American Psychiatric Association 1994:225)把言語和語言障礙分為5大類，即表達型語言障礙、表達-理解混合型語言障礙、構(gòu)音障礙、口吃和待分類的交流障礙?！捌渲校哉Z障礙指口語中的發(fā)音、發(fā)聲及言語節(jié)律性障礙，包含口吃(即語暢障礙)、構(gòu)音障礙。語言障礙相比不易察覺，且原因復雜，它包括構(gòu)詞、構(gòu)句、語義理解、語用方面的缺陷，可能影響非言語性語言能力(例如，發(fā)育性閱讀和/或書寫障礙，即閱讀和/或書寫能力被選擇性地破壞，而說話及其他認知功能不受傷害的語言障礙)，也可能影響語言的理解和表達。特殊性語言障礙(specific language impairment, SLI)是概括性術(shù)語，通常指表達型語言障礙和表達-理解混合型語言障礙，有時也包含構(gòu)音障礙?！?Newbury 2010:309)

雖然許多言語和語言障礙在臨床上有區(qū)分，然而它們彼此高度共存。很多患兒不會純粹屬于某種診斷類別，且在語言發(fā)育過程中診斷類別可能會相互轉(zhuǎn)換，如“約15%患永久性言語障礙的兒童同時患有語言障礙，約5%的SLI患者同時也有言語障礙”(Shriberg 1999:1465)，這些都導致了鑒定病因的困難。言語障礙和語言障礙之間、言語和語言障礙與其他發(fā)育問題(如孤獨癥、學習障礙、聽力損傷等)之間的確切關(guān)系也頗有爭議。目前，雖然言語和語言障礙的確切發(fā)病機制尚不清楚，但諸多研究顯示遺傳因素起主要作用，如“言語和語言障礙顯示明顯的家族聚集性；同卵雙生子的同病一致率高于異卵雙生子；語言的不同方面有中等以上的遺傳度；而各種言語和語言障礙(如口吃和SLI)的遺傳度通常都很高”(Dediu 2011:281)。鑒定言語和語言障礙相關(guān)基因?qū)︻A測和治療言語和語言障礙，探索語言習得和進化過程無疑具有重大價值。

3.2 孟德爾遺傳言語和語言障礙相關(guān)基因——FOXP2基因

上世紀90年代初，媒體廣泛報道了1個大型3代家族(稱為KE家族)的許多成員患有由單基因突變引起的所謂的“語法特異障礙”(grammar-specific disorder) (Fisher 2006:285)。這些報道源自1篇發(fā)表在Nature上的短訊，短訊稱“該患病家族成員不能判斷、理解和運用語法(1種被稱為‘語言特征盲’的缺陷)，此缺陷在患者自發(fā)性言語、書寫和復述中都有表現(xiàn)，而根源可能在于潛在的語法程序發(fā)生了錯誤，且表現(xiàn)出單基因遺傳模式”(Gopnik 1990:715)。該短訊被認為是人類具有“語法基因”的難得的一手證據(jù)，似乎“普遍語法”這一語言學概念已獲得生物學研究提供的實證理據(jù)。盡管當時還沒有鑒定出導致這一障礙的基因，但媒體已高呼發(fā)現(xiàn)了“語法基因”。

后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)“KE家族所患的言語失用癥(developmental verbal dyspraxia (DVD)或childhood apraxia of speech(CAS))是由于言語肌肉運動的位置、范圍、協(xié)調(diào)性和運動序列的編程能力受損產(chǎn)生的運動性言語障礙。除了言語問題，KE家族中患病成員還有表達-理解混合型語言障礙，某些病例還有語言書寫缺陷以及非言語性認知損傷”(Watkins 2002:458)。Newbury簡述了DVD相關(guān)基因——FOXP2的鑒定及功能研究過程：“Fisher通過全基因組連鎖分析(genome-wide linkage analysis, GWLA)將該基因初步定位于7q31處，Lai等通過基因精確定位發(fā)現(xiàn)所有KE家庭患者的FOXP2基因都有突變，而未患病家庭成員沒有。緊接著，研究者又發(fā)現(xiàn)一位患有類似言語障礙的非KE家族兒童，他的染色體重排導致了FOXP2基因的斷裂，F(xiàn)OXP2基因和言語失用癥的相關(guān)性從而得到支持。此后，又有一些獨立的FOXP2基因篩查研究鑒定出了另外幾例FOXP2斷裂的病例，他們都有言語失用癥狀。KE家族攜帶FOXP2的雜合性錯義突變，從而改變了FOXP2蛋白的DNA結(jié)合區(qū)域。另有研究表明，F(xiàn)OXP2的另一處雜合性無義突變也和言語和語言障礙有關(guān)，這種無義突變嚴重地截短了蛋白，剪除了必需的功能模序，包括蛋白質(zhì)相互作用區(qū)、DNA結(jié)合區(qū)和可能的核定位信號。目前，雖然FOXP2在言語失用癥中的真正作用有待明晰，但可以確定的是該基因?qū)ω撠熅殑幼骺刂频拇竽X區(qū)域(運動皮層、紋狀體、小腦)的發(fā)育非常重要，它的斷裂對言語發(fā)育會產(chǎn)生極其嚴重的后果” (Newbury 2010:310-311)。

FOXP2的鑒定開啟了覆蓋語言學、神經(jīng)影像學、動物模型學(主要是小鼠和鳴禽)、分子生物學、人類學和進化學等領(lǐng)域的研究。FOXP2基因是否就是所謂的“語言基因”或“語法基因”呢？Fisher對此進行了駁斥，且給出了充分的論據(jù)：“首先，F(xiàn)OXP2基因并非人類特有，在哺乳動物世系中它以高度保守的形式存在，如鼠的FOXP2蛋白版本與人類只有3個氨基酸位點的差別，這與FOXP2僅僅是為了人類的言語和語言能力而存在的觀點不符；其次，對FOXP2的表達研究還發(fā)現(xiàn)，其功能的重要性不僅僅體現(xiàn)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，它在胚胎發(fā)育過程中對肺、心臟、腸的發(fā)育也發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。作為轉(zhuǎn)錄因子，F(xiàn)OXP2在不同的發(fā)育背景下調(diào)控多重生物學通路，這也是復雜生物學系統(tǒng)的普遍特征；最后，F(xiàn)OXP2在腦中的表達也極為復雜，在人類和嚙齒類動物的早期發(fā)育中，F(xiàn)OXP2在腦區(qū)廣泛表達，包括皮質(zhì)、丘腦、下丘腦、紋狀體、小腦和髓質(zhì)，表達一直持續(xù)到成年期。因此，人類的FOXP2基因不僅影響傳統(tǒng)認為的與語言相關(guān)皮層區(qū)域的發(fā)育和功能，也影響其他的皮層區(qū)域。所以，“FOXP2只局限于Broca區(qū)”(Fisher 2006：288)。

3.3 FOXP家族其他基因以及FOXP2蛋白調(diào)控基因

3.31 FOXP1

在FOXP2數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，研究者認為其他的FOX基因也是言語和語言損傷的候選基因?！叭祟怓OX基因家族有超過40個成員，根據(jù)DNA 結(jié)合區(qū)域的特定模序分成19個亞族(命名為FOXA到FOXS)。FOXP亞族包含4種功能各異的基因(FOXP1-4)。這些基因編碼的蛋白彼此結(jié)合形成活躍的DNA異源二聚體”(Hannenhalli 2009: 236)?！癋OXP1和FOXP2彼此聯(lián)系緊密，在調(diào)節(jié)組織發(fā)育中彼此配合”(Shuetal. 2007:1992)。Pariani等描述了一位由于3號染色體缺失導致FOXP1基因斷裂和其他3個轉(zhuǎn)錄本(ELF4E3，GPR27和PROK2)缺失的病人，最初的臨床診斷是先天性瞼裂狹窄綜合癥和先天性多發(fā)性關(guān)節(jié)攣縮癥。然而，該患者還呈現(xiàn)發(fā)育遲緩及言語和語言缺陷的癥狀，被認為可能由FOXP1斷裂引起。(Parianietal. 2009:123-127)后來，Vernes等對臨床診斷有發(fā)育性言語失用癥的49位患者的FOXP1編碼區(qū)進行測序，僅發(fā)現(xiàn)在1例病例中FOXP1編碼區(qū)的錯義改變，且這種改變在未患病的對照組中也存在(Vernesetal. 2009:1354-1358)。另有研究描述了一位患有小腦扁桃體異常和癲癇的病人。這個患者最初由于言語發(fā)育遲緩而就診，結(jié)果檢查出FOXP1的缺失(Carr 2010:1216-1220) ?！半m然此病例與Pariani等所觀察的病人的臨床表現(xiàn)大相徑庭，研究者普遍認為，Pariani觀察的病例所表現(xiàn)出來的先天性瞼裂狹窄綜合癥，先天性多發(fā)性關(guān)節(jié)攣縮癥可能是因為其他轉(zhuǎn)錄本的缺失引起的。他們繼續(xù)推測FOXP1斷裂可以解釋患者臨床表現(xiàn)相似的那一部分，稱為運動發(fā)育缺陷和言語遲緩缺陷。”(Newbury 2010:313)

3.32 CNTNAP2

“FOXP2蛋白由鋅指結(jié)構(gòu)、叉頭DNA 結(jié)合區(qū)(叉頭框) 和多聚谷氨酸富集區(qū)3部分組成，充當轉(zhuǎn)錄因子，有4種選擇性亞型，調(diào)控300至400個神經(jīng)系統(tǒng)基因，其中許多在功能上被視為言語和語言障礙的候選基因?！?Newbury 2010:311) 受FOXP2調(diào)控的基因包含1個7號染色體上的CNTNAP2基因。最近研究顯示，該基因與語言損傷易患性有關(guān)。該研究發(fā)現(xiàn)“CNTNAP2的 9種常見變異和1組語言損傷家庭在語言測試(包括語言理解和表達測試、語音短時記憶測試等)中的得分低有顯著相關(guān)性”(Vernes 2008:2339) 。另外，有人發(fā)現(xiàn)，“該基因的選擇性變異(包含常見變異和罕見斷裂或突變)也與一系列的神經(jīng)發(fā)育障礙，如自閉癥、精神分裂癥、癲癇、注意力缺陷多動障礙(ADHD)和學習障礙有關(guān)”(楊曹驊 2012:351)。

“CNTNAP2基因編碼軸突蛋白，負責發(fā)育神經(jīng)元鉀離子通道的定位，為軸突-膠質(zhì)細胞相互作用提供便利?！?楊曹驊 2012:352) “大腦表達研究顯示，該基因在嚙齒類動物大腦中均勻表達，然而在雄性鳴禽發(fā)聲控制核團中呈現(xiàn)特異性表達，在人腦前額葉(與智力密切相關(guān)的腦區(qū))富集?！?Panaitof 2010:2001)“MRI研究表明，攜帶兩個拷貝的CNTNAP2變異基因的孤獨癥病人，在多個腦區(qū)域(如前額葉、梭狀腦回、額枕皮質(zhì)、小腦)的灰白質(zhì)顯著減少，這些均與自閉癥狀有密切關(guān)系，同時也佐證了CNTNAP2基因的遺傳突變在孤獨癥核心癥狀之一的語言發(fā)育障礙方面可能占到主導作用?！?楊曹驊 2012:353)

3.4 多基因遺傳言語和語言障礙相關(guān)基因

單基因突變導致的語言遺傳疾病非常罕見。研究者通常認為，言語和語言障礙疾病都是多基因遺傳疾病。遺傳性狀的形成，不僅取決于兩個以上微效基因的累加作用，同時還受環(huán)境因子的影響，因此相關(guān)基因的鑒定非常困難。然而，隨著復雜表型鑒定技術(shù)、基因分型技術(shù)以及統(tǒng)計方法的不斷進步，已經(jīng)取得了豐碩的成果。

3.41 SLI相關(guān)基因

“SLI是指在正常語言學習環(huán)境中，在沒有聽力缺陷、智力遲鈍、神經(jīng)或精神損傷的情況下言語能力得不到正常發(fā)展?！?Lawetal. 2000:165)

運用GWLA分析，研究者已發(fā)現(xiàn)和SLI相關(guān)的3個主要位點，它們分別位于13號染色體(SLI3)、16號染色體(SLI1)和19號染色體(SLIC)。目前，16號染色體的SLI1區(qū)是研究得最為深入的?！霸诖藚^(qū)域進行關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，ATP2C2和CMIP兩個基因的常見變異與SLI1有顯著而獨立的相關(guān)性，它們都與語音短期記憶相關(guān)?！?Newbury 2009:267)

Dash等發(fā)現(xiàn)，“ATP2C2編碼鈣離子ATP酶，負責細胞鈣離子和鎂離子的運輸。鈣離子是重要的胞間信使，參與許多包括短期記憶的神經(jīng)過程。鎂離子在高濃度時對神經(jīng)細胞有致毒性，鎂離子缺失與自閉癥相關(guān)”(Dashetal. 2007:555)。“CMIP蛋白是細胞骨架的適配蛋白，在大腦中有大量表達，而細胞骨架重建在突觸形成和神經(jīng)遷移中起關(guān)鍵作用；CMIP蛋白和FilaminA相互作用，后者的突變與神經(jīng)元移行障礙的腦室周圍灰質(zhì)異位有關(guān)。”(Heng 2010:43) 其他研究發(fā)現(xiàn)，“CMIP也和ReIA(轉(zhuǎn)錄因子NF-KappaB的亞單位)、P13激酶蛋白相互作用”(Kamal 2009:993)。這說明CMIP在多種生物途徑中發(fā)揮作用。然而，“CMIP和ATP2C2都非FOXP2的調(diào)控基因，兩基因之間以及它們和CNTNAP2基因之間也沒有明顯的關(guān)系”(Vernes 2008:2342)，這可能預示著語言發(fā)育的新的生物學途徑。

3.42 口吃相關(guān)基因

“口吃是語暢障礙，其特征是連續(xù)語流的打斷和不自主地重復或延長音節(jié)。”(Prasse 2008:1271) GWLA分析和連鎖分析發(fā)現(xiàn)，染色體12q處與口吃有穩(wěn)定而顯著的相關(guān)性(Riazetal. 2005:650)。Kang等通過對此位點的45個基因測序顯示口吃患者的GNPTAB基因的4個編碼區(qū)突變，這些突變在對照組中未被發(fā)現(xiàn)(Kangetal. 2010:677-685)。之前，Paik等有研究顯示，“GNPTAB和GNPTG基因突變分別會導致代謝疾病、粘脂糖癥II型和粘脂糖癥III型。它們是一種溶酶體貯積病,是溶酶體酶N-乙?；?1-磷酸轉(zhuǎn)移酶(GlcNAc-phosphotransferase, GlcNAc-PT)活性缺失使得溶酶體酶不能正常進入溶酶體的常染色體隱性遺傳病。GlcNAc-PT蛋白以復合體形式存在，其中α/β亞基由GNPTAB編碼，γ亞基由GNPTAG編碼。位于染色體16q位點的NAGPA編碼N-乙酰氨基葡萄糖-1-磷酸二脂alpha-N-乙酰葡糖胺糖苷酶，為GlcNAc-PT的下游酶”(Paiketal. 2005:310)?！皩诔曰颊叩腉NPTG和NAGPA編碼區(qū)測序發(fā)現(xiàn)有突變位點，而在對照組中沒有。這些研究暗示了言語障礙的另一種生物學機制——溶酶體信號通路?！?Kang 2010:683)

4 從言語和語言障礙相關(guān)基因研究語言起源和進化

首先確定人類發(fā)育性言語和語言障礙相關(guān)基因，然后以這些基因為目標，進行種間及種內(nèi)對比，研究其進化機制和進化歷程。

人類大腦容量在靈長類進化中顯著增長，其內(nèi)在分子機制在MCPH疾病相關(guān)基因的研究中得到了啟示。“MCPH疾病的主要特征是病人的頭比正常人小得多，相當于早期古猿的腦容量大小?！?Tang 2006:911) “MCPH疾病有多基因基礎(chǔ)，已知其中至少4個(包括MCPH1，ASPM，CDK5RAP2和CENPJ)在從猿到人的靈長類動物中經(jīng)歷了顯著的正選擇?！?Tang 2006:911) 如Evans等把人類ASPM和其他6種靈長類動物的ASPM進行了比較研究，發(fā)現(xiàn)ASPM在大猿系列進化明顯加劇，而從猿類到人類尤為明顯。此外，從人類最近的祖先到現(xiàn)代人類，其ASPM基因的Ka/Ks>1說明受到顯著的正選擇作用。運用McDonald-Kreitman檢測種間多態(tài)性和種內(nèi)分歧進一步證實了ASPM在最近人類進化中經(jīng)歷了強烈的正選擇。該項測試還顯示自從5到6百萬年前人猿分離后，ASPM平均每300,000到400,000年固定會有一個優(yōu)勢氨基酸變化，這符合ASPM基因在人類進化中調(diào)控大腦容量的推斷。(Evansetal. 2004：489-494)“MCPH1在DNA受損反應和調(diào)控細胞周期檢測點中發(fā)揮作用，而其他基因編碼微管蛋白相關(guān)的中心體蛋白，從而調(diào)控神經(jīng)元前體細胞的對稱細胞分裂?！?Tang 2006) 2005年，ASPM和MCPH基因由于自然選擇導致的“最新型演化基因型(簡稱為ASPM-D和MCPH-D)”分別被報道，研究者發(fā)現(xiàn)“它們呈現(xiàn)出傾向性的地理分布”(Evans 2005: 1717-1720)。Dediu等提出聲調(diào)語言分布傾向與ASPM和MCPH1相關(guān)，即持原始型(ancestral forms)ASPM和MCPH基因的現(xiàn)代人類傾向說聲調(diào)語言，而持ASPM-D和MCPH-D基因型的人傾向說非聲調(diào)語言(Dediuetal. 2007:10944-10949)。

此思路在Enard等對FOXP2基因的進化研究中也得到證實：FOXP2基因序列在脊椎動物中是高度保守的，表明其功能在進化過程中受到強烈限制(Enardetal. 2002：869-872)。盡管這種存在很保守，人類世系中FOXP2氨基酸替換率依然有顯著增長。對人類替換氨基酸序列兩側(cè)的內(nèi)含子序列進行研究發(fā)現(xiàn)，在過去20萬年間可能發(fā)生了選擇性清除，即替換氨基酸序列或者其兩側(cè)內(nèi)含子序列在人類進化史中經(jīng)歷了正選擇。人類FOXP2與鼠的FOXP2間有3個氨基酸的不同，與黑猩猩、大猩猩和恒河猴等靈長類動物的FOXP2之間有兩個不同的氨基酸。數(shù)據(jù)分析顯示后者差異的“出現(xiàn)和在人類世系中快速傳播約發(fā)生在過去20萬年內(nèi)的某個時間點，這似乎與之前對人類語言和言語出現(xiàn)的時間點(約5萬年前到10萬年前之間)的推斷相吻合”(Boyd & Silk 2000：135)。這些數(shù)據(jù)再次催生了媒體報道中“語言基因”標簽論的復蘇，有學者認為“人類FOXP2氨基酸上的微小替換導致了人類FOXP2功能的根本性變化，從而成為人類語言進化的主要驅(qū)動力”(Fisher 2006: 289)。然而，生物學研究再次對此觀點提出了質(zhì)疑。“首先，人類FOXP2蛋白中這兩個氨基酸的功能重要性尚未明確，因為它們位于該蛋白有明顯功能特征的結(jié)構(gòu)域之外。其次，由于FOXP2對除腦以外人類其他組織的發(fā)育也是必需的，所以該基因的任何改變都應該很大程度地保持其原始功能?！?Fisher 2006:289)

5 思考與展望

“探索意識的生物學基礎(chǔ)是2005年到2030年亟待解決的25個重大科學課題之一，作為意識最易管窺的反映物和最重要的載體之一，語言的生物機制是意識生物基礎(chǔ)的關(guān)鍵一環(huán)?！?董粵章 張韌 2009:355)從言語和語言障礙相關(guān)基因探索語言起源和進化是分子遺傳學研究語言機制的視角之一。目前，普遍認為常見的言語和語言障礙是1種復雜的多基因遺傳疾病,由許多微效基因相互作用，并由環(huán)境致病因子誘發(fā)，共同導致言語和語言障礙的發(fā)生。過去科學家通過GWLA和候選基因關(guān)聯(lián)分析尋找到了如上所述的言語和語言障礙相關(guān)基因。然而，“連鎖分析的成功依賴于幾個重要條件: 遺傳因素完全或接近完全決定疾病的發(fā)生, 致病基因具有很高的外顯率等”(唐勁松等 2010：57)。在單基因遺傳疾病的研究中，GWLA是非常實用的方法, 而且成功地鑒定了很多單基因疾病的基因，如FOXP2。然而單基因語言疾病相對比較罕見，而常見的語言疾病基本都是復雜的多基因疾病。因而連鎖分析在尋找復雜疾病的致病基因的過程中收效甚微。“關(guān)聯(lián)分析可以檢測一個比較短的基因組區(qū)域(約100 Kb, 千堿基)是否包含致病基因，但研究的基因非常有限?！?唐勁松 2010:184) “近幾年來，隨著人類基因組測序計劃和人類基因組單體型圖(HapMap)計劃的完成為全基因組關(guān)聯(lián)分析(genome-wide association study, GWAS)提供了條件?！?韓建文 張學軍 2011:26)然而，“目前基于HapMap設(shè)計的GWAS的研究對象主要是SNPs，對SNPs以外的其他變異(如拷貝數(shù)變異、基因表達、表觀遺傳修飾)檢出效能非常微弱”(權(quán)晟 張學軍 2011:101)，容易造成遺傳遺失(missing heredity)，須要采取深度分析策略，發(fā)現(xiàn)更多的言語和語言障礙易感基因。

此外，前述言語和語言障礙相關(guān)基因均參與不同的生物學發(fā)展和變異，在不同發(fā)育過程和疾病中起作用。因此須要對上述基因進一步進行功能上的鑒定，如采取在細胞或動物模型中進行基因操作，以梳理出這些基因?qū)φZ言的確切功能。關(guān)于動物模型的選擇，“除了來源有限的黑猩猩外，在嚙齒類動物、鳴禽以及其他發(fā)聲學習者身上也可以開展分子、解剖、發(fā)育和行為等多水平的研究”(Fisher & Marcus 2006:18)。同時，以鑒定的語言相關(guān)基因為研究對象，進行進化分析，從不同層面探索種間-種內(nèi)的相似性及差異性以及人類語言功能的進化限制因素，闡述語言起源、進化機制以及進化歷程。

“圖書館有大量討論有關(guān)人類語言的文獻以及各種關(guān)于語言進化的版本，與之形成鮮明對比的是，很少有人關(guān)注蜜蜂交流系統(tǒng)的進化?！?Chomsky 2007:14) 語言學家著眼于人類語言的發(fā)聲學、形態(tài)學以及語義、語用等語言原則領(lǐng)域的研究，很少涉及其他物種的發(fā)聲生物學和心理學。神經(jīng)科學家只關(guān)注人類語言的神經(jīng)機制，專注于研究大腦皮層負責處理語言的兩個區(qū)域(Broca區(qū)和Wernicke區(qū))。這些努力對認清語言的本質(zhì)，探測句子產(chǎn)生或理解時大腦中發(fā)生的電生理活動是非常有效的。然而，沒有哪一種表型是脫離進化歷程的。如有充分的分子生物學和發(fā)育生物學證據(jù)證明，“脊椎動物的4肢是由魚類的鰭循序漸進演化而來，而且由Hox基因群掌控整個過程”(Nicolas 2003 :589)。越來越多的遺傳學研究證明，現(xiàn)代人類非凡的語言功能同樣也不是一項突然出現(xiàn)的創(chuàng)舉。目前，已經(jīng)清楚的是“人類語言的出現(xiàn)一定經(jīng)歷了漫長的靈長類動物祖先形態(tài)上的量變和質(zhì)變，如腦容量的改變、神經(jīng)關(guān)聯(lián)強度的改變、新的神經(jīng)通路的產(chǎn)生、聲音感覺機制的形態(tài)學改變；而形成這些改變的分子機制有基因型改變、基因表達時空改變和基因表達量的改變”(Fisher 2006:270)。然而，基因表達產(chǎn)物為調(diào)控因子、信號分子、受體、酶等，它們之間形成高度復雜的作用網(wǎng)絡(luò)且受環(huán)境調(diào)節(jié)，從而構(gòu)建和維系大腦功能，包括大腦的高級功能——語言。因此，基因和語言的關(guān)系是間接而復雜的。生物語言學研究語言功能的生物學機制，已成為語言研究的另一種范式和視角，充滿生命力?！鞍焉飳W引入語言學中，或許有助于對語言本質(zhì)的揭示，促進語言學進一步發(fā)展?！?袁曉紅 劉桂玲 2008：106)而關(guān)于語言起源的問題，由于古人類學、考古學、分子生物學等不同專業(yè)學者所依賴的證據(jù)不同，至今沒有定論，呈現(xiàn)出百花爭鳴的局面。

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【責任編輯王松鶴】

BiolinguisticsinPost-genomeEra

Li Hui

(Beijing Normal University ，Zhuhai 519085，China)

Biolinguistics has become the research hot topic in linguistic circles abroad in recent years. The origin and evolution of human language is one of the five fundamental questions that biolinguistics intends to answer. The discovery ofFOXP2 gene and advances in molecular genetic technology in the last decade have heralded a new era for human language evolutionary studies. The identification of the language-associated genes and a close examination of between — and within-species alteration of the genes in question will provide new empirical data in understanding the origin and evolution of human language. This paper provides a review of the research development in biolinguistics and the molecular genetic studies of speech and language disorders in post-genome era. The application of language-associated genes to the study of human language evolution is analyzed and the relationship between language and genes is also discussed about.

biolingustics; origin and evolution of human language; speech and language disorders; language-associated gene

H05

A

1000-0100(2013)01-0008-8

2012-11-27