Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

¿Por qué hablamos?

¿Por qué hablamos?
Ilustración :: IKER AYESTERÁN

Según Carmen Conde (1907-1996), la gran maestra, poeta y narradora cartagenera, “El lenguaje es lo más humano que existe. Es un privilegio del hombre... Cada palabra lleva consigo una vida, un estado, un sentimiento”. Somos la única  especie con lenguaje, por lo que hemos de preguntarnos cómo está inserto en la biología humana y es parte de la evolución humana y no una "invención cultural" cualquiera. ¿Cómo se originó el lenguaje humano?

ANATOMÍA Y GENOMA
Compartimos con el chimpancé y otros primates un porcentaje abrumador del genoma, del ADN, pero poseemos diferencias muy significativas, entre ellas nuestra capacidad de hablar. ¿Por qué? Desde el punto anatómico, esos primates carecen en la laringe y la boca del fino control neuronal necesario para articular palabras. ¿Por qué?. El conocimiento de la secuencia del genoma de las diferentes especies está ofreciendo algunas respuestas a que intentan explicar situaciones complejas como esta y que podrán ayudar a comprender y paliar en un futuro próximo ciertas patologías relacionadas con el habla como los fenómenos de afasia y autismo.

La afasia, término acuñado en 1864 por el médico francés Armand Trousseau, es la pérdida de capacidad de producir y/o comprender el lenguaje. Hasta ahora los desórdenes en la expresión verbal humana han sido objeto de intensos estudios científicos, pero con escaso éxito dada la gran dificultad para abordar el tema desde un punto de vista molecular y celular. Fue Paul Broca, un brillante anatomista francés hijo de un cirujano de los ejércitos de Napoleón, quien hacia 1860 demostró que la afasia se debía a lesiones en la parte inferior de la tercera convolución frontal del hemisferio cerebral izquierdo, lo que ahora se conoce como área de Broca. Actualmente se sabe que existen otras áreas cerebrales que dan lugar a otros tipos de afasia además de la motora o afasia de Broca. Aunque de apariencia similar, los hemisferios cerebrales se especializan en funciones diferentes, y entre las más conocidas está la especialización del hemisferio izquierdo en el desarrollo del lenguaje verbal.

FOXP2
Recientemente, en este mes de noviembre, en la revista Nature, un grupo de investigadores del programa de neurogenética de distintos centros de EEUU, encabezados por el Prof. Geschwind, ha publicado un importante avance sobre la base genética del lenguaje, reafirmando el papel crítico de un gen llamado FOXP2.

Este gen ya fue descrito y relacionado con el lenguaje por grupos europeos del Instituto Max Planck y del Wellcome Trust Center a comienzos del actual milenio, posee la información para sintetizar una proteína que regula la expresión de otros genes (por tanto se trata de lo que se conoce como un factor de transcripción) con importantes funciones en el desarrollo del cerebro. La secuencia de aminoácidos de la proteína FOXP2, la codificada por el gen,  ha permanecido altamente conservada durante millones de años, en la evolución de todos los mamíferos, hasta llegar prácticamente inalterada a los primates, ancestros comunes del hombre y el chimpancé.

En ese momento evolutivo, el gen sufrió una evolución acelerada que se tradujo en el cambio de 2 aminoácidos (N303 y S325) en la proteína codificada y ello tuvo lugar en un periodo coincidente con el que presumiblemente se produjo la adquisición de la capacidad de hablar.  Es curioso que en principio los cambios parecen pequeños pues afectan solo a 2 aminoácidos de los 615 que contiene la proteína y, además, esos cambios son de conocidos como conservativos, ya que en ellos un aminoácido es sustituido por otro bastante parecido. Sin duda, esos cambios dan dar lugar a modificaciones muy sutiles en la interacción entre la proteína FOXP2 y el ADN del genoma que son poco importantes en el desarrollo general del cerebro, pero muy trascendentes  para la neuroanatomía de la laringe y boca y, por ende, para la capacidad de hablar. No sin razón el investigador Simón E. Fisher califica al gen FOXP2 como una ventana molecular del habla y del lenguaje humano.

FUNCIONES
¿Cuál es la función de ese gen FOXP2?. Se ha realizado la introducción de FOXP2hum y FOXP2chim (las variantes del gen humana y del chimpancé) en cultivos de neuronas humanas y por la técnica denominada de microarray se han investigado las diferencias de las respectivas respuestas genéticas producidas. En total existen cambios en la expresión de 116 genes, 61 de los cuales se expresan más (es decir se leen más y dan más producto, es decir más cantidad de las proteínas específicas codificadas por ellos) y 55 se expresan menos. Los controles adecuados muestran que estas acciones diferenciales son reales y reproducibles y que el patrón de expresión diferencial de estos cultivos de neuronas humanas con el gen FOXP2 humano o de chimpancé es muy coincidente al encontrado comparando cerebros adultos de humanos y chimpancés.

De los 116 genes afectados, ¿cuales son los de mayor interés y que función realizan?. Ese análisis también ha sido abordado por el Prof. Geschwind.  Al menos 2 de ellos (DLX5 y SYT4) son de los llamados genes “hub” muy importantes en el desarrollo cerebral y el control de las redes de interconexiones neuronales. La palabra anglosajona “hub” se puede traducir como “centro de distribución” y se usa en  la aviación comercial para designar un aeropuerto grande del que salen y al que llegan vuelos de larga distancia que se realizan mediante aviones de gran capacidad. Estos aeropuertos “hub” tienen también enlaces con ciudades más pequeñas, que son servidas con aviones de tamaño menor, y horarios de vuelo adaptados para facilitar las conexiones. Este símil aéreo que ilustra la importancia de los genes “hub” en la coordinación de las capacidades cerebrales más propias del ser humano, caso del lenguaje. Otros genes de 116 afectados por el FOXP2, son el FGF14 y PPP2R2B que tienen un papel esencial en la función del cerebelo y su contenido en sustancia gris, aspectos necesarios para funciones de coordinación motórica.

En conjunto, es obvio que la capacidad de hablar no es unigénica, no depende de un solo gen, pero que el gen FOXP2 afecta a un alto número de genes que controlan el desarrollo y la función cerebral. Los autores del estudio proponen que FOXP2 controla un conjunto de genes de importancia en el circuito de capacitación para vocalizar y generar un lenguaje, y que los 2 cambios aminoacídicos reseñados fueron positivamente seleccionados por una presión genuinamente darwiniana en la evolución del cerebro humano.

Estos datos reafirman y dan valor a lo que  hace casi 35 años King y Wilson postularon antes de conocer detalles de secuencias genómicas: “las diferencias fenotípicas entre el hombre y el chimpancé no pueden explicarse por meras diferencias entre sus secuencias en el ADN,  sino por diferencias en la regulación de la expresión de un genoma casi común”. Pero también para en plena era de la genómica recordar al viejo sueño del Nobel biofísico alemán Delbrück (1906-1981) y de otros muchos biólogos moleculares y neurólogos de conseguir correlacionar las capacidades intelectuales humanas con moléculas y genes concretos.

El autor del artículo de divulgación científica “Por qué hablamos?” es el profesor Francisco Solano Muñoz (Cartagena, 1954) catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Murcia.  A lo largo de sus proyectos y líneas de investigación el prof. Solano muestra un interés especial en la profundización sobre las relaciones estructura-función de las proteínas y enzimas. Fundamentalmente trabaja en modelos donde existen MELANINAS como epidermis de anfibios y mamiferos, melanomas de raton, epitelio retinal pigmentado, oido interno, neuromelaninas derivadas de catecolaminas y microorganismos pigmentados.