No hay duda de que antes de que aparecieran los modelos de lenguaje de la inteligencia artificial, los humanos creíamos que éramos los únicos seres capaces de un lenguaje sofisticado. Esta capacidad, tampoco había duda, debía depender de algunos de nuestros genes, ya que son los genes los que capacitan para poseer determinadas habilidades o desempeñar ciertas capacidades. Entiéndeme bien: no es que la aparición de una nueva variante de un gen haga que esa capacidad aparezca así de pronto. No es eso. Sí es que algunas variantes de los genes que aparecen generación tras generación permiten que los organismos vayan adquiriendo capacidades nuevas que luego el entorno, mediante el proceso de selección natural, se encarga de potenciar o de hacer desaparecer. Es este proceso el que ha permitido la visión, o la audición, o la capacidad de volar o de correr a gran velocidad, y ha permitido igualmente la aparición de nuestra capacidad de hablar.

Desde hace décadas, los científicos estudian qué genes a lo largo de la evolución han sido los más importantes para que los humanos hablemos (en general, más de la cuenta). Hasta ahora, el principal candidato era el gen llamado FOXP2, del que he hablado en Quilo de Ciencia en varias ocasiones, la más reciente en un episodio de Quilo Vintage cuyo enlace verás en la página Web de este episodio de Quilo de Ciencia

Mutaciones que causan insuficiencia en el funcionamiento de FOXP2 conllevan una deficiencia en la producción del lenguaje hablado, al parecer debido a la incapacidad de poder realizar los movimientos musculares precisos en la cavidad bucal que son necesarios para la producción de un lenguaje articulado. Los humanos poseemos una variante del gen FOXP2 que no poseen otros animales relacionados con nosotros, en particular no la poseen chimpancés o gorilas. Esta aparente exclusividad humana hizo creer en un principio que esa variante de FOXP2 era la que nos capacitaba para hablar. En efecto, si eliminamos el gen FOXP2 de ratones de laboratorio, estos ven disminuida su capacidad para vocalizar y comunicarse con otros miembros de su especie. Si, al contrario, introducimos la variante FOXP2 humana en esos animales, estos vocalizan más de lo normal y de una manera diferente de los ratones normales. Estos estudios apuntaban, por consiguiente, a que el gen FOXP2 era el que nos hacía, al menos en parte, los humanos parlanchines que somos.

Sin embargo, estudios subsiguientes demostraron que los neandertales también poseían la misma variante FOXP2 que los humanos, por lo que esta no era exclusiva de nuestra especie. Mas aún: el estudio de las variantes del gen FOXP2 en algunas poblaciones de África, continente de donde salieron los ancestros de Homo sapiens que luego poblaron Eurasia, mostró que algunos africanos no poseen la variante de FOXP2 propia de las poblaciones euroasiáticas, sin que por ello se vea afectada su capacidad de producir lenguaje. Así pues, si bien FOXP2 es un gen importante para el lenguaje, y la variante mayoritaria en la población humana puede afectar a la forma en que los ratones emiten sus vocalizaciones, no parece por ello ser imprescindible para el lenguaje.

En este estado de cosas, la investigación de los genes que nos hacen humanos continuó avanzando. Gracias a los progresos en la secuenciación del DNA; y también a avances en bioinformática y ciencias de la información, se ha podido obtener y comparar la secuencia de especies humanoides, como neandertales y denisovanos, así como de gorilas, chimpancés, orangutanes y bonobos, las especies de simios superiores más relacionadas con nosotros. A partir de la comparación de esos genomas, se han identificado 61 genes cuyas variantes aparecen exclusivamente en la especie humana. Estas variantes causan la sustitución de un aminoácido por otro en las proteínas que son producidas por esos genes. Puesto que son las propiedades químicas de los aminoácidos las que permiten el plegamiento correcto en el espacio de las proteínas, y confieren también las propiedades de interacción de estas con otras moléculas, esas sustituciones de aminoácidos pueden probablemente ejercer un efecto en la función de las proteínas, inhibiéndola o potenciándola, o incluso haciendo aparecer una nueva función antes imposible.

Una de estas variantes génicas ha atraído mucho la atención de los científicos. Se trata de una variante del gen NOVA1, que produce una proteína que interacciona con el RNA en las neuronas y modula su función. Este gen funciona en intensidad muy elevada en las neuronas del sistema nervioso central de humanos y de ratones de laboratorio.

El descubrimiento de este gen sucedió, al principio de los años 90 del siglo XX, de forma algo curiosa, porque se identificó gracias al sistema inmunitario a pesar de ser un gen del sistema nervioso. Qué cosas pasan en ciencia. Resulta que NOVA1 se identificó como un antígeno del propio organismo, no de un organismo infeccioso, que generaba una enfermedad autoinmunitaria en el cerebro. La enfermedad, que se denominó POMA por sus iniciales en inglés, se manifiesta cuando se sufre de algún tipo de cáncer que, debido a su inestabilidad genética, pone en funcionamiento genes que no se encuentran funcionando en el tejido normal del que deriva el tumor y que normalmente solo deben funcionar en el tejido nervioso. Estos genes producen en el tumor proteínas inusuales que desencadenan una respuesta inmunitaria contra las células tumorales. La inflamación generada por la respuesta puede romper la barrera hematoencefálica y atacar así también al tejido nervioso, generando diversos problemas neurológicos. El estudio de los enfermos de POMA reveló que el antígeno contra el que el sistema inmunitario actuaba era NOVA1 y también otra proteína relacionada con él, llamada NOVA2. El trastorno autoinmunitario se caracteriza por una disfunción motora debido a una incorrecta inhibición de ciertas neuronas del mesencéfalo, lo que resulta en una hiperactividad muscular.

El descubrimiento de los efectos que generaba el ataque del sistema inmunitario sobre NOVA1 espoleó nuevos estudios. Se comprobó que la eliminación del gen NOVA1 de ratones de laboratorio generaba anomalías serias en la motilidad muscular que conducían a la muerte al poco de nacer. Estos estudios permitieron concluir que NOVA 1 desempeña una función crucial en el desarrollo neuronal y el control neuromuscular en los mamíferos.
¿Cómo ejercía NOVA1 esta importante función? Otra sorpresa esperaba al final de los estudios sobre los mecanismos moleculares en los que NOVA1 participaba. Resultó que NOVA1 no interaccionaba con otras proteínas, modificando su función. Tampoco interaccionaba con el DNA modificando de este modo el funcionamiento de los genes. No, NOVA1 interaccionaba con el RNA producido por ciertos genes neuronales y regulaba el procesamiento de los RNAs mensajeros inmaduros a RNAs maduros. El RNA maduro es el único capaz de ser traducido a proteínas funcionales, por lo que si el proceso de maduración no funciona correctamente estas no pueden producirse y nos encontramos, en realidad, en una situación similar a la de que si los genes no funcionaran.

Parecía pues indudable que la función de NOVA1 era fundamental en el desarrollo neuronal y la variante humana tal vez ejerciera un efecto particular no presente en las variantes del resto de los animales. Para comenzar a estudiarlo, se utilizaron los llamados organoides, los cuales intentan imitar, en parte, en un medio de cultivo artificial en el laboratorio, a ciertas estructuras tridimensionales de los órganos del organismo, entre ellos el cerebro. Los organoides pueden generarse en el laboratorio a partir de células madre iniciales y seguir su desarrollo y la formación de dichas estructuras.

Se generaron organoides neuronales con células madre en las que se había sustituido la variante humana de NOVA1 por la variante ancestral, la presente en los simios superiores. Se comprobó que los organoides mostraban cambios en su forma tridimensional y en las propiedades electrofisiológicas de sus neuronas. Así pues, la variante humana no es una variante neutra, es decir, no se trata de una variante que funciona igual que la variante ancestral, sino que mostraba un cambio de propiedades que afectaba al funcionamiento de las neuronas. Esto era muy, pero muy sorprendente, pero dejo la explicación de la sorpresa para el final.

Sea como sea, puesto que el gen NOVA1 tenía que ver con el desarrollo neuronal y el control neuromuscular en los mamíferos, y puesto que el control neuromuscular es fundamental para la generación del lenguaje, tal y como los estudios con FOXP2 habían demostrado, un grupo de investigadores decidió analizar los efectos que la variante humana de NOVA1 podría ejercer sobre las vocalizaciones de ratones de laboratorio genéticamente modificados de modo que se había sustituido su variante del gen NOVA1 por la variante humana.

Los estudios con estos ratones revelaron que la variante humana se unía al RNA con la misma intensidad que la variante ancestral. Sin embargo, los RNAs a los que se unía no eran exactamente los mismos y estaban relacionados con genes conocidos implicados en la emisión de sonidos vocales. Durante varios años tras este descubrimiento, los investigadores estudiaron el patrón de vocalizaciones emitidas por ratones con la variante humana o por ratones con su variante normal del gen NOVA1. Los estudios revelaron que tanto los recién nacidos de ambos sexos como los ratones macho adultos habían modificado sus vocalizaciones.

Los bebés de ratón emiten vocalizaciones ultrasónicas a sus madres, para estimular su atención y cuidado, vocalizaciones que los investigadores de esta conducta categorizan en cuatro letras: D, M, S y U. Pues bien, los ratones con la variante humana habían cambiado el patrón de emisión de estas «letras ultrasónicas». Se desconoce si este cambio ejerce o no un efecto en el cuidado dado por las madres a sus hijos.

Los machos de ratón adultos también emiten vocalizaciones para atraer a las hembras o conseguir su consentimiento para aparearse con ellas. Los ratones con la variante humana también «cantaban» a las hembras de manera diferente, aunque los estudios no indican si este cambio ejerce un impacto en su éxito reproductivo, o al menos amoroso.
Los investigadores decidieron también estudiar si la variante humana de NOVA1 era realmente exclusivamente humana o no. Confirmaron que, en efecto, los neandertales y los denisovanos, las dos especies de humanoides más relacionadas con la nuestra, extintas hace decenas de miles de años, no tenían nuestra variante. Analizaron también el genoma de 650.058 personas para comprobar si todas ellas tenían la misma variante. Los resultados indicaron que solo seis tenían la variante ancestral. Así pues, la variante humana es ciertamente humana, y solo algunos individuos parecen haber sufrido la mutación en una sola letra del DNA que revierte esa variante a la ancestral.

¿Y cuál es el efecto de esa mutación? Entramos aquí en un terreno más técnico, pero que es imprescindible abordar para que podamos comprender cómo solo unos pocos átomos de más o de menos en algunas proteínas pueden cambiar el curso de la evolución. El efecto de la mutación es cambiar un aminoácido llamado isoleucina, por otro llamado valina en la posición 197 de la proteína.

El cambio de un aminoácido por otro en las proteínas puede ejercer efectos muy importantes, sobre todo, cuando las propiedades químicas de los aminoácidos intercambiados son muy diferentes. Por ejemplo, el cambio de un aminoácido con carga positiva por otro con carga negativa puede impedir una interacción electrostática concreta o favorecer otras indeseadas, afectando gravemente al plegamiento de la proteína y a su función.

Sin embargo, no es eso lo que sucede aquí. La isoleucina solo se diferencia de la valina en tres átomos: uno de carbono y dos de hidrógeno. La isoleucina tiene esos tres átomos y la valina, no. Los tres átomos, además, solo alteran el tamaño del aminoácido, pero no le modifican las propiedades químicas, es decir, no modifican su carga o las afinidades de interacción con otras moléculas. Esta es la sorpresa a la que me refería antes. No obstante, este tipo de cambios, aunque parezcan menores, pueden alterar el microentorno estructural de una región clave de la proteína, como un sitio de unión o una superficie de interacción, afectando de forma inesperada su actividad biológica.

Por esta razón, esos tres átomos han podido ser, en parte, los causantes de que ahora, tras miles y miles de años de evolución, seamos tal vez capaces de hablar de ellos y de hablar gracias a ellos, y de comprender su importancia para nosotros, para nuestras vidas, nuestra sociedad y nuestra civilización.

Entonces, ¿podemos reducir todo a mera química? No creo que sea posible, pero estos estudios, además de revelarnos un nuevo gen implicado en el lenguaje humano, refuerzan la idea, no obstante ya aceptada por la ciencia, de que es en la química donde se encuentra la base de la vida y la base para la evolución de esta. Además, no hace falta mucho para cambiar esa química vital y espolear la evolución: unos pocos átomos aquí o allá pueden ejercer efectos gigantescamente desaforados. Tal vez no seamos química solamente, pero sin duda somos la química suficiente para construir civilizaciones que se interrogan a sí mismas. Y aquí estamos.

Referencias
Tajima, Y., Vargas, C.D.M., Ito, K. et al. A humanized NOVA1 splicing factor alters mouse vocal communications. Nat Commun 16, 1542 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56579-2
https://www.technologynetworks.com/genomics/news/researchers-discover-genetic-key-to-human-language-396274

Jorge Laborda 04/04/25