Wie ein winziger DNA-Abschnitt dazu beitrug, die menschliche Sprachfähigkeit zu entwickeln

In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, zeigen Forscher der University of Iowa Health Care, dass bestimmte Gensequenzen die Sprachfähigkeiten des Menschen beeinflusst haben dürften und dass sich diese Sequenzen bereits entwickelt hatten, bevor sich der Mensch und der Neandertaler auseinanderentwickelten.

Die leitenden Autoren beschreiben Sprache als ein charakteristisches Merkmal des Homo sapiens, da andere Tiere auf andere Weise kommunizieren und der Mensch die einzige Spezies ist, die in der Lage ist, Sprache zu entwickeln und zu improvisieren – eine Fähigkeit, die unserer Spezies eigen ist. Ziel der Studie war es, zu verstehen, wie die Entwicklung der menschlichen Sprache durch genetische regulatorische Sequenzen geprägt wurde, die als „Human Ancestor Quickly Evolved Regions“ (HAQERs) bezeichnet werden.

„Wir sehen hier, wie ein sehr kleiner Teil des Genoms einen überproportional großen Einfluss haben kann – nicht nur darauf, wer wir als Spezies waren, sondern auch darauf, wer wir als Individuen sind“, sagte Michaelson und wies darauf hin, dass HAQERs weniger als ein Zehntelprozent des Genoms ausmachen, aber einen etwa 200-mal größeren Einfluss auf die Sprachfähigkeit haben als jede andere Genomregion. Diese Teile des Genoms sind Anweisungen für den Aufbau der „Hardware“ des Gehirns, und die Sprache ist die „Software“.

Die Grundlagen der Studie wurden vor zwei Jahrzehnten gelegt

Die Grundlagen der Studie wurden in den 1990er Jahren von Bruce Tomblin, einem emeritierten Professor am Institut für Kommunikationswissenschaften und -störungen der Universität von Iowa, gelegt. Er untersuchte 350 Schüler aus Iowa, um deren Sprachfähigkeiten besser zu verstehen, indem er ihre Fähigkeiten dokumentierte und Speichelproben entnahm, um diese für eine spätere DNA-Sequenzierung aufzubewahren. Der Prozess wurde dank einer geförderten Forschungsarbeit abgeschlossen, in der Unterschiede in der DNA und der Einfluss von Genvariationen auf die Sprachfähigkeiten der Studenten analysiert wurden. Auf diese Weise konnten sie die umfassenderen Auswirkungen von HAQERs auf die Fähigkeit eines Individuums, sich sprachlich zu verständigen, untersuchen.

„Wir sprechen hier nicht von Genen. Es handelt sich um regulatorische Regionen, die wie ein Lautstärkeregler für Gene wirken“, erklärte Michaelson und fügte hinzu, dass diese Erkenntnis mit einer Studie von vor 20 Jahren in Verbindung stehe, in der das FOXP2-Gen identifiziert wurde – ein Transkriptionsfaktor, von dem man annahm, dass er bei Sprachstörungen eine Rolle spielt. „Wenn die HAQERs also wie Lautstärkeregler sind, die gedreht werden können, dann ist FOXP2 eine der Hände, die diese Lautstärkeregler dreht.“

Um die Auswirkungen von HAQERs zu verstehen, entwickelte das Team einen evolutionär-stratifizierten polygenen Score (ES-PGS), der genetische Effekte nach ihrem evolutionären Ursprung unterteilt. Mithilfe der computergestützten Genetik untersuchte das Team einen Zeitraum von 65 Millionen Jahren.

Diese „Lautstärkeregler“ wurden bei Neandertalern nachgewiesen und könnten ausgeprägter gewesen sein als beim modernen Menschen. Die Ergebnisse zeigen, dass HAQERS uralte Innovationen sind, die die Sprache prägen, auch wenn sich die kognitiven Fähigkeiten der Neandertaler insgesamt wahrscheinlich stark von denen des modernen Menschen unterschieden.

„Dieser HAQERs-Aspekt, ein winziger Teil des Genoms, ist relativ konstant geblieben, während andere Aspekte immer weiter zugenommen haben, um den modernen Menschen immer intelligenter zu machen“, sagte Michaelson. „Wir können sagen, dass der Mensch zumindest die ‚Hardware‘ für Sprache schon früher besaß, als wir bisher angenommen hatten.“

Michaelson fügte hinzu, dass archäologische Funde zu den Neandertalern ebenfalls belegten, dass diese über eine Kultur und organisierte soziale Strukturen verfügten, was darauf hindeute, dass sie eine Form komplexer Kommunikation genutzt hätten. Dies wirft jedoch die Frage auf, ob HAQERs für die Sprache von Vorteil sind; warum haben sie sich dann nicht zu neuen Genvarianten entwickelt?

Die Antwort: Ausgleichende Selektion. In dieser Studie stagnierten die genetischen Signale für HAQERs, während sich die Signale für kognitive Fähigkeiten im Zuge der Evolution des modernen Menschen weiter veränderten. Das Team vermutet, dass HAQERs die Entwicklung des fötalen Gehirns fördern und dadurch möglicherweise die Größe von Gehirn und Schädel erhöhen. Bislang gab es eine Obergrenze dafür, wie groß der Kopf eines Babys werden durfte, bevor die Geburt für Kind und Mutter gefährlich wurde und die Sterblichkeitsrate anstieg.

„Wir glauben, dass die frühen Menschen diesen Entwicklungsweg voll ausgeschöpft haben, um ein Gehirn zu entwickeln, das als Träger für Sprache dienen konnte, und dass sie diese Obergrenze schon recht früh erreicht haben und sich dann nicht weiter verändert haben, während sich andere genetische Aspekte, die die Gehirnentwicklung im Hinblick auf höhere Intelligenz fördern, aber keinen direkten Einfluss auf die Größe des fötalen Gehirns haben, weiterentwickelt haben“, sagte Michaelson.

Daher standen die Menschen vor einem evolutionären Zielkonflikt: Die „Hardware“ für die Sprache konnte nicht weiter optimiert werden, ohne dass die Sterblichkeitsrate bei Säuglingen und Müttern anstieg.

Mögliche zukünftige Forschungsansätze

Michaelsons Labor wollte die Forschung mit weiteren Studien an den von Tomblin untersuchten Studenten vorantreiben. Die ursprüngliche Studie wurde vor 30 Jahren abgeschlossen, und einige der damaligen Probanden haben inzwischen möglicherweise eigene Familien gegründet, was eine große Stichprobe für die genetische Forschung bietet.

„Eines unserer Anliegen ist es, die Umwelteinflüsse von den genetischen Einflüssen zu trennen, wenn wir darüber nachdenken, wie ein Kind Sprache erlernt“, sagte Michaelson und wies darauf hin, dass Kinder, die in einem sprachlich reichhaltigen Umfeld aufwachsen, möglicherweise über bessere Sprachfähigkeiten verfügen. „Anhand dieser Familienstruktur hoffen wir, die direkten genetischen Auswirkungen auf die Sprache von dem zu unterscheiden, was Forscher als ‚genetische Prägung‘ bezeichnen – also den Einfluss der Gene der Eltern auf das Umfeld, das sie für ihre Kinder schaffen.“

Quellenhinweis:

Ancient regulatory evolution shapes individual language abilities in present-day humans | Science Advances. Casten, L.G., Koomar, T., Thomas, T.R., Koh, J.-Y., Hofammann, D., Thenuwara, S., Momany, A., O’Brien, M., Murray, J.C., Tomblin, J.B. and Michaelson, J.J. 22^nd April 2026.