Eine sprechende Mutation: Das NOVA1-Gen und die Evolution der menschlichen Sprache

Kann eine einzelne Mutation die Geschichte einer Art verändern? Im Fall von NOVA1 , einem Gen, das die Art und Weise reguliert, wie Messenger-RNA in unserem Gehirn verarbeitet werden, scheint die Antwort ja zu sein. Wissenschaftler entschlüsseln langsam, welche Bedeutung ein winziger Unterschied – eine einzige Mutation in einer DNA-Buchstabenfolge – für die Evolution unserer Spezies hatte und sie von ihren ausgestorbenen Vettern, den Neandertalern und Denisova-Menschen, unterschied. Diese Mutation hat möglicherweise zur Ausbildung einiger unserer markantesten Fähigkeiten beigetragen, etwa der Sprache.

Der Ausgangspunkt dieser Geschichte geht auf das Jahr 2021 zurück, als eine Gruppe von Forschern unter der Leitung von Alysson Muotri von der University of California beschloss, anhand von zerebralen Organoiden , also im Labor aus Stammzellen gezüchteten „Mini-Gehirnen“, in die Vergangenheit zu blicken. Ihr Ziel war es, herauszufinden, wie sich das Gehirn der Neandertaler unter dem Einfluss eines anderen NOVA1-Gens möglicherweise von unserem unterschied. Dazu verwendeten sie die Gen-Editierungstechnik CRISPR-Cas9, um in induzierten pluripotenten Stammzellen des Menschen die moderne Version des NOVA1-Gens durch die archaische Version zu ersetzen, die typisch für Neandertaler und Denisova-Menschen ist. Aus diesen Zellen züchteten sie dann Gehirn-Organoide, dreidimensionale Strukturen in vitro, die die Entwicklung des menschlichen Gehirns in seinen frühen Stadien nachahmen. Es war das erste Mal, dass jemand im Labor den Versuch unternahm, ein genetisches Merkmal unserer Vorfahren wiederzubeleben, um zu sehen, welche Auswirkungen es auf das Wachstum des Gehirngewebes hätte.

Das Ergebnis war überraschend. Organoide, die die archaische Variante von NOVA1 trugen, zeigten deutliche Unterschiede zu denen, die die moderne Version trugen. Sie wuchsen langsamer und unregelmäßiger und hatten eine komplexere und faltigere Oberfläche. Die Zellen organisierten sich anders und die Neuronen bildeten weniger effiziente Netzwerke. Sogar die elektrische Aktivität schien verändert. Das Bild, das sich ergab, schien das eines Gehirns zu sein, das einen von dem unserer Spezies abweichenden Entwicklungspfad verfolgte, was darauf schließen lässt, dass die moderne Version von NOVA1 eine Schlüsselrolle bei der Verfeinerung der neuronalen Konnektivität und der kognitiven Fähigkeiten gespielt hat, die typisch für den Homo sapiens sind.

Aber die Geschichte endet hier nicht. Eine neue Studie hat vor wenigen Tagen einen grundlegenden Beitrag geleistet . Dieses Mal gingen die Forscher von Miniaturgehirnen im Labor zu lebenden Organismen über. Sie verwendeten Mäuse als Modell und führten die menschliche Variante von NOVA1 in ihr Genom ein, um zu sehen, ob diese bestimmte Verhaltensweisen und Fähigkeiten beeinflussen könnte. Und erneut eröffneten die Ergebnisse unerwartete Szenarien. Mäuse mit der Sapiens-Version des Gens gaben andere Laute von sich als normale Mäuse. Dabei veränderten sich nicht nur die Anzahl, sondern auch die Art und Struktur der Laute, sodass die stimmliche Kommunikation der mutierten Tiere deutlich komplexer und artikulierter war als die ihrer normalen Verwandten. Mit anderen Worten: Dieselbe Mutation, die die Art und Weise, wie die Gehirne unserer Vorfahren miteinander verbunden sind und kommunizieren, stark beeinflusst hat, scheint nun auch den stimmlichen Ausdruck bei einem anderen Säugetier direkt zu beeinflussen.

Die Verbindung mit der menschlichen Sprache wird unvermeidlich. Auch wenn die Maus nicht spricht, sind ihre Lautäußerungen dennoch ein komplexer Ausdruck der Gehirnaktivität und der motorischen Kontrolle. Die Tatsache, dass eine einzige genetische Variante in der Lage ist, es zu verändern, lässt darauf schließen, dass der Übergang vom Neandertaler zum Menschen nicht nur eine Frage des Gehirnvolumens war, sondern subtile Veränderungen mit sich brachte, die die neuronale Plastizität und die Koordination zwischen Gehirn und Stimmapparat verbessern konnten. Hier kommt die NOVA1-Mutation ins Spiel, die möglicherweise eine Schlüsselrolle bei der Entstehung dieser so menschlichen Eigenschaft spielt: der artikulierten Sprache.

Dies ist nicht das erste Mal, dass eine sprachbezogene genetische Variante offenbar nur beim modernen Menschen vorkommt. Ein typisches Beispiel ist das FOXP2-Gen, das oft als „Sprachgen“ bezeichnet wird. Mutationen in FOXP2 werden mit bestimmten Sprech- und Sprachstörungen beim Menschen in Verbindung gebracht, da sie die Entwicklung neuronaler Schaltkreise beeinträchtigen, die für die verbale Kommunikation entscheidend sind. Studien an Tiermodellen haben gezeigt, dass Veränderungen in diesem Gen die Lautäußerungen und das Erlernen von Lauten beeinträchtigen können, was darauf hindeutet, dass FOXP2 eine grundlegende Rolle bei der Entwicklung der menschlichen Sprachfähigkeiten spielt.

All dies deutet darauf hin, dass die Evolution unserer Spezies in hohem Maße ein Prozess war, der die Entstehung genetischer Varianten, die in der Lage sind, die Struktur und Funktion des Gehirns fein zu modifizieren, mit der Entwicklung überlegener sprachlicher Fähigkeiten verknüpfte. Die wenigen Unterschiede zwischen archaischen und unseren Arten in den Genen NOVA1 und FOXP2 sind daher nicht einfach irgendwelche Mutationen, sondern stellen im wahrsten Sinne des Wortes den „genetischen Funken“ dar, der einen Übergang zu anderen Denkweisen und komplexeren Sprachen auslöste – mit allen Folgen, die dies im sozialen und kulturellen Bereich mit sich bringt.

Ein abrupter Übergang, zumindest für die Fähigkeiten unseres Gehirns, die von einem einzigen Schritt abhängen: An der Schnittstelle zwischen Paläontologie, Archäogenetik und Evolutionismus erscheinen die Geschichte des Evolutionsprozesses und seine Möglichkeiten immer überraschender.

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