بیگ بنگ: مغز انسان با تمامی پیچیدگی‌هایی که دارد، محصول میلیون‌ها سال فرگشت است. مغز در طول دورۀ فرگشت دچار تغییرات قابل توجهی شده است.

به گزارش بیگ بنگ، اولین مغزها قدری بزرگتر از خوشه‌های سلولی بودند. این سلول‌ها اطلاعات دریافتی از اندام‌های حسی را مورد پردازش قرار می‌دهند. در بین کلیه موجودات زنده، انسان‌ها بزرگترین مغز را به نسبتِ اندازه بدن‌شان دارند. مغز با گذشت زمان فرایند فرگشت را پیموده است. مغز مهره‌داران به لحاظ اندازه و پیچیدگی بهبود پیدا کرده است. پیچیده‌ترین مغز در میان تمامی موجودات زنده نیز به انسان تعلق دارد. نواحی مختلف مغز به ساختارها و کارکردهای متمایزی مجهز شده است. برای مثال، مخچه در حرکت و هماهنگی ایفای نقش می‌کند، اما کورتکس به کنترل حافظه، زبان و هوشیاری میپردازد.

رفتار می‌تواند بر موفقیت گونه‌ها تاثیر بگذارد؛ اینجاست که فرگشت وارد بازی می‌شود

محققان با درک چگونگی فرگشت مغز انسان امیدوارند مبانیِ زیستیِ آن دسته از رفتارهای را شناسایی کنند که انسان‌ها را از سایر حیوانات تفکیک می‌کند. رفتار می‌تواند بر موفقیت گونه‌ها تاثیر بگذارد، لذا منطقی است فرض کنیم که رفتار انسان به واسطه فرگشت شکل گرفته است. درک ویژگی‌های زیست‌شناسی مغز می‌تواند اطلاعات تازه‌ای دربارۀ بسیاری از شرایطِ مرتبط با رفتار انسان فراهم نماید؛ از جمله این شرایط می‌توان به افسردگی، اوتیسم و اسکیزوفرنی اشاره کرد.

اندازه مغز و هوش

مغز انسان تقریبا 4 برابر بزرگتر از مغز شامپانزه و تقریبا 15 برابر بزرگتر از مغز موش است. اگر مغز انسان، شامپانزه و موش را کنار هم قرار داده و آنها را با هم مقایسه می‌کردید، کاملا بدیهی به نظر می‌رسید که چرا گونه‌ها دارای توانایی‌های ذهنی متفاوتی هستند. علی‌رغم تفاوت‌هایی که در اندازه بدن وجود دارد، مغز انسان‌ها به طور غیرعادی بزرگ است.

مغز بزرگتر همواره یک مزیت به شمار نمی‌رود

اما اندازه، کل داستان نیست. مطالعات نشان می‌دهد که رابطۀ بسیار قوی میان اندازه مغز و هوش در انسان‌ها وجود ندارد. این رابطه زمانی تحکیم می‌پذیرد که مغز انسان را با مغز نئاندرتال مقایسه کنیم. چون امروزه هیچ مغز نئاندرتالی وجود ندارد، دانشمندان مجبورند درون جمجمه‌های فسیلی را مطالعه کنند تا اطلاعاتی دربارۀ مغزهای درون آن جمجمه‌ها بدست بیاورند. مغز نئاندرتال اندازه‌ای برابر و شاید بزرگتر از مغز ما انسان‌ها داشت. اگرچه جمجمه انسان‌های امروزی عموما بزرگتر از مغز اجداد اولیه ما است، اما شکل متفاوتی دارد. این نشان می‌دهد که شکل مغز امروزی در مقایسه با انسان‌های اولیه چندان ثابت نیست و عوامل ژنتیکی و زیست محیطی می‌تواند با گذشت زمان بر آن تاثیر بگذارد. وقتی الگوی رشد مغز انسان‌ها و شامپانزه‌ها را مقایسه می‌کنیم، تفاوت‌های جالبی نمایان می‌شود. مغز هر دو در چند سال اول بطور ثابت رشد می‌کند، اما شکل مغز انسان در طول سال اول زندگی دستخوش تغییر قابل توجهی می‌شود. در طول این دوره، مغزِ در حال رشد اطلاعاتی را از محیط پیرامون خود دریافت می‌کند و این فرصت را به جهان بیرون می‌دهد تا مدارهای عصبی را شکل بدهد.

تجزیه و تحلیل مغز نئاندرتال کودک نشان می‌دهد که الگوهای رشد آنها بیشتر به شامپانزه‌ها شباهت دارد تا انسان‌های امروزی. این یعنی اگرچه مغز انسان‌های امروزی و نئاندرتال‌ها تا بزرگسالی به اندازۀ مشابهی رسید، اما این عامل به واسطه الگوهای متفاوت رشد در نواحی مختلف مغز حاصل آمد. یکی از محدودیت‌های اصلی برای اندازه مغز انسان، حلقه لگن حاصره نام دارد. زن‌ها از این ویژگی برای به دنیا آوردن نوزادانی که سر بزرگی دارند، بهره می‌برند. این تفاوت میان جنس مذکر و مونث میان انسان‌ها اثر بزرگی بر بقای ما داشته است.

زبان و توسعه مغز

زبان یکی از خصوصیات کلیدی است که ما را از حیوانات جدا می‌کند. به پاس مهارت‌های پیچیدۀ زبانی، ما می‌توانیم به سرعت و کارایی بالاتری اطلاعات را به دیگر اعضای گونه مان انتقال بدهیم. ما توانایی انجام کارها و برنامه‌هایمان را بر اساس هماهنگی داریم؛ این عوامل مزایای بزرگی در فرگشت انسان محسوب می‌شوند. برای اینکه بدانیم افراد چه می‌گویند، باید گفتار آنها را تشخیص داده و اطلاعات را به مغز انتقال بدهیم. زبان پیچیده است و ما به تازگی در حال رمزگشایی از مولفه‌های گوناگون آن هستیم. برای مثال، باید جنبه‌های حسی زبان را مد نظر قرار داد. مغز باید این سیگنال‌ها را مورد پردازش قرار دهد تا پیامشان را استخراج کند. بخش‌هایی از مغز با معنا و دستور سر و کار دارد. کل سیستم تولید صوت در اینکه چه می‌خواهیم بگوییم نقش دارد. این سیستم بطور دقیق ماهیچه‌ها را هماهنگ می‌سازد تا صداهای مناسب تولید شوند.

بعضی از پرنده‌ها به طور ماهر تقلید صدا می‌کنند اما انسان نمی‌تواند با پرنده‌ها مکالمه نماید

مطالعۀ زبان با مقایسه گونه‌های مختلف کار دشواری است، زیرا هیچ حیوان دیگری حتی نمی‌تواند بخش ناچیزی از مهارت‌های زبانی ما را داشته باشد. بعضی از پرنده‌ها به طور ماهر تقلید صدا می‌کنند، اما انسان نمی‌تواند با پرنده‌ها مکالمه نماید. حتی وقتی شامپانزه‌ها بعنوان نزدیک‌ترین خویشاوندان ما در خانواده‌های انسان بزرگ شوند، هیچگاه مهارت‌های کلامی زبان را فرا نمی‌گیرند. اگرچه شامپانزه‌ها می‌توانند زبان را درک کرده و از نمادهای گرافیکی استفاده کنند، تمایل چندانی برای برقراری ارتباط پیچیده نشان نداده و به اطلاعات بنیادی بسنده می‌کنند؛ مثل درخواست غذا.

آیا ژن برتری برای زبان وجود دارد؟

شاید بزرگترین بینش دربارۀ فرگشت زبان با انجام تحقیق بر روی ژن «FOXP2» بدست آمده است. این ژن نقش کلیدی در زبان و تولید صدا ایفا کرده و این فرصت را به ما می‌دهد تا تغییرات مرتبط با فرگشت زبان پیچیده را بررسی نماییم. ژن «FOXP2» نخستین‌بار در سال 2001 توسط “سایمون فیشر” آنتونی موناکو و همکارانشان در دانشگاه آکسفورد کشف شد. آنها حین مطالعه نمونه‌های DNA از یک خانواده با دشواری‌های زبانی و گفتاری متمایز به این کشف نائل آمدند. تقریبا 15 عضو آن خانواده در طول سه نسل می‌توانستند واژگان گفتاری را به خوبی متوجه شوند، اما آنها از کنارِ هم قرار دادن واژه‌ها برای ارائه پاسخ مناسب عاجز بودند. الگویی که در آن چنین شرایطی به ارث رسیده بود، نشان میداد که ژن غالبی در این نقیصه نقش دارد. محققان دریافتند که ناحیه ژنوم حاوی ژنی است که تاثیر منفی پذیرفته، اما امکان شناسایی جهش ژنی ویژه در این ناحیه مقدور نبود.

اما شانس به محققان رو کرد؛ کودک دیگری که علائم مشابهی داشت به محققان کمک کرد تا معما را حل نمایند. محققان با بررسی DNA این کودک به نوعی آرایش کروموزومی دست یافتند که حکایت از محل ژن جهش یافته میداد. این ژن به ژن «FOXP2» معروف شد. محققان پس از توالی ژن «FOXP2» در خانواده، جهش ویژه‌ای در آن ژن شناسایی کردند که همه اعضای خانواده آن را داشتند. بدین ترتیب، اهمیت ژن «FOXP2» در زبان انسان مشخص شد.

جهش ژن «FOXP2» با بخشی از مغز که مسئولیت توسعه زبان را بر عهده دارد، تداخل ایجاد می‌کند. سایمون و همکارانش ویژگی‌های ژن «FOXP2» را بعنوان کنترل کننده اصلی مورد مطالعه قرار دادند. مشخص شد که این ژن در تنظیم فعالیت ژن‌های بسیار متفاوتی در نواحی مختلف مغز به ایفای نقش می‌پردازد. یکی از نقش‌های کلیدی آن در رشد سلول‌های عصبی و ارتباطاتی که آنها با سلول‌های عصبی دیگر در حین رشد و یادگیری برقرار می‌کنند، دیده شده است. جهش ژن «FOXP2» با بخشی از مغز که مسئولیت توسعه زبان را بر عهده دارد، تداخل ایجاد می‌کند و مشکلات زبانی را پدید می‌آورد.

فرگشت ژن «FOXP2»

ژن «FOXP2» میان گونه‌ها حفظ شده است. یعنی این ژن توالی بسیار مشابهی در گونه‌های مختلف دارد و در طول زمان به میزان زیادی فرگشت پیدا نکرده است. پروتئین «FOXP2» در موش تنها بخاطر سه آمینو اسید با نسخه انسانی فرق می‌کند. نسخه شامپانزه تنها بخاطر وجود دو آمینو اسید با نسخه انسان فرق می‌کند. این دو تغییر در آمینو اسید شاید گام‌های بنیادی در فرگشت زبان در انسان‌ها باشند. این تفاوت‌ها چه تغییری در عملکرد پروتئین «FOXP2» ایجاد می‌کنند؟ مطالعه بر روی موش‌ها نشان داده که تغییر ژن «FOXP2» در نسخه موش‌ها برای اینکه از توالی مشابه به انسان‌ها برخوردار شود، اثرات محسوسی بر جای گذاشته است. دانشمندان از روی این نوع مطالعات به این نتیجه رسیدند که ژن «FOXP2» در توانایی مغز برای یادگیری توالی‌های حرکت نقش دارد. در انسان، این ژن در انجام حرکات پیچیده عضلانی نقش بازی می‌کند. شاید در گونه‌های دیگر کارکرد متفاوتی به همراه داشته باشد.

ژن «FOXP2» و نئاندرتال‌ها

احتمال دارد نئاندرتال‌ها تا حدودی از توانایی گفتار و برقراری ارتباط برخوردار بوده باشند. معمولا نئاندرتال‌ها را بعنوان گونه‌های بزرگ و وحشی می‌شناسیم که فاقد هیچ‌گونه رشد فرهنگی، اجتماعی و ذهنی هستند. با این حال، این واقعیت که آنها ژن «FOXP2» یکسانی با انسان‌های امروزی داشتند، نشان می‌دهد که نئاندرتال‌ها شاید ظرفیت‌هایی برای گفتار و برقراری ارتباط داشته‌اند. دانشمندان از رشته شواهد گوناگونی برای شبیه‌سازی شیوۀ زندگی و برقراری ارتباط نئاندرتال‌ها استفاده کرده‌اند.

شواهد باستان‌شناسی گویای آن است که آنها احتمالا در گروه‌های کوچکی زندگی می‌کردند و به دلیل نیازهای انرژی بالایشان، بیشتر زمان خود را صرف شکار می‌کردند. این احتمال تقریبا بعید است که نئاندرتال‌ها موفق به تشکیل گروه‌های اجتماعی از طریق ارتباط موثر شده باشند. دلیل این هم به عدم وجود توانایی‌های ذهنی آنان در ایجاد و حفظ گروه‌های اجتماعی باز می‌گردد. نظریه ذهن و پرهیز از واکنش‌های عجولانه از جمله عناصر مهم برای برقراری تعاملات اجتماعی موفق برشمرده می‌شوند. نکته جالب این است که آسیب‌های مغزی و اختلالات رشدی مثل اوتیسم می‌تواند با این توانایی‌ها و مهارت‌های اجتماعی در انسان‌ها تداخل ایجاد کند.

این شواهد نشان می‌دهد که مغز نئاندرتال‌ها از شبکۀ سیم‌بندی مناسبی برای پشتیبانی از ارتباطات موثر و مهارت‌های پیچیده بی‌بهره است. گویا مغز نئاندرتال‌ها شرایط مناسبی را برای توسعه قابلیت‌های بصری فراهم آورده است. آنها احتمالا از چشمان بزرگ و مغزهای بزرگشان برای بقا و شکار در اروپا استفاده کرده‌اند.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: yourgenome.org