Archivo por meses: enero 2014

Crece más, pero sin prisas

cerebroComo reza el título del post, el gran secreto del cerebro de Homo sapiens ha sido alcanzar un tamaño considerable con respecto al de nuestros antepasados, pero con un tempo cada vez más lento. Solo tenemos que comparar a un neonato humano con un chimpancé recién nacido. Este último alcanzará en muy poco tiempo un desarrollo neuromotriz considerable; correrá y trepará para huir de los peligros que le acechan, aunque pasará mucho tiempo con su madre hasta que se produzca el destete. Eso sucederá hacia los cuatro años, pero para entonces ya habrá completado el crecimiento de su cerebro y habrá alcanzado la madurez en la mayoría de sus capacidades cognitivas. Por el contrario, el bebé humano pasará varios meses con una movilidad muy limitada (altricialidad), escasa capacidad visual (aunque con un olfato muy desarrollado para detectar a su madre) y la comunicación justa para llamar la atención y reclamar alimento. Si un chimpancé naciera con esas mismas condiciones en su medio natural moriría en pocos días.

Hacia los dos años, la anatomía de nuestra laringe, faringe y demás elementos anatómicos necesarios para comunicarnos estarán listos para comenzar a construir el complicado lenguaje que nos caracteriza. Sin embargo, todos sabemos que aún tardaremos varios años en conseguir un discurso fluido, rico en palabras y matices. Después del primer año de vida estaremos preparados para caminar erguidos, pero pasará todavía algún tiempo para correr, saltar e incluso para trepar a los árboles. Haremos todo esto con menor gracia y agilidad que un chimpancé, porque la selva no suele ser nuestro medio natural. En cambio, al cabo de varios años tendremos una capacidad conceptual cada vez más compleja, aprenderemos a describir las cosas, tendremos una gran creatividad, innovaremos, fabricaremos objetos útiles o sin ninguna utilidad más que para conseguir placer intelectual, etc., etc.

Para llegar a un nivel aceptable de nuestras capacidades cognitivas generales tendremos que llegar a la adolescencia, un largo período en el que nuestro cerebro experimenta cambios muy importantes que merecen un capítulo aparte. No es infrecuente que determinados niños sean capaces de resolver problemas matemáticos o tener habilidades musicales a edades muy tempranas. Sin embargo, disponer de altas capacidades en alguna tarea determinada no implica el desarrollo completo de todas las posibilidades del cerebro. Hablando en términos generales, el cerebro del género Homo ha ralentizado su desarrollo. No podemos saber si los recién nacidos de Homo erectus eran tan altriciales como los de Homo sapiens. Si los recién nacidos de otras especies del género Homo no fueron tan precoces como los neonatos de los chimpancés, a buen seguro los progenitores tuvieron una ardua tarea para sacar adelante a sus crías. Este es precisamente el “compromiso evolutivo” de nuestra especie.

El cerebro de Homo sapiens se desarrolla con una gran lentitud, pero a cambio conseguimos una complejidad mucho mayor que la de nuestros ancestros del Plioceno. Recibimos mucha más información durante más tiempo. Los progenitores aportamos esa carga extra de energía para proteger el largo desarrollo del cerebro de nuestras crías, como antes lo hicieron nuestro padres con nosotros. Se trata de la “estrategia” evolutiva fundamental de Homo sapiens, que tanto éxito ha cosechado (por el momento).

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La caja negra de los dientes

A88NHace ya casi treinta años varios paleoantropólogos cuestionaron por primera vez que los australopitecos y otros homininos del Plioceno y del Pleistoceno Inferior tuvieran un desarrollo tan prolongado como el de Homo sapiens. Esta hipótesis había tenido sus defensores durante los años setenta del siglo XX. Sin embargo, algo fallaba en este planteamiento. Como escribía Timothy Bromage en 1987, uno de los científicos que falsaron esta hipótesis, “si los australopitecos crecían y se desarrollaban como nosotros, ¿por qué no fueron iguales a Homo sapiens en aspectos tales como la estatura o el tamaño del cerebro?. Timothy Bromage terminaba su frase comentado que “los australopitecos fueron como los conocemos porque crecían y se desarrollaban como australopitecos” (traducción del autor del blog). Quizá nos parezca una frase de Perogrullo, pero fue necesario demostrarla para que algo tan obvio fuera aceptado por la comunidad científica. Ciertamente la duración y el modo del desarrollo tienen consecuencias de gran importancia en el aspecto de las especies. Nosotros tardamos unos 18 años en alcanzar la estatura definitiva del estado adulto y nuestro cerebro alcanza el cien por cien de su tamaño hacia los siete años, por citar tan solo un par de rasgos discriminantes con respecto al desarrollo de los chimpancés.

La clave para averiguar la duración y el modo del desarrollo de los homininos extinguidos se encontró en las investigaciones sobre la histología de los dientes. El esmalte y la dentina se forman a partir de ciertas células (ameloblastos y odontoblastos) mediante incrementos diarios (circadianos) solo visibles con microscopio electrónico. Contrariamente a lo que sucede en los huesos, que experimentan una constante remodelación, los tejidos dentales permanecen invariables en su conformación a lo largo de la vida. La fosilización conserva perfectamente la estructura de los tejidos dentales, que pueden ser examinados aunque hayan transcurrido varios millones de años. De este modo, es posible contar con infinita paciencia cada uno de los mínimos incrementos diarios de esmalte y dentina que se producen a lo largo del desarrollo de toda la dentición, tanto la de leche (decídua) como la permanente, y averiguar con notable precisión el tiempo de formación de todos y cada uno de los dientes. No quiero entrar en la prolija descripción de detalles sobre la forma en la que se depositan el esmalte y la dentina y la geometría que adoptan estas sustancias en los dientes. Sin embargo, es importante saber que existe una correlación muy alta entre el desarrollo de los dientes y el desarrollo somático general. En particular, nos interesa conocer que el desarrollo cerebral representa un auténtico “marcapasos” de todo el desarrollo del organismo y, por tanto, guarda una correlación muy estrecha con el desarrollo dental.

Así pues, realizando investigaciones de “ingeniería inversa” podemos averiguar el tiempo que tardaban los australopitecos o los habilinos en alcanzar el estado adulto o en lograr el cien por cien del tamaño de su cerebro. Como explicaba antes, el método requiere tiempo y paciencia. Pero la histología dental es un ámbito de la ciencia con más de cien años de experiencia en ciertos países, como el Reino Unido, y ya es posible obtener datos que casi rayan en la ciencia ficción gracias a la sofisticación de las técnicas a nuestro alcance. La mayor dificultad reside precisamente en disponer de dientes fósiles adecuados para el estudio, que en ocasiones han tenido que ser sacrificados en aras de la obtención de buenos resultados. Gracias a todo ello se ha podido confirmar que los australopitecos tenían un desarrollo similar al de los chimpancés y que la prolongación y complejidad del desarrollo que caracteriza a nuestra especie comenzó tímidamente con el género Homo. Sin embargo, los homininos probablemente no consiguieron un modelo de desarrollo como el nuestro hasta hace relativamente poco tiempo.

Los primeros años de vida son esenciales para lograr un determinado tamaño cerebral. Como explicamos en posts anteriores, la mayor velocidad de los tejidos cerebrales durante la gestación y los primeros meses de vida extrauterina pudieron ser esenciales en la consecución de un cerebro más grande. Además, la progresiva prolongación hasta tres años más del período infantil fueron determinantes para que el cerebro fuera alcanzando las cotas actuales. Nuestro cerebro logra su tamaño definitivo hacia los siete años, mientras que en los chimpancés este hecho sucede hacia los cuatro años. En definitiva, la suma de una tasa más elevada y un tiempo más prolongado posibilitaron que nuestro cerebro haya triplicado su volumen con respecto al de los australopitecos.

Sin embargo, no podemos conformarnos con este dato. Es bien conocido que no todas las regiones del cerebro han aumentado en la misma proporción. Mientras que cierta región del área de la corteza prefrontal ha crecido hasta seis veces más que en los chimpancés, otras áreas (como el llamado córtex insular) han crecido tan solo 1,5 veces con respecto al de estos primates. Teniendo en cuenta que nuestro cerebro es hasta tres veces más grande que el de los chimpancés, el córtex insular ha experimentado un decrecimiento relativo muy notable. Además, resulta sorprendente que el espesor del córtex cerebral, aún siendo más extenso en Homo sapiens, tenga el mismo grosor que el de los chimpancés, los gorilas y los oranguntanes.

Por otro lado y como ejemplo, si se compara la forma del cerebro de Homo erectus con la de Homo sapiens (lo único que es posible hacer a partir de los fósiles) también notaremos significativas diferencias de forma. Nuestro cerebro es más alto y las partes más elevadas del córtex temporal están más abultadas. Así que no podemos quedarnos solo con los datos sobre el tamaño, sino reflexionar sobre la forma del cerebro. También (y sobre todo) es fundamental pensar sobre la velocidad con la que se desarrollan nuestras capacidades cognitivas. Solo así podremos llegar a intentar comprender las diferencias (y también las similitudes) entre el cerebro de los australopitecos, los habilinos, los erectinos,  los chimpancés, etc. con nuestro cerebro.

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¿Somos diferentes a otros primates?

cerebrosEn el post anterior expuse la hipótesis que permitiría explicar el crecimiento relativo del cerebro en Homo habilis, a pesar de que su desarrollo tuvo aproximadamente la misma duración que el de los australopitecos o el de los chimpancés. Exponía en ese post que durante muchos miles de años el aumento del tamaño cerebro de los miembros del género Homo pudo producirse mediante un incremento sustancial de la tasa de crecimiento de los tejidos cerebrales durante la gestación y en los primeros meses de vida extrauterina. A pesar de ese salto cualitativo de primera magnitud no es posible saber el grado de altricialidad de los neonatos en ese período. Con un cerebro mucho más grande, los recién nacidos de Homo habilis podrían haber alcanzado capacidades locomotoras y cognitivas con la misma celeridad que en los chimpancés, en contra de lo que sucede en Homo sapiens. Tardamos al menos un año en poder caminar erguidos y dependemos de nuestros padres durante mucho tiempo. Pero ese será otro capítulo de nuestra historia.

Una pregunta clave en la evolución de nuestro cerebro es conocer cuando se alcanzó el límite de esta posible “estrategia” de crecimiento más rápido durante la gestación. El canal del parto tiene sus límites y el nacimiento puede complicarse tanto por el tamaño de la cabeza como por la anchura de los hombros. Un hecho que no debemos olvidar es que la forma del canal del parto de nuestro antepasados era algo diferente del nuestro. La pelvis de los australopitecos y la de todas las especies que nos han precedido ha sido siempre relativamente más ancha que la nuestra y el canal del parto ha tenido una forma casi circular. No obstante, el radio de ese círculo ha sido proporcional a la estatura. Es decir, los pequeños habilinos tuvieron un canal del parto menor que el de los neandertales, aunque la forma de la pelvis fuera proporcionalmente similar.

El tamaño de cerebro del género Homo pudo crecer más y más durante la gestación a medida que aumentaba la estatura de las especies del género. Pero en cierto momento se alcanzaron los límites máximos de crecimiento cerebral intrauterino ¿Cuándo sucedió este hecho? Desde hace tiempo se sabe que el tamaño cerebro de los primates recién nacidos guarda una cierta relación con el tamaño del cerebro en el adulto. Hace unos siete años, dos investigadores norteamericanos de la Universidad de Michigan midieron el cerebro de los recién nacidos y de los adultos de diferentes especies de primates del “viejo mundo”. Para entendernos, se estudiaron los primates que viven en África y Eurasia (macacos, mandriles, papiones, chimpancés, etc.), que están más próximos filogenéticamente a nosotros. Nuestra especie también fue incluida en el estudio. La estrecha relación entre las dos variables quedó demostrada en una recta de regresión muy bien ajustada, en cuyo extremo superior quedábamos los humanos actuales. En otras palabras, en la evolución de incremento del tamaño cerebral nos hemos comportado exactamente igual que todos los primates de esta amplia región del planeta. No somos diferentes. La ecuación de la recta de regresión obtenida por los investigadores norteamericanos permitió predecir el tamaño del cerebro de los recién nacidos (una de las dos variables) de las especies extinguidas de nuestra genealogía, puesto que conocemos bien el tamaño del cerebro de los adultos (la otra variable) gracias a las mediciones cada vez más precisas realizadas en los fósiles.

En los chimpancés los neonatos nacen con un promedio del tamaño cerebral de unos 150 centímetros cúbicos (c.c.). En los australopitecos la recta de regresión predice un promedio de 180 c.c.. La cifra llega hasta los 270 c.c. en los representantes más primitivos de Homo ergaster y Homo erectus, cuyos tamaños cerebrales en el adulto alcanzaron valores de hasta 850-900 c.c. En Homo sapiens nuestros recién nacidos llegan al mundo con promedio de 380 c.c., que representa el 28 por ciento del promedio del tamaño del cerebro de los adultos (1.350 c.c.). Es evidente que la cifra de 380 c.c. ya no puede superarse. Es más, es bien sabido que en nuestra especie la pelvis es, en términos relativos, más estrecha que en la especies que nos han precedido. Así pues, el crecimiento de tamaño cerebral durante la gestación tuvo que detenerse (o ralentizarse) en el entorno de los 350 c.c., cuando los homininos ya habíamos superado los 1.000 c.c. de tamaño cerebral en el adulto. Si es así, esta “estrategia” evolutiva de los homininos fue eficaz hasta hace relativamente poco tiempo, con las formas más progresivas de Homo ergaster, Homo erectus, Homo antecessor, etc.

Pero esta no fue la única manera de conseguir un cerebro más grande en la evolución humana. Veremos nuevas hipótesis complementarias, pero sin obtener la conclusión precipitada que el incremento de nuestras capacidades cognitivas con respecto a otras especies del género Homo han sido solo una cuestión de tamaño.

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