¿Qué cambios genéticos nos hicieron una especie única?
Un estudio identifica dos «saltos» regulatorios en el genoma humano que podrían explicar el surgimiento de la memoria, el lenguaje y la creatividad. No heredamos nuevos genes, sino nuevas formas de activarlos.
Por Enrique Coperías
Un salto evolutivo en el cerebro humano. Imagen conceptual de la transformación genética que dio lugar a la inteligencia humana: de nuestros ancestros primates a una mente capaz de lenguaje, memoria y creatividad, guiada por cambios en la regulación del ADN. Imagen generada con DALL-E
¿Qué nos hace humanos? Es esta una pregunta tan antigua como la propia ciencia. Un enigma que ha fascinado a genetistas, filósofos y antropólogos durante siglos. Ahora, una nueva investigación científica ofrece una respuesta inesperada: nuestra inteligencia no se explica tanto por los genes que tenemos, sino por cómo los regulamos.
Un equipo de científicos de la Academia China de Ciencias, en Pekín (China), ha descubierto que ciertos saltos evolutivos en regiones reguladoras del ADN podrían haber sido decisivos en el surgimiento de la inteligencia humana.
En un artículo publicado en Quantitative Biology, los autores identifican dos momentos críticos en la evolución de los homínidos en los que el control de la actividad genética cambió bruscamente, lo que generó una arquitectura cerebral distinta de la de otros primates.
Genes casi idénticos, capacidades radicalmente diferente
Los seres humanos compartimos el 98,77% del ADN con los chimpancés. A simple vista, la diferencia parece minúscula. Pero nuestras capacidades cognitivas, como el lenguaje simbólico, el pensamiento abstracto, la cooperación a gran escala y la música, no tienen parangón en el reino animal. ¿Cómo explicar esa enorme brecha?
La respuesta podría estar en lo que los genetistas conocen como elementos reguladores en cis, secuencias de ADN que no codifican o fabrican proteínas, pero que controlan cuándo, dónde y cuánto se activa cada gen.
Utilizando herramientas de análisis matemático de gran precisión, los investigadores construyeron lo que llaman matrices de frecuencia de elementos cis-regulatorios (CREF), una especie de mapa del sistema de control genético de una especie.
¿Para qué sirve el CREF?
Recordemos que el enfoque CREF (siglas en inglés de Cis-Regulatory Element Frequency) es una herramienta que ayuda a entender cómo se activan o desactivan los genes en el ADN. Lo que hace es contar cuántas veces aparecen ciertas señales de encendido o apagado cerca del inicio de cada gen, como si midiera cuántos interruptores tiene cada uno.
Para organizar esa información, CREF construye una tabla o matriz. en la que cada fila representa un gen; cada columna, un tipo de señal o interruptor; y cada casilla indica cuántas veces aparece esa señal en ese gen. Después, los científicos aplican un método matemático para reducir la complejidad de esa tabla y descubrir patrones ocultos, llamados módulos regulatorios.
Estos patrones les permiten ver cómo se regulan los genes en conjunto, compararlos entre distintas especies y detectar si hubo cambios bruscos o saltos en la forma en que funcionan estos sistemas.
Pues bien, al comparar estas matrices CREF entre humanos, chimpancés, bonobos y gorilas, Lei M. Li, autor principal del estudio, y sus colegas Xiaojie Li y Jianhui Shi encontraron que la mayoría de los patrones regulatorios eran muy similares. Sin embargo, en dos módulos concretos —el cuarto y el noveno—, el cerebro humano parece haber seguido un camino distinto.
En el estudio, los autores analizan los primeros 10 módulos de cada una de las cuatro especies. Cada módulo es como un bloque funcional que agrupa:
✅ un conjunto de genes que tienden a estar regulados de forma parecida y
✅ un conjunto de motivos reguladores que tienden a controlar esos genes.
Dos saltos decisivos del «Homo»
Los autores denominan a estos cambios saltaciones, en referencia a las transiciones de fase que ocurren en física cuando un sistema pasa de un estado a otro, como el agua al hervir. En lugar de seguir una evolución gradual, estos saltos sugieren una reconfiguración repentina del sistema regulador de los genes.
El primer salto, en el cuarto módulo, se relaciona con funciones como la memoria a largo plazo; el desarrollo del oído interno, que es clave para el lenguaje y la música; el comportamiento social; y distintas formas de aprendizaje visual y observacional.
Por su parte, el segundo salto, en el noveno módulo, está vinculado a procesos más avanzados, como la plasticidad sináptica, el aprendizaje asociativo, la regulación emocional y la actividad de neurotransmisores como la serotonina y el GABA, fundamentales para la cognición, el estado de ánimo y la protección neuronal.
Neuronas humanas. Cortesía: Dr. Saikat Ghosh / National Institutes of Health (NIH) / NICHD / Nikon Small World
Elementos clave en la reprogramación cerebral
Una de las claves del hallazgo radica en los elementos llamados Alu y SVA, fragmentos de ADN móviles que pueden insertarse en distintas zonas del genoma. En los seres humanos, estas secuencias parecen haber multiplicado el número de motivos regulatorios en regiones clave del ADN, contribuyendo así a la reprogramación del cerebro.
Algunos genes humanos con inserciones específicas de estos elementos —y ausentes en los otros primates— están directamente implicados en la organización neuronal, la memoria, el aprendizaje y la diferenciación cerebral. Entre ellos figuran el gen BSG, asociado al autoevitamento dendrítico —un mecanismo por el cual las ramas de una misma neurona evitan tocarse entre sí, lo que permite que se extiendan de forma eficiente—; el gen VDAC3, vinculado al aprendizaje; y el gen MGAT4C, relacionado con los trastornos cognitivos.
Además, varios factores de transcripción —proteínas reguladoras que se unen al ADN para activar o desactivar genes— aparecen destacados en estos módulos humanos. Entre ellos, cabe citar el EGR1, el SP1 y el IKAROS, todos implicados en la memoria, la plasticidad sináptica y el desarrollo cortical.
Una orquesta genética con nueva partitura
En palabras de Li, «este descubrimiento sugiere que la inteligencia humana no surgió simplemente de más genes o mejores proteínas, sino de una profunda reestructuración en el modo en que nuestros genes son dirigidos». Y lo compara con una orquesta sinfónica:
«Es como si la orquesta genética hubiera cambiado de director y de partitura, dando lugar a una sinfonía cognitiva nueva, con movimientos dedicados al lenguaje, la cooperación, la imaginación y la creatividad».
Los investigadores destacan que estos cambios pudieron haber ocurrido relativamente rápido, a escala evolutiva, gracias a la acción combinada de elementos móviles como el Alu y el SVA. Este mecanismo de saltación evolutiva ofrece una alternativa a la visión gradualista de la evolución darwiniana, al menos en lo que se refiere al control regulador del genoma.
Patrones genéticos ocultos que salen a la luz
El estudio no solo proporciona una hipótesis sólida sobre el origen de la inteligencia humana, sino que también propone un nuevo marco matemático para estudiar la evolución genómica. Al combinar análisis estadístico, teoría de sistemas y biología molecular, los autores han logrado detectar patrones genéticos ocultos que escapan a los enfoques tradicionales.
Aunque se trata de un modelo teórico, los resultados abren una vía prometedora para futuras investigaciones. Validar experimentalmente estos hallazgos podría ayudarnos a entender mejor no solo cómo evolucionó nuestro cerebro, sino también por qué algunos trastornos mentales y cognitivos parecen afectar exclusivamente a nuestra especie.
En un momento en que la inteligencia artificial busca imitar nuestras capacidades, comprender el origen biológico de la inteligencia humana es más relevante que nunca. Este estudio nos recuerda que, a veces, una pequeña mutación genética en el lugar adecuado puede desencadenar una revolución. ▪️
Fuente: Xiaojie Li, Jianhui Shi, Lei M. Li. The human intelligence evolved from proximal cis-regulatory saltations. Quantitative Biology (20025). DOI: https://doi.org/10.1002/qub2.88
