Naukowcy wyjaśnili, dlaczego nauka języków obcych jest tak trudna

Dzięki DNA można dowiedzieć się, który język jest rodzimy dla danej osoby. Percepcja tonów i umiejętność wymawiania słów z dużą liczbą spółgłosek wydają się być związane z dobrze zdefiniowanymi wersjami niektórych genów. Być może zdolność do opanowania języków obcych jest również dziedziczona.

Dlaczego niektórzy są poliglotami, podczas gdy inni ledwo opanowują nawet turystyczne rozmówki?

Gen, który daje przewagę

W 2000 roku brytyjski badacz Timothy Crow zasugerował, że ludzie zaczęli mówić z powodu przypadkowej mutacji genetycznej, która skorygowała funkcję mózgu. Półkule zaczęły się rozwijać stosunkowo niezależnie, lewa była odpowiedzialna za mowę. Kontrolowanie takiego mózgu jest znacznie trudniejsze: drugą stroną mutacji jest schizofrenia, która wciąż jest uważana za specyficzną chorobę gatunku ludzkiego.

Dwa lata później grupa brytyjskich genetyków ogłosiła, że prawdopodobnie znaleziono gen języka – jest to FOXP2, znajdujący się na siódmym chromosomie. Zsyntetyzowane za jego pomocą białko nie bierze bezpośredniego udziału w procesach biochemicznych, ale może wpływać na pracę wielu innych genów. Na przykład na te, które są odpowiedzialne za prawidłowy rozwój obszarów mózgu związanych z koordynacją ruchów i artykulacją mowy.

FOXP2 to konserwatywny gen. Ostatnie znaczące zmiany w nim nastąpiły po rozejściu się linii ewolucyjnych ludzi i szympansów. Mówimy tylko o dwóch zmianach nukleotydów, które w rzeczywistości odróżniają odcinki DNA u nas i u małp. Jeśli mutacje się utrzymały, oznacza to – według naukowców – że uzyskaliśmy znaczną przewagę. Mianowicie zdolność mówienia artykulacyjnego, ponieważ mutacje w tym odcinku DNA są często związane z wadami mowy i nieprawidłową budową okolicy twarzoczaszki. Chociaż nosiciele wersji mutacyjnej FOXP2 z reguły mają normalny intelekt.

Szybko stało się jasne, że jest mało prawdopodobne, aby tylko jeden gen był odpowiedzialny za rozwój mózgu i zdolność mówienia. Do 2016 roku naukowcy ustalili kilkanaście odcinków DNA, które mogą wpływać na wymowę oraz percepcję mowy i najwyraźniej uległy ewolucyjnej selekcji.

W 2018 roku amerykańscy naukowcy przeanalizowali genomy współczesnych Europejczyków, Afrykanów, neandertalczyków i kilku innych wymarłych gatunków Homo. I nie znaleźli żadnych oznak pozytywnej selekcji FOXP2. Niemniej autorzy pracy zauważyli, że takie wyniki nie oznaczają, iż zmiany w genie nie odegrały roli w rozwoju języka. Kolejne pytanie dotyczy tego, jak ważna jest ta rola.

Powtarzanie jest matką uczenia się

Większość naukowców zgadza się obecnie, że FOXP2 wpływa na ogólną zdolność uczenia się, a nie na artykulację. Na korzyść tego przemawia eksperyment z myszami: ludzka wersja FOXP2 została wstawiona do ich genomu i zaczęły wydawać niższe dźwięki niż zwierzęta z grupy kontrolnej. Ponadto odnotowano spadek aktywności eksploracyjnej i spadek poziomu dopaminy.

Dodatkowo u humanizowanych gryzoni zmieniła się aktywność neuronów w prążkowiu (striatum) – między innymi ta część mózgu odpowiada za procesy uczenia się. W eksperymencie międzynarodowego zespołu naukowców zwierzęta musiały znaleźć i zapamiętać drogę do pożywienia w stworzonym dla nich labiryncie. Myszy humanizowane lepiej poradziły sobie z tym zadaniem. Obszary prążkowia związane z uczeniem się poprzez powtarzanie w ich mózgach były aktywowane skuteczniej.

Autorzy badania wysunęli hipotezę, że zmutowany wariant genu FOXP2 dał naszym przodkom możliwość nie tylko wymawiania słów i rozumienia ich znaczenia, ale także ich automatycznego odtwarzania.

Istnieją dowody na to, że FOXP2 nie jest bezpośrednio związany z mową, ale z pamięcią roboczą – umożliwia przechowywanie informacji w naszym umyśle podczas interakcji z nią, w tym języka, którego stale używamy.

Kto łatwiej uczy się języków?

Zdolność uczenia się języków obcych może również zależeć od czynników genetycznych – twierdzą naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego (USA).

W trakcie badania 44 chińskich studentów intensywnie uczyło się angielskiego przez trzy tygodnie. Najpierw ochotników sprawdzono pod kątem poziomu znajomości języka i upewniono się, że nikt z nich nie uczył się go w dzieciństwie.

Naukowcy cyklicznie skanowali mózgi badanych w celu uzyskania informacji o budowie połączeń, których jakość odpowiada za przyswajanie materiału edukacyjnego. Grupa kontrolna chińskich studentów, którzy jeszcze nie uczestniczyli w kursach językowych, przeszła podobną procedurę.

Okazało się, że podczas treningu w mózgu zmienia się struktura istoty białej. Proces uruchamia się już na pierwszej lekcji, a mózg wraca do poprzedniego stanu dopiero kilka dni po ich zakończeniu. Co ciekawe, zmiany u ochotników przebiegały na różne sposoby: w zależności od posiadanego wariantu genu COMT.

To właśnie od tego – według autorów badania – i trwałości powiązań istoty białej o 46 proc. zależy umiejętność uczenia się języka. Badacze zidentyfikowali dwie specyficzne mutacje: to ich nosiciele pod koniec kursów otrzymali najwyższe oceny i lepiej opanowali angielski.

Geny zamiast wieży Babel

A języków tonowych – w nich wysokość dźwięku służy jako jednostka rozróżniająca znaczenie – szybciej uczą się osoby, w których DNA znajduje się specjalna wariacja genu ASPM. Jak odkryli naukowcy z Hongkongu, obecność polimorfizmu rs41310927 umożliwia lepsze postrzeganie tonu leksykalnego, ale nie innych informacji dźwiękowych.

Eksperci przeanalizowali stan zdrowia, wykształcenie i genomy 426 rodzimych użytkowników języka kantońskiego. Żaden z uczestników nie cierpiał na schorzenia neurologiczne czy zaburzenia słuchu, przed badaniem wszyscy przeszli testy na inteligencję i pamięć operacyjną.

Najpierw ochotnicy wysłuchali zestawu pseudosłów utworzonych zgodnie z zasadami fonologicznymi dialektu kantońskiego, a następnie melodie różniące się wysokością jednej nuty lub rytmem. Musieli ustalić, czy tony w pierwszym i ostatnim słowie są takie same, a następnie wyjaśnić, czy melodie są różne, a jeśli tak, to w jaki sposób.

Okazało się, że nosiciele ASPM z mutacjami rs41310927 średnio lepiej rozpoznają ton leksykalny. Ponadto autorzy pracy doszli do wniosku: DNA można wykorzystać do ustalenia, jakim językiem mówi dana osoba. Wśród uczestników z rodzimym dialektem kantońskim 84 proc. miało prawidłową wersję genu.

Wiążę się to z ustaleniami innej międzynarodowej grupy naukowców. Dwa lata temu zasugerowali, że liczba spółgłosek w języku może wynikać z polimorfizmu elementu regulacyjnego READ1, odpowiedzialnego za ekspresję genu DCDC2, co jest związane z przetwarzaniem fonologicznym informacji dźwiękowej. Analiza genomów przedstawicieli 43 narodowości wykazała, że rozpowszechnienie w populacji tej lub innej wersji READ1 koreluje z liczbą spółgłosek w języku i nie ma nic wspólnego z samogłoskami. Zdaniem badaczy prawdopodobnie to doprowadziło do tego, że ludzie używają różnych środków językowych.