Sebuah penelitian yang diterbitkan baru-baru ini dari University of Iowa Health Care menunjukkan bahwa sebagian kecil DNA manusia berperan besar dalam kemampuan berbahasa. Para peneliti juga menemukan bahwa rangkaian genetik yang berpengaruh ini muncul sebelum manusia modern dan Neanderthal berpisah dari nenek moyang yang sama, sehingga mendorong asal usul biologi terkait bahasa lebih jauh ke masa lalu daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Jacob Michaelson, PhD, Profesor Psikiatri dan Ilmu Saraf Roy J. Carver di UI Roy J. dan Lucille A. Carver College of Medicine, mengatakan bahasa adalah salah satu ciri khas Homo sapiens. Banyak hewan berkomunikasi, namun manusia memiliki kemampuan luar biasa untuk menciptakan, beradaptasi, dan mengembangkan bahasa dengan cara yang tidak tertandingi oleh spesies lain.
Michaelson dan rekan-rekannya, termasuk penulis pertama Lucas Casten, PhD, yang sekarang menjadi peneliti pascadoktoral di Institut Psikiatri Max Planck di Munich, Jerman, mulai mempelajari bagaimana perkembangan bahasa manusia mungkin dipengaruhi oleh elemen pengatur genetik yang dikenal sebagai wilayah evolusi cepat nenek moyang manusia (HAQER).
“Apa yang kami lihat adalah bagaimana bagian yang sangat kecil dari genom dapat memberikan pengaruh yang sangat besar, tidak hanya pada siapa kita sebagai suatu spesies, tetapi juga pada siapa kita sebagai individu,” kata Michaelson, sambil mencatat bahwa HAQER hanya berjumlah kurang dari sepersepuluh persen genom tetapi memiliki dampak sekitar 200 kali lebih besar pada kemampuan berbahasa dibandingkan wilayah genom lainnya.
Menurut para peneliti, wilayah DNA ini membantu membangun “perangkat keras” biologis otak, sementara bahasa itu sendiri berfungsi sebagai “perangkat lunak”.
DNA kuno dan asal usul bahasa
Hasilnya, dipublikasikan di Kemajuan ilmu pengetahuandidasarkan pada penelitian yang dimulai pada tahun 1990an. Saat itu, Bruce Tomblin, PhD, yang kini menjadi profesor emeritus di Departemen Ilmu Komunikasi dan Gangguan UI, sedang mempelajari kemampuan bahasa 350 mahasiswa Iowa.
Tomblin dengan cermat mendokumentasikan kemampuan bahasa setiap siswa dan mengumpulkan sampel air liur, melestarikan DNA yang dapat dianalisis di masa depan. Bertahun-tahun kemudian, laboratorium Michaelson melakukan pengurutan genetik melalui penelitian yang didanai NIH, sehingga memungkinkan untuk menguji hubungan antara perbedaan DNA dan variasi kemampuan berbahasa.
Saat para peneliti mengeksplorasi data, mereka menjadi tertarik pada peran HAQER yang lebih luas dalam komunikasi manusia.
Ini adalah wilayah pengatur yang bertindak seperti tombol volume pada gen,” kata Michaelson, seraya menambahkan bahwa temuan ini dengan cepat dikaitkan dengan penelitian penting lebih dari 20 tahun lalu yang mengidentifikasi gen FOXP2, sebuah faktor transkripsi, yang awalnya dianggap memainkan peran utama dalam gangguan bahasa. “Jadi jika HAQER itu seperti kenop volume yang bisa diputar, FOXP2 adalah salah satu tangan yang memutar kenop volume tersebut.”
Untuk mengukur pengaruh HAQER dengan lebih baik, para peneliti menciptakan Evolutionary Stratified Polygenic Score (ES-PGS), sebuah alat yang memisahkan efek genetik berdasarkan kapan efek tersebut muncul selama evolusi. Dengan menggunakan genetika komputasi, tim menelusuri pengaruh genetik selama sekitar 65 juta tahun sejarah evolusi.
Ciri-ciri genetik yang dimiliki Neanderthal
Analisis mengungkapkan bahwa “tombol volume” genetik ini sudah ada pada Neanderthal dan bahkan mungkin sedikit lebih menonjol dibandingkan manusia modern.
Bagi para peneliti, ini adalah penemuan yang sangat penting karena menunjukkan bahwa HAQER adalah inovasi biologis kuno yang terkait dengan bahasa. Kaitan ini tetap ada meskipun ada kemungkinan bahwa Neanderthal berbeda secara signifikan dari manusia modern dalam banyak aspek kognisi.
“Aspek HAQER ini, sebuah fragmen genom, relatif tetap konstan, bahkan ketika aspek lain semakin berkembang sehingga membuat manusia modern semakin cerdas,” kata Michaelson. “Kita dapat mengatakan bahwa manusia setidaknya memiliki ‘perangkat keras’ untuk bahasa lebih awal dari yang kita perkirakan sebelumnya.”
Michaelson mencatat bahwa bukti arkeologis telah menunjukkan bahwa Neanderthal memiliki budaya, organisasi sosial, dan perilaku yang kompleks. Dikombinasikan dengan penemuan genetik baru, pengamatan ini menunjukkan dengan kuat bahwa suatu bentuk komunikasi canggih mungkin sudah ada jauh sebelum manusia modern muncul.
Hasilnya juga menimbulkan pertanyaan penting. Jika HAQER sangat bermanfaat bagi bahasa, mengapa mereka berhenti berubah dan tidak terus berkembang?
Kompromi yang terus berkembang
Para peneliti yakin jawabannya melibatkan proses yang disebut seleksi seimbang.
Ketika sinyal genetik yang terkait dengan kemampuan kognitif lainnya terus berkembang, pengaruh HAQER tampaknya telah mencapai puncaknya. Menurut tim, wilayah genetik ini mendukung perkembangan otak janin sehingga juga meningkatkan ukuran otak dan tengkorak.
Namun, sebelum adanya pengobatan modern, ada batasan seberapa besar kepala bayi sebelum persalinan menjadi sangat sulit bagi ibu dan anak. Ukuran kepala yang lebih besar secara signifikan dapat meningkatkan risiko kematian saat melahirkan.
“Kami berpikir bahwa manusia purba mengeksploitasi jalur ini sepenuhnya untuk mengembangkan jenis otak yang dapat menjadi wadah untuk bahasa dan mereka mencapai batas tersebut cukup awal, dan kemudian tetap stabil, sementara aspek genetika lain yang meningkatkan perkembangan otak untuk kecerdasan yang lebih tinggi namun tidak secara langsung mempengaruhi ukuran otak janin, terus berkembang,” kata Michaelson.
Dengan kata lain, evolusi manusia mungkin telah mencapai titik di mana perbaikan lebih lanjut dalam bahasa pendukung “perangkat keras” biologis akan menimbulkan dampak yang terlalu besar terhadap kelangsungan hidup ibu dan anak.
Memisahkan genetika dari lingkungan
Tim berencana untuk terus mengeksplorasi pertanyaan-pertanyaan ini dengan menggunakan kelompok peserta yang sama yang awalnya dipelajari oleh Tomblin.
Karena penelitian ini dimulai sekitar tiga puluh tahun yang lalu, banyak dari peserta kini memiliki anak dan keluarga sendiri. Hal ini menciptakan peluang berharga untuk mempelajari bagaimana kemampuan berbahasa dibentuk oleh genetika yang diwariskan dan pengaruh lingkungan.
“Salah satu hal yang menarik bagi kami adalah memisahkan masukan lingkungan dari masukan genetik, ketika Anda berpikir tentang bagaimana seorang anak menguasai bahasa,” kata Michaelson, sambil mencatat bahwa anak-anak yang dibesarkan di lingkungan yang kaya akan bahasa mungkin menunjukkan kemampuan bahasa yang lebih tinggi. “Dengan menggunakan struktur keluarga ini, kami berharap dapat memisahkan efek genetik langsung pada bahasa dan apa yang para peneliti sebut sebagai ‘pendidikan genetik’, yaitu genetika orang tua yang memengaruhi lingkungan yang mereka ciptakan untuk anak-anak mereka.”
Michaelson mengatakan Universitas Iowa memiliki alat statistik canggih yang dapat membantu peneliti membedakan kontribusi lingkungan terhadap pembelajaran bahasa dan pengaruh genetik. Pengetahuan tersebut dapat mempunyai aplikasi klinis yang penting.
Untuk melanjutkan pekerjaan ini, Michaelson dan Kristi Hendrickson, PhD, profesor ilmu komunikasi dan gangguan, mengajukan proposal hibah untuk mendukung tahap penelitian berikutnya.
Selain Michaelson, Casten dan Tomblin, tim peneliti termasuk peneliti UI saat ini dan mantan Dabney Hofammann, Savantha Thenuwara, Allison Momany, Marlea O’Brien, Jeffery C. Murray dan Tanner Koomar (sekarang di Recursion Pharmaceuticals). Taylor R. Thomas dari Genomic Research Center di Massachusetts General Hospital dan Jin-Young Koh dari University of Maryland juga berkontribusi dalam penelitian ini.
Penelitian ini sebagian didanai oleh hibah dari Institut Nasional Ketulian dan Gangguan Komunikasi Lainnya dan Institut Nasional Ilmu Kedokteran Umum, keduanya merupakan bagian dari Institut Kesehatan Nasional, serta Roy J. Carver Charitable Trust.
