Archivo por meses: junio 2014

Los tesoros científicos de la Sima de los Huesos de Atapuerca

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Reconstrucción de los Cráneos 9 (arriba a la izquierda), 15 (arriba a la derecha y 17 de la Sima de los Huesos. Fotografía realizada por Javier Trueba.

La revista científica Science ha vuelto a dedicar un espacio entre sus páginas a la sierra de Atapuerca. En esta ocasión, la estrella es el yacimiento de la Sima de los Huesos. Este yacimiento es sin duda un lugar excepcional. Se sigue debatiendo el origen de la acumulación hace aproximadamente 430.000 años de un mínimo de 28 cadáveres en un espacio recóndito, profundo y reducido. El nivel geológico en el que se encuentran los restos esqueléticos fosilizados de estos homininos no tiene más de 25 metros cuadrados y una profundidad máxima de poco más de 50 centímetros. La única herramienta de piedra encontrada hasta el momento (el bifaz Excalibur) es tan excepcional como el propio yacimiento y todo apunta a una acumulación intencionada de esos cadáveres. Si la hipótesis sigue resistiendo el paso del tiempo, será difícil averiguar las razones por las que otros seres humanos arrojaron los cadáveres de sus congéneres en aquel lugar.

Después del hallazgo de los primeros 17 restos fósiles por el investigador Trinidad de Torres, allá por el año 1976, las excavaciones sistemáticas de la Sima de los Huesos comenzaron en 1984. Nada fue sencillo en este lugar, de difícil acceso y cierta peligrosidad. No obstante, al día de hoy, el número de restos humanos catalogados supera la cifra de 6.500. El trabajo de reconstrucción de las diferentes partes esqueléticas está siendo un trabajo de paciencia y conocimientos muy precisos de anatomía. Varios miembros del equipo de investigación se han especializado en la identificación de los fragmentos más pequeños recuperados cada campaña de excacación.

No menos importante ha sido el estudio de la geología y la geocronología de la Sima de los Huesos, sin olvidar las investigaciones de otros fósiles de vertebrados y un sinfín de tareas ingratas. Aunque poco a poco se han ido realizando varias tesis doctorales y un número importante de publicaciones científicas en las tres últimas décadas, la revista Science publica una síntesis de los esfuerzos de todos estos años.

Quizá lo más espectacular de este trabajo sea la posibilidad de ver la reconstrucción de varios cráneos muy completos, que han triplicado el número de ejemplares conocidos hasta la fecha en toda Europa durante el Pleistoceno Medio. Pero no menos importante ha sido el trabajo de conocer a fondo el yacimiento en condiciones muy complejas. La cronología de la Sima de los Huesos ha sido siempre un tema delicado, lleno de incertidumbre y con cifras que no convencían ni a unos no a otros. Los datos que se publican ahora, con una fecha muy probable de 430.000 años, parecen ser del agrado de todos. Esa fecha coincide con un momento de gran actividad humana en la sierra de Atapuerca, a tenor de lo que ya conocemos en otros yacimientos, como Gran Dolina y Galería.

En este trabajo por fin se reconoce lo que cada vez era más evidente: los homininos de la Sima de los Huesos no encajan en la especie Homo heidelbergensis. Sus diferencias con otros fósiles contemporáneos europeos es muy notable y refuerza lo que hemos venido apuntando en este blog. La población humana de Europa del Pleistoceno Medio fue muy diversa, debido a largos períodos de aislamiento por el intenso frío de las épocas glaciales. La península Ibérica fue un verdadero “fondo de saco”, donde muchas especies derivaron hacia formas muy particulares. Los humanos de la Sima de los Huesos están sin duda relacionados con los Neandertales, porque comparten con ellos un número importante de las características morfológicas de la cara, los dientes y el esqueleto postcraneal; pero tampoco son verdaderos Neandertales (Homo neanderthalensis), porque el neurocráneo es muy diferente. Este trabajo abre una nueva ventana para el debate sobre la taxonomía y la filogenia de las poblaciones humanas del Pleistoceno, que sin duda propiciará esta nueva publicación en Science. Cuando todo parecía resuelto en la evolución humana en Europa, los humanos de la Sima de los Huesos irrumpen de nuevo con fuerza para volver a empezar, pero esta vez con 6.500 fósiles encima de la mesa.

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El enigma del cráneo de Ceprano

En 1994 el investigador Italo Biddittu encontró varios fragmentos craneales fósiles entre los sedimentos de la cuneta de una carretera de la provincia italiana de Frosinone, próxima a la localidad de Ceprano y a unos 89 kilómetros de Roma. La reconstrucción de un neurocráneo a partir de aquellos fragmentos dejó perplejos a todos cuantos examinaron el resultado. Los rasgos craneales, y en particular la enorme visera de hueso situada encima de las órbitas, recordaban a los de la especie Homo erectus. En aquellos años prácticamente se había descartado por completo la presencia de esta especie en Europa, pero el cráneo de Ceprano hizo renacer la vieja hipótesis.

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Figura 1. Dibujo del cráneo de Ceprano y reconstrucción hipotética del rostro del ser humano al que perteneció aquel cráneo.

El mayor problema de aquel descubrimiento residía en conseguir una buena datación, que pudiera situar en su tiempo al hominino de Ceprano. Las primeras observaciones del terreno apuntaban a que los restos craneales se habían desenterrado de su depósito original y se habían vuelto a cubrir por nuevos sedimentos. Un estudio de la geología de la zona y el hallazgo de útiles de piedra en la proximidades de Ceprano llevaron a la conclusión de que aquel especímen tenía unos 900.000 años de antigüedad.

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Figura 2. Vista frontal de la primera reconstrucción del cráneo de Ceprano.

Con ese dato y las características tan primitivas del cráneo los expertos publicaron sus primeras conclusiones en 1996. Parecía tratarse del fósil humano más antiguo de Europa y había que retomar de nuevo la hipótesis de la presencia en Europa de la especie Homo erectus. El grosor de los huesos craneales casi duplicaba el de nuestra especie. Aquel ser humano protegía su cerebro con un verdadero “casco” de hueso.

Así las cosas, y ya con más tranquilidad tras el impacto que causó la primera publicación, se procedió a realizar una nueva reconstrucción. El resultado cambió algo el aspecto del cráneo, pero las conclusiones siguieron siendo las mismas. Las características tan primitivas del cráneo se mezclaban con su notable tamaño. La capacidad craneal era de 1.200 centímetros cúbicos. Ese dato significaba que su cerebro habría tenido un volumen en torno a los 1.000 centímetros cúbicos. Un nuevo estudio postuló que el cráneo de Ceprano podría ser incluido en la especie Homo antecessor, que se había propuesto en 1997 a partir del estudio de los restos hallados en el yacimiento de la Gran Dolina, en la sierra de Atapuerca. El mayor problema con esa atribución residía en la imposibilidad de realizar comparaciones. En el yacimiento de Burgos no habían aparecido suficientes restos del neurocráneo.

El cráneo de Ceprano fue entonces objeto del deseo por parte de los antropólogos italianos, que reclamaban dar su autorizada opinión sobre aquel fósil. Uno de ellos consideró que el cráneo de Ceprano pertenecía a una nueva especie y propuso el nombre Homo cepranensis en una revista científica poco conocida. Aunque el nombre se difundió a toda la comunidad científica gracias a la facilidad de comunicación que disponemos en la actualidad, la propuesta no tuvo aceptación y se quedó en pura anécdota.

Cuando finalmente pudo realizarse una datación más precisa a partir de los sedimentos que habían quedado adheridos a las paredes internas de los huesos la sorpresa fue aún mayor que el propio hallazgo. El cráneo de Ceprano no tiene más de 450.000 años. Entonces, ¿cómo explicar el aspecto tan primitivo de aquel ser humano en una época en la que en Europa ya estaban evolucionando los antecesores de los neandertales?

Estoy convencido de que se volverán a realizar nuevas dataciones y estudios del cráneo de Ceprano en los próximos años. La fatalidad de haber sido encontrado en la cuneta de una carretera ha restado importancia a un hallazgo de enorme interés. De ahí la necesidad de tener siempre un mejor contexto posible para los fósiles humanos. En cualquier caso, el cráneo de Ceprano nos advierte sobre la complejidad del estudio de la evolución humana en territorios del hemisferio norte. El Pleistoceno Medio y Superior (780.000-10.000 años) ha sido un período marcado por las intensas glaciaciones, que aislaron a los grupos humanos durante miles de años. Las penínsulas europeas fueron verdaderos laboratorios naturales, que se comportaron como islas. Por ejemplo, los Alpes o los Pirineos fueron barreras geográficas heladas, que impidieron el intercambio de especies entre las penínsulas Itálica e Ibérica y el resto del continente durante mucho tiempo. Solo así podemos explicar la diversidad morfológica de las poblaciones humanas europeas de aquella época.

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Dientes digitales: la ciencia ficción ya está aquí

Es muy interesante repasar la historia de los grandes descubrimientos para demostrar la interacción entre ciencia y tecnología. La ciencia propone hipótesis y teorías que, llevadas a la práctica, pueden producir técnicas útiles y valiosas para la humanidad. La aplicación de la tecnología, a su vez, puede ayudar a encontrar nuevos datos para alimentar la ciencia y así sucesivamente.

En 1895, Wilhelm Conrad Röntgen descubrió por casualidad una radiación de origen desconocido, que denominó X y que le valió el premio Nobel en 1901. Muy pronto se conoció el verdadero origen de los rayos X y su hallazgo tuvo una inmediata aplicación en el diagnóstico de enfermedades. Sesenta años más tarde la ciencia comenzó a estudiar la posibilidad de realizar múltiples imágenes de un objeto mediante un emisor móvil de rayos X. Se trataba de mejorar la calidad de la imágenes, distinguiendo sus diferentes densidades y poder visualizar así con nitidez las partes blandas. El emisor de rayos X podría rotar sobre el objeto y obtener cientos de imágenes que, combinadas de manera conveniente, permitirían obtener la forma de esos objetos en tres dimensiones. De la teoría se pasó a la práctica en muy poco tiempo. Así, en los años 1970 nacieron los primeros aparatos capaces de realizar tomografías computerizadas. Los algoritmos matemáticos (que ya se habían desarrollado con anterioridad) y la informática se sumaron con rapidez para conseguir los resultados que hoy día todos conocemos.

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Figura 1. Visualización de los diferentes tejidos de un diente neandertal junto al de un humano moderno. Los colores de la raíz permiten conocer las diferencias en la velocidad de formación de la dentina en Homo neanderthalensis y en Homo sapiens. El esmalte aparece en color azulado transparente, dejando ver la dentina de la corona.

Y de la tomografía normal se pasó muy pronto a la micro-tomografía. La velocidad de rotación del emisor de rayos X se incrementó de manera espectacular y pudieron obtenerse en poco tiempo miles de imágenes de los objetos separadas por micras de espesor. Tan solo era cuestión de poder manejar tanta información. El diseño de programas informáticos muy complejos y la enorme potencia de los ordenadores actuales nos están llevando a observar con una enorme nitidez y precisión lo que hace tan solo unos pocos años podíamos conseguir únicamente rompiendo los objetos que deseábamos conocer.

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Figura 2. Pantalla de ordenador, en la que aparecen imágenes de un diente escaneado como micro-tomografía. Los modernos y potentes programas informáticos manejan una enorme cantidad de información, aún en la mesa de nuestro despacho.

¿Quién podía imaginar hace tan sólo una década que podríamos viajar de manera virtual a través de los canales radiculares de los dientes? Pues todo esto ya es posible. Los dientes o cualquier otro fósil pueden escanearse y trabajar con ellos de manera virtual. Ya no es necesario manipularlos para su estudio o para obtener réplicas, que ponen en peligro su estabilidad y amenazan con llegar a la degradación de piezas únicas.

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Figura 3. Con el uso de la micro-tomografía se pueden ir separando los tejidos dentales, gracias a su diferente densidad. Finalmente, se puede estudiar la forma de la cavidad pulpar y de los canales que recorren las raíces de los dientes.

La morfología de los fósiles puede compartirse a través de la red, sin necesidad de que los investigadores gasten grandes sumas de dinero para visitar los centros donde se conservan los fósiles. La informática, por ejemplo, permite que separemos el esmalte de la dentina y de la cámara pulpar. De ese modo podemos examinar su morfología de manera independiente. La obtención de dimensiones lineales y el análisis de la forma en 3D están ya a nuestro alcance. Ciencia y tecnología unidos para conseguir resultados, que hace muy poco tiempo nos parecían pura ficción.

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Figura 4. La informática permite viajar de manera virtual a través del interior de un diente.

El único problema de esta nueva forma de operar es la posibilidad de perder de vista la realidad y quedarse solo con la belleza de lo virtual. Las técnicas son una inestimable ayuda en el trabajo diario, pero no hay progreso sin pensamiento crítico y científico. Podemos correr el riesgo de fusionar nuestro pensamiento con la lógica de las máquinas en una suerte de “Matrix”.

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