Human language is still today one of the most complex aspects of cognition to study and understand. What are the biological bases that allow a child to acquire at least one language only by being exposed to it? When did this ability emerge in the human species? Which genes and molecular processes are involved? How the competence of a language is implemented at the neural level? These are some of the questions that linguists have, psychologists, biology, paleoanthropologists and neuroscientists have been asking themselves for at least half a century [1].

In the second half of the 90s in some members of a British family, the so-called "KE family", A rare inherited genetic mutation has been identified, subsequently localized in the gene FOXP2, which plays an important role in brain development by regulating the activity of other genes; this mutation caused disturbances in both production and understanding of language [2]. Although at the time non-specialist journalism hailed the study as the "discovery of the gene for language", to date it is clear that such a complex trait cannot be determined by a single gene, but that it emerges from the interaction of an extensive and very intricate network.

However, the discovery was of great importance, and has the merit of having identified a starting point and having inaugurated a genetic approach to the problem, sia per quanto riguarda fenotipi patologici negli umani, sia per l’utilizzo di modelli animali. Successivamente a questa scoperta, indeed, si è iniziato anche a studiare il comportamento, la neurobiologia e la genetica di altri animali per fare luce su aspetti del linguaggio umano. Chiaramente, nessuna specie possiede un linguaggio come il nostro, ma lo studio comparativo può fornire informazioni utili per far avanzare la nostra comprensione.

Taeniopygia guttata (Alex Antal©)

Tra gli animali più studiati in relazione a FOXP2 c’è il diamante mandarino (Taeniopygia guttata). Questa specie fa parte degli uccelli ‘vocal learner’, specie aviarie che presentano un comportamento vocale molto complesso che viene acquisito durante il primo periodo post-natale, similmente a come un bambino acquisisce il linguaggio orale; nel caso di mancata esposizione al canto di un esemplare della stessa specie, questa abilità non si sviluppa in modo corretto e risulta inefficiente, con sequenze vocali “sbagliate”. Questo ha un parallelismo con l’acquisizione del linguaggio nei bambini: se nel periodo critico il bambino non viene esposto a una lingua, lo sviluppo del linguaggio è compromesso e solo parzialmente recuperabile successivamente. Questo ha portato a studiare FOXP2 nel diamante mandarino e in altri uccelli ‘vocal learner’, e si è scoperto che la proteina è presente in misura maggiore durante la fase di apprendimento in un’area del cervello degli uccelli chiamata Area X, necessaria per lo sviluppo di questo comportamento [3].

Rousettus aegyptiacus (Serge Malevanny©)

È in questo contesto che si inserisce lo studio di alcune specie di pipistrelli (Chiroptera) [4]. Si pensa infatti che circa metà delle 18 famiglie di pipistrelli siano ‘vocal learner’, un comportamento presente in pochi mammiferi (cetaceans, elefanti e pinnipedi – foche e leoni marini; tra i primati, ad oggi l’essere umano sembra essere l’unico). Data la facilità con cui possono essere tenuti in laboratorio, i pipistrelli permettono quindi per la prima volta di studiare le basi genetiche dell’apprendimento vocale nei mammiferi. I chiroptera infatti utilizzano un complesso sistema di vocalizzazioni, sia per la comunicazione che per la navigazione. Come per gli umani, il loro cervello possiede aree altamente specializzate nell’elaborazione di informazione uditiva. They are also highly social animals, and vocal learning is closely linked to the interaction between puppy and mother. The puppies, Furthermore, in the early stages of vocal learning, exhibit an extraordinarily close behavior to barking in newborns (that is, the typical pre-linguistic production that emerges from the sixth-seventh month of age, characterized by the repetition of very simple syllables). Another feature that makes the study of animal communication relevant for human communication is the 'turn-taking': during a conversation, indeed, 'shifts' are respected; this is also the case in other species, including bats.

These species therefore represent an important source of new information on a behavior that appears to be quite rare in nature. Researchers are already moving in this direction: around 14 last November, during the latest meeting of the Society for Neuroscience held in San Diego, California, Sonja Vernes of the Department of Language and Genetics of the Max Planck Institute for Psycholinguistics in Nijmegen, Netherlands, announced a new project, called Bat 1K. The aim is to map the genome beyond 1000 species of bats to better understand this animal, and thus also shed light on the evolution of vocal learning in mammals [5].

Although therefore there is no system in the animal kingdom analogous to human language, animal models are proving to be increasingly important for understanding the biological basis and the evolutionary history of at least some of the aspects that are part of our capacity, in a highly interdisciplinary and comparative approach.

References

[1] boeckx (2013). Biolinguistics: forays into human cognitive biology. Journal of Anthropological Sciences. [https://goo.gl/2tbjVO (PDF)]

[2] Lai et al. (2001). A forkhead-domain gene is mutated in a severe speech and language disorder. Nature. [https://goo.gl/2iovNe]

[3] Haesler et al. (2004) FoxP2 Expression in Avian Vocal Learners and Non-Learners. The Journal of Neuroscience. [https://goo.gl/gX0Brp]

[4] Vernes (2016). What bats have to say about speech and language. Psychonomic Bulletin & Review. [https://goo.gl/wcnWH9]

[5] “Geneticists hope to unlock secrets of bats’ complex sounds”, Nature News, 18 November 2016. [https://goo.gl/Qw0NvI]