מקובל לומר שהיכולת להשתמש במערכת סימנים כזאת ייחודית לבני אדם, אולם אין לכך הוכחות חד-משמעיות. מערכות סימנים רבות של בעלי חיים נבדקו, ולא נמצאו מתאימות להגדרה זו, אולם ייתכן שיש מערכות סימנים שלא זוהו ולפיכך לא נבדקו. בנוסף, קשה מאוד לזהות שפה אצל בעלי-חיים אם, למשל, הם משתמשים בקולות בתדרים שאינם נשמעים באוזן אנושית. בעיה אחרת היא, שההגדרה הזאת מתארת דגם שהשפות האנושיות סוטות ממנו לעיתים קרובות. למשל, קשה לקבוע על מה מצביע הביטוי "פסח" במשפט: "היום פסח". האם הכוונה לתאריך בלוח השנה, למצב שבו אין אוכלים לחם, למצב שבו מזג האוויר אביבי, או לכל אלה גם יחד. דוגמה מובהקת לבעייתיות זו אפשר למצוא במשפט כגון: "השבת שלי ביום שלישי", שבו הביטוי "שבת" מצביע רק על מאפיין אחד של המושג, או הישות, "שבת", וזה כיום חופש, ולא על מכלול המאפיינים של המושג. בסופו של דבר, השפה משמשת כל הזמן באינטראקציה עם מערכות תקשורת ומערכות קוגניטיביות אחרות, למשל, היכולת ליצור מושג מופשט כגון "שבת", וכן להפריד ולקבץ את מאפייניו השונים חליפות בהתאם לנסיבות הקשורות במשפט עצמו או במצב שבו הוא נאמר. לפיכך, קשה "לשים את האצבע" על המאפיין המייחד שפה טבעית אנושית ממערכות תקשורת אחרות.
תפקיד השפה.
שאלה קשורה להגדרת השפה היא הגדרת התפקיד, או הפונקציה, של השפה. ברור שהשפה היא משמשת לתקשורת, אבל הגדרה זו היא כללית מדי מצד אחד, בכך שאינה מבדילה את השפה ממערכות תקשורת אחרות, ולא כללית מספיק, משום שיש לשפה גם שימושים לא-תקשורתיים. לפי הגדרה אפשרית אחרת השפה היא שיטה למיפוי העולם, כלומר מערכת שמאפשרת זיהוי של ישויות בעולם ותיאור הקשרים ביניהן, או ליצירה של ידע ומשמעות כאלה. הגדרה כזאת מעמידה את השפה בשורה אחת עם יכולות קוגניטיביות אחרות כגון ראייה, זיכרון ועוד, ומרחיבה אותה אל מעבר לתחום התקשורת. לפי הגדרה זו, השפה מעניקה יתרון גם לאדם שנמצא לבדו בעולם.
איתור "מבשרים" לשפה אצל בעלי-חיים.
במסגרת מחקר האבולוציה של השפה נעשה ניסיון לאתר "מבשרים" ליכולת הלשונית בבעלי חיים, במקביל להתפתחות וההשתכללות האבולוציונית של מיני היצורים החיים.
כמעט כל האורגניזמים מקיימים סוג מסוים של תקשורת בינם לבין פרטים אחרים במין שלהם ואפילו בינם לבין מינים אחרים. במובן הרחב ביותר ניתן לראות אפילו ביחסים ההדדיים בין צמחים לבין חרקים מאביקים סוג של תקשורת, שיכולה להגיע לעיתים לרמה מפתיעה של שכלול, למשל במקרה של סחלבים המייצרים פרומונים המחקים פרומוני-מין של המאביקים שלהם כדי למשוך אותם. אין ספק שמערכות התקשורת האלה מעבירות מידע, ואף נראה שחלק מהן כוללות מערכות של סימנים מוסכמים. חרקים ארסיים למשל, נוטים להופיע בשילוב הצבעים צבעים של צהוב-שחור או כתום-שחור, וישנם גם חרקים בלתי ארסיים המתחזים לארסיים על ידי שימוש בקוד הצבע הזה.
עם כל זאת, לא כל מערכת תקשורת יכולה להיחשב כ"מבשרת" של השפה האנושית. "מבשרי" השפה האנושית אמורים לכלול לפחות חלק מהמאפיינים הבאים:
תחביר המאפשר ביטויים אינדקסליים הוא המאפיין המובהק של השפה האנושית, ועד כה לא ידוע על קיומו במערכות תקשורת טבעיות אחרות. מאפיין של כללים לצירוף סימנים נמצא, אולי, בתקשורת בין דבורים ושירת החיזור של ציפורי שיר, אולם הוא נדיר למדי במערכות תקשורת טבעיות.
חרקים סוציאליים.
נמלים מסוגלות לשתף ביניהן פעולה בפתרון של בעיות, כמו מציאת המסלול הקצר ביותר מהקן אל מקור מזון וחזרה, באמצעות תהליך המבוסס על תקשורת מבוססת פרומונים. יש הרואים בתהליך זה חשיבות רבה להבנת ההתפתחות של יכולות שפתיות משום שמצד אחד הוא פשוט ביותר, אבל מצד שני הוא דומה מאוד לאופן שבו מתרחשים תהליכים קוגניטיביים. דבורים משתמשות בסוג מורכב יותר של תקשורת, המבוססת הן על פרומונים והן על איתותים חזותיים. בהקשר זה מוזכר לעיתים "ריקוד הדבש" שמבצעת דבורה שמצאה מקור מזון כדי לסמן לדבורים האחרות היכן הוא נמצא, אולם ישנם חוקרים הטוענים כי ה"ריקוד" אינו אלא עוד דרך שבה מפיצות הדבורים מסרים כימיים. על המידה שבה מזכירה התקשורת בתוך כוורת הדבורים תהליכים קוגניטיביים, ניתן ללמוד למשל מהעובדה כי אורך הזיכרון של כוורת דבורים גדול מאורך חייה של דבורה פועלת, כלומר הכוורת בכללה שומרת את הידע שהביאה הדבורה, באמצעות העברה מתמדת של מסרים, גם לאחר שהדבורה עצמה מתה.
עניין הרלוונטיות של התקשורת בין חרקים סוציאליים לנושא האבולוציה של השפה שנוי במחלוקת. יש חוקרים הטוענים כי התקשורת בין נמלים או בין דבורים מזכירה יותר מערכות תקשורת בתוך אורגניזם, למשל העברת מידע בין תאים באורגניזם רב-תאי או התקשורת המועברת באמצעות מערכת העצבים, ופחות מערכות תקשורת בין אורגניזמים שלמים ממין מסוים. לפיכך, הם מציעים להתייחס לקן נמלים או לכוורת דבורים כאורגניזם אחד, לפחות לעניין מערכת התקשורת בתוכם. על-פי דעה זו, מערכות התקשורת בקני נמלים או בכוורות דבורים אינן נחשבות ל"מבשרות" של השפה האנושית, אלא יש לחקור אותן בזיקה למערכות תקשורת בתוך אורגניזמים. לעומתם מבססים המצדדים ברלוונטיות התקשורת הזו לנושא על הטענה כי אם שפה היא אכן ייצוג של ידע, אין כל הבדל בין "תקשורת פנימית" ל-"תקשורת חיצונית" מבחינת הבנת האבולוציה של השפה משום שממילא התפתחות זו מתרחשת באינטראקציה בין היצור הבודד לסביבתו והתקשורת החיצונית והפנימית מתפתחות יחדיו (co-evolve).
ציפורי שיר.
אחד התחומים שנלמדו היטב במסגרת "האבולוציה של השפה" הוא שירת החיזור אצל ציפורי שיר. לציפורי שיר ממין זכר יש ציוץ מיוחד המשמש לחיזור אחר נקבות. הוא אינו משמש לצורך אחר, ואינו יכול להיחשב שפה, אולם יש לו מאפיינים המזכירים שפה טבעית. הצלילים של שירת החיזור מסודרים על-פי מספר דגמים באופן שמזכיר תחביר. יש דגמים של שירת חיזור שאפשר ליצור באופן מלאכותי, אולם הם אינם נקלטים אצל הציפורים, והם לכאורה "לא-דקדוקיים". כמו כן, שירת החיזור נלמדת מן ההורה הזכר. גוזל של ציפור שיר ממין זכר שנלקח מן הקן בטרם הספיק ללמוד את שירת החיזור, לא יוכל ללמוד אותה בגיל מבוגר, וייכשל בחיזור אחר נקבות. גם לגבי שפה טבעית יש פרק זמן מוגבל בגיל הילדות שמאפשר רכישה טבעית שלה.
קופי אדם.
נעשה ניסיון לאתר יכולות לשוניות אצל בעל-חיים הקרובים מבחינה גנטית לאדם. בעלי החיים שנבדקו הם פרימטים כגון שימפנזה, בונובו ("שימפנזה גמדי"), אורנגאוטן וגורילה. אף מין מבין הפרימטים האלה אינו מסוגל להפיק את מגוון הקולות שמסוגל בן אדם להפיק, כיוון שבית הקול שלהם ממוקם גבוה בגרון. עם זאת, נעשה ניסיון לאתר מערכות סימנים אחרות של מחוות ידיים ומחוות גוף שהפרימטים עשויים להשתמש בהן. באופן טבעי לא נצפתה שפה כלשהי בקרב מין כלשהו של הפרימטים. מערכות התקשורת שנצפו אצלם אינן שונות מאלו המשמשות בעלי חיים מפותחים אחרים, והן רפרנציאליות בעיקרן. כלומר, הן כוללות סימנים המצביעים על ישויות בעולם, אבל בלי תחביר ברור ובלי סימנים המצביעים אלה על אלה.
שלב נוסף במחקר היה ניסיון ללמד קופי אדם, בעיקר שימפנזים ובונובו, להשתמש בשפת סימנים או בשפה המבוססת על לקסיגרמות. ניסויים אלה מתבססים על ההשערה שקופי אדם, הדומים מאוד מבחינה גנטית לבני אדם, נמצאים שלב אחד לפני פיתוח שפה מבחינת יכולותיהם הקוגניטיביות ומבנה מוחם. על פי ההשערה, הם אמנם אינם מסוגלים לפתח שפה בכוחות עצמם, אבל הם יכולים לרכוש שפה בהדרכת בני אדם. ניסוי מפורסם מעין זה נעשה במשך כמה שנים, החל מ-1967, ובמסגרתו גידלו זוג החוקרים ביאטריקס ואלן גרדנר (Beatrix and Allen Gardner) גורת שימפנזה (ממין נקבה) שכינו ואשו (Washoe). הזוג גידל את ואשו כאילו הייתה ילדה, ובמסגרת זו דיברו איתה בשפת הסימנים האמריקנית. המסקנות מהניסוי שנויות מאוד במחלוקת.
ניסוי מפורסם אחר נעשה בשנות ה-80 על ידי החוקרת סו סווג' רמבו (Sue Savage-Rumbaugh). במסגרת הניסוי היא ניסתה ללמד בונובו להשתמש בסימנים על-גבי מקלדת באופן שמחקה שימוש בשפה טבעית. הניסוי בבונובו מבוגרים נכשל בדרך-כלל, אולם גור בונובו, המכונה קנזי (Kanzi), ששהה עם אמו בעת שהשתתפה בניסוי, הצליח ללמוד להשתמש במקלדת, ואף הצליח להשיב באמצעותה על שאלות באנגלית. קנזי נחשב לבעל החיים שהגיע לשליטה הטובה ביותר בשפה, אם כי יש עדיין ויכוח על מידת השליטה שלו בשפה, והאם היא מגיעה לרמת השליטה שמפגינים בני אדם. קנזי גם הוכיח שרכישת שפה אצל בונובו, תהא מידת השליטה הסופית בה אשר תהא, מתקיימת רק בגיל צעיר, ממש כמו תהליך רכישת השפה אצל ילדים.
חקר מאובנים.
שיטת מחקר אחרת מנסה לעמוד על הזמן ועל הנסיבות שבהם התחילו בני אדם להשתמש בשפה. התיעוד המוקדם ביותר לשפה אנושית הן תעודות כתובות בנות כמה אלפי שנים שנמצאו במצרים ובמסופוטמיה. השפות המוצגות בתעודות האלה הן שפות מורכבות הדומות מבחינת המבנה לשפות המדוברות היום. גם הנושאים שבהם עוסקות התעודות מעידים על פיתוח חברתי וטכנולוגי גבוה יחסית. נראה, אם כן, שהכתב התפתח זמן רב אחרי השפה המדוברת, וכי הוא נוצר בחברות אנושיות מפותחות, כך שאין בתיעוד הזה ערך לבחינת הזמן שבו התחילו בני אדם לדבר, או לבחינת מאפייני השפות הראשונות.