Co prozradí genom zebřiček

Zebřička pestrá (Taeniopygia guttata)
Zebřička pestrá (Taeniopygia guttata)
Pokrok genetiků v luštění dědičné informace ptáků může paradoxně pomoci při výzkumu toho, co považujeme za výhradně lidské. Schopnost dorozumívat se řečí patří ke složitým jevům, jejichž výzkum je nyní možno významně urychlit.

„Každému je dána řeč, jen některým však moudrost.“

Toto úsloví připisované římskému moralistovi Catonovi Staršímu vystihuje, za jakou samozřejmost řeč považujeme. Cesta k jejímu zvládnutí je však trnitá. Už slovo „nemluvně“ dokazuje, že v prvním období života mluvit neumíme a řeč nechápeme. Neznamená to, že nemluvně není schopno komunikace. Nelibost vyjádří pláčem, spokojenost úsměvem. Nedokáže ale říci: „Přilétl žlutý motýl.“. I když žluťáska vidí a motýl se mu moc líbí.

Malé dítě, které si osvojuje základy řeči, se naučí deset až patnáct nových slov denně. Obvykle jen jedno mu někdo vysvětlí. Význam zbývajících slov pochopí samo ze souvislostí. Není pochyb o tom, že dítě musí mít ke komunikaci řečí určité vrozené dispozice. Bez nich se mluvit nenaučí. Na druhé straně ale samotné dědičné vlohy nestačí. Pokud nebude slyšet mluvené slovo, bude vydávat jen neartikulované zvuky. Výmluvně to dokazují případy dětí, které odchovala zvířata, nebo dětí, jež jejichž výchovu rodiče hrubě zanedbali.

O podílu dědičných vloh a výchovy vedou vědci spory. Podle některých máme díky dědičným vlohám v mozku zakódován základní rámec universální mluvnice, do kterého pak dítěti zapadají jednotlivá naučená slova. Podle jiných vědců nic jako vrozená mluvnice neexistuje a informace potřebné pro zvládnutí řeči si každý z nás osvojuje od základu sám.

Odhalování procesu, jež se podílejí na zvládání lidské řeči, je komplikované, protože vědci nemohou ze zcela pochopitelných důvodů provádět mnoho experimentů. Pokud by při nich dětem narušili vývoj řeči, poznamenali by je na celý život. Na druhé straně je pro nás právě proto velmi důležité vědět, jak se na poruchách řeči a komunikace podílejí dědičné dispozice a nakolik se na nich podepisují jiné faktory, např. výchova.

Naštěstí mají vědci pro podobné výzkumy velmi zdatného pomocníka – drobného australského pěvce zebřičku pestrou. Ten se stal po kuru domácím teprve druhým opeřencem, jehož dědičnou informaci jsme poznali v plném rozsahu. Za tímto významným počinem se skrývá práce třiaosmdesáti genetiků z pětadvaceti universit a výzkumných ústavů ve Spojených státech, Švédsku, Velké Británii, Izraeli, Německu a Španělsku. Na první pohled se genom zebřičky a kura moc neliší. Oba obsahují miliardu písmen genetického kódu a přibližně 18 000 genů. Jen pro srovnání, lidská DNA obsahuje zhruba tři miliardy písmen genetického kódu a v nich asi 23 000 genů.

Zebřička pestrá (Taeniopygia guttata) - sameček

Jedním z hlavních motivů pro čtení genomu zebřičky byl výzkum dědičných základů hlasové komunikace. Kohout má kokrhání plně vrozené a jako model pro výzkum řeči se nehodí. Způsob, jakým se učí zpívat zebřičky zpívat, nabízí pro pochopení našich vlastních řečových dovedností řadu vodítek. Stejně jako další pěvci se učí zpívat v raném mládí. Vrozené základy musí vlastním přičiněním rozvinout.

Samci zebřiček začínají zpívat v pubertě, kdy se jejich mozek dostane pod vliv hormonů pohlavních žláz. Nejprve vyluzují jednoduché zvuky, které tak trochu připomínají žvatlání malých dětí. Mladá zebřička také nejprve zkouší, co všechno její hlasivky dovedou. Tím podobnost mezi zpěvem zebřiček a lidskou řečí nekončí. Podobně jako dítě potřebuje i mladá zebřička slyšet hlasy dospělých. Obvykle je to zpěv otce, který si mládě uloží do paměti. Následně pták porovnává vlastní hlasové projevy se vzpomínkou na otcův zpěv a postupně se blíží ke se svému vzoru. Mládě však nekopíruje otce do všech detailů. Je tak trochu hudebním skladatelem a do svého pěveckého repertoáru zařazuje i zvuky, které slyší v okolí. Inspiraci hledá i ve zpěvu cizích dospělých samců. Zebřička nemůže ve zpěvu konkurovat kosů, drozdům či dokonce slavíkům. Každý sameček se však dopracuje ke zcela jedinečnému zpěváckému projevu.

Zebřička pestrá (Taeniopygia guttata) - mláďata

Učení mnohem komplikovanější lidské řeči zřejmě probíhá podobně. Díky znalosti kompletního genomu zebřičky se dozvídáme, které geny se na procesu učení podílejí. Při zvládání zpěvu se samcům zebřiček mění v nervových buňkách mozku činnost asi osmi stovek různých genů. Mnohé z nich v mozku zahájí činnost nebo přidají na výkonu. Jiné však sleví na svém pracovním nasazení nebo svou aktivitu ukončí. Při výuce zpěvu sehrává významnou roli i nezvyklý typ genů. Běžný gen slouží jako předloha pro syntézu jednoduché šroubovice kyseliny ribonukleové (RNA), podle které pak buňka vyrobí molekulu bílkoviny. Ptákům pomáhají zvládnout zpěv geny, podle kterých se syntetizují krátké řetězce RNA, jež vůbec nejsou určeny pro řízení syntézy bílkovin. Tyto krátké řetězce RNA slouží jako brzdy dalších genů. Jeden typ řetězce dokáže přibrzdit stovky genů kódujících bílkoviny. Když se pták začne učit zpěvu, vypíná v buňkách příslušných mozkových center geny, podle nichž buňky vyráběly některé genetické brzdy. Stovky genů jsou tak odbrzděny a mohou se v mozku pustit do práce.

Geny, které využívá zebřička při výuce zpěvu, mají své protějšky v lidské dědičné informaci. To platí i pro geny, podle nichž si buňky vyrábějí brzdné molekuly RNA. Vědci tak získali dlouhou řadu tipů na geny, díky nimž člověk zvládá úskalí řeči a komunikace. Můžeme tak pátrat po dědičných vlohách, které nám dovolují vzájemné dorozumívání. Je pravděpodobné, že narušení těchto genů nebo odchylky v jejich činnosti nezůstanou bez následků a mohou se podílet na poruchách řeči, např. koktání, nebo na poruchách komunikace, jež jsou běžné například u lidí postižených autismem. Další informace potřebné k pochopení tajů lidské řeči bychom mohli načerpat z genomu papouška, který vyniká v imitaci cizích zvuků. Přečtení prvního papouščího genomu vědci ohlásili už na konec letošního roku.

Ukázka dvou velmi odlišných zpěvů zebřiček demonstrují individualitu jejich hlasových projevů:

0:00
/
0:00
0:00
/
0:00