Una única proteína pudo impulsar la aparición del lenguaje humano

Así las cosas, un equipo de científicos de la Universidad Rockefeller, de Nueva York, ha encontrado una nueva e intrigante evidencia genética: la variante de una proteína que se encuentra solo en Homo sapiens y que podría haber ayudado a la aparición del lenguaje hablado. En un estudio recién publicado en 'Nature Communications', y bajo la dirección de Robert Darnell y Yoko Tajima, los investigadores descubrieron que, al introducir en ratones esta variante exclusivamente humana de la proteína NOVA1, conocida por ser crucial para el desarrollo de neuronas, se alteraban las vocalizaciones de los roedores mientras se llamaban entre sí.

El estudio también confirmó que esa variante en particular no está presente en neandertales y denisovanos, humanos arcaicos que se cruzaron con nuestros antepasados, tal y como lo demuestra la herencia genética de esas especies que aún permanece en muchos humanos actuales. «Este gen -explica Darnell- es parte de un cambio evolutivo radical en los primeros humanos modernos e insinúa posibles orígenes antiguos del lenguaje hablado. NOVA1 puede ser, efectivamente, un 'gen del lenguaje' humano, aunque ciertamente es sólo uno de muchos cambios genéticos específicos que muestran los humanos».

Nuestras capacidades lingüísticas son el resultado de una larga serie de adaptaciones anatómicas del tracto vocal, y también de la acción de nuestras intrincadas redes neuronales. Sin embargo, la genética subyacente a esta importante capacidad humana nunca se ha entendido del todo bien. Creemos, por ejemplo, que un teórico impulsor genético del lenguaje es el gen FOXP2, que codifica un factor de transcripción involucrado en el desarrollo temprano del cerebro. De hecho, las personas con mutaciones en este gen exhiben graves defectos del habla, incluida la incapacidad para coordinar los movimientos de los labios y la boca con el sonido.

Además, nuestra especie cuenta en FOXP2 con una serie de variaciones de aminoácidos que no existen en otros primates o mamíferos, aunque sí en los neandertales, lo que sugiere que la variante surgió en un ancestro común de ambos linajes humanos. Sin embargo, algunos de estos hallazgos en FOXP2 son objeto de disputa, y su función en el desarrollo del lenguaje humano sigue sin estar clara. Y ahí es precisamente donde encaja NOVA1, que surge como un nuevo candidato a desempeñar ese papel.

El gen FOXP2, en efecto, produce una proteína, clonada y caracterizada por primera vez en 1993 por el propio Darnell, que es específica de las neuronas y que resulta clave para el desarrollo del cerebro y el control neuromuscular. La proteína se encuentra de forma virtualmente idéntica en una amplia franja de la biosfera, desde mamíferos hasta aves, pero no en humanos. En cambio, nosotros sí que tenemos nuestra propia forma única, caracterizada por un solo cambio de un aminoácido en la posición 197 (I197V) en la cadena de proteínas.

Por supuesto, según señala la autora principal Yoko Tajima, I197V no es la única sustitución de aminoácidos que distingue a los humanos modernos de otros organismos. Y algunas de ellas podrían, también, ser necesarias para el desarrollo del cerebro. «Tales cambios -dice Tajima- pueden haber jugado papeles importantes en la adquisición de características que han contribuido a la aparición, expansión y supervivencia del Homo sapiens».

Darnell, pues, lleva investigando NOVA1 desde principios de la década de 1990, cuando él y sus colegas lo identificaron por primera vez como el desencadenante de un trastorno neurológico autoinmune llamado POMA, que puede causar disfunción motora extrema. Recientemente, sin embargo, se han comenzado a identificar también casos en los que las variantes genéticas de NOVA1 se asocian a dificultades del lenguaje. «Entender NOVA1 -dice Darnell- ha sido el mayor esfuerzo de toda mi carrera».

En el estudio actual, los investigadores recurrieron a las herramientas de edición de genes para reemplazar la proteína NOVA1 común, presente en ratones, con la variante humana I197V. Luego, utilizaron técnicas avanzadas para identificar los sitios de unión de NOVA1 en el cerebro medio del ratón.

El primer descubrimiento notable fue que la variante humana no tuvo impacto alguno en el desarrollo neuronal o el control motor. Es decir, que operaba exactamente igual a la que había reemplazado. ¿Pero qué estaba haciendo entonces? El segundo hallazgo significativo dio una pista a los científicos: los sitios de unión que se vieron sustancialmente afectados por la variante humana de la proteína se encontraban en genes relacionados con la vocalización.

«Pensamos, 'wow' -dice Darnell. No esperábamos eso. Fue uno de esos momentos realmente sorprendentes en la ciencia». Después, el laboratorio de Darnell unió sus fuerzas a las del Laboratorio de Neurogenética del Lenguaje de Rockefeller, dirigido por Erich D. Jarvis, quien estudia los mecanismos moleculares y genéticos que subyacen al aprendizaje vocal.

Durante los años siguientes, ambos laboratorios investigaron el impacto en las vocalizaciones de ratones de varias edades en diferentes contextos. Y encontraron patrones vocales alterados entre crías de ambos sexos y machos adultos. «Todos los ratones bebés -señala Darnell- emiten chillidos ultrasónicos a sus madres, y los investigadores del lenguaje clasifican los diversos chillidos como cuatro 'letras': S, D, U y M. Descubrimos que los chillidos emitidos por ratones con la variante I197V específica de los humanos, eran diferentes de los de los ratones de tipo salvaje. Algunas de las 'letras' habían cambiado».

Los investigadores también encontraron patrones similares al estudiar las llamadas de apareamiento de ratones macho adultos al ser expuestos a hembras en celo. Esos ratones, dice Darnell, 'hablaban' de un modo diferente a las hembras. «Resulta fácil imaginar cómo tales cambios en la vocalización podrían tener un profundo impacto en la evolución».

La influencia potencial de I197V en la evolución humana se convirtió en el siguiente objetivo de los científicos. Para confirmar que la variante no se encontraba en nuestros parientes humanos más cercanos, Darnell y su equipo compararon ocho genomas humanos con tres genomas de neandertales y uno de denisovano. Tal y como se esperaba, ambos parientes arcaicos, de quienes se cree que nos separamos hace unos 250.000-300.000 años, tenían la misma proteína NOVA1 que todos los animales no humanos.

Más tarde, examinaron 650.058 genomas humanos modernos en la base de datos dbSNP, un catálogo de variaciones de secuencias cortas extraídas de personas de todo el mundo. Si existiera una alternativa a I197V, sin duda se encontraría ahí. Pero resultó que de esas 650.058 personas, todas menos seis, que tenían la variante arcaica, poseían la variante humana.

«Nuestros datos -prosigue Darnell- muestran que una población ancestral de humanos modernos en África desarrolló la variante humana I197V, que luego se volvió dominante, quizás porque confería ventajas relacionadas con la comunicación vocal. Esa población luego salió de África y se extendió por todo el mundo».

La investigación, por supuesto, aún no ha terminado, y en el futuro el laboratorio de Darnell investigará cómo NOVA1 regula la función del lenguaje. «Creemos -afirma por su parte Tajima- que comprender estos problemas proporcionará información importante sobre cómo opera el cerebro durante las comunicaciones vocales, y cómo su desregulación conduce a ciertos trastornos. Nuestro descubrimiento podría tener relevancia clínica de muchas maneras, que van desde trastornos del desarrollo hasta enfermedades neurodegenerativas».