Archivo por meses: diciembre 2015

El árbol de la filogenia humana

El prestigioso Museo de Historia Natural de Londres acaba de remozar su galería dedicada a la evolución humana. El científico responsable de este ámbito, el Profesor Chris Stringer, ha dedicado su carrera profesional a la institución británica. Su experiencia y su valía es reconocida de manera unánime por todos los expertos en nuestro ámbito científico.
filogenia
Todos los museos que tratan en mayor o menor medida la evolución humana muestran un árbol de la filogenia humana. Es un tema obligado, porque los visitantes puede ver de manera sintética que especies cuentan con mayor reconocimiento, así como sus posibles relaciones filogenéticas. Los visitantes contemplan con suma atención e interés un cuadro, que intenta resumir nuestros orígenes y el posible camino recorrido por nuestros ancestros hasta llegar al punto en el que nos encontramos en la actualidad.

Todas las instituciones que se precien han de cambiar sus filogenias cada cierto tiempo. Los hallazgos se producen cada vez con mayor profusión y proliferan los nuevos nombres de especies. Algunos de esos nombres tienen solo un reconocimiento pasajero y parcial y acaban por desaparecer de los trabajos científicos. Otros terminan por tener un mayor reconocimiento y se unen a los clásicos, algunos propuestos nada menos que el siglo XIX. Es el caso de Homo neanderthalensis, un taxón que apenas ha cambiado su estatus en 150 años (especie o subespecie de Homo sapiens).

El cuadro propuesto por el Profesor Chris Stringer tiene una particularidad, que comparte con la filogenia presentada hace cinco años, cuando se inauguró el Museo de la Evolución Humana de Burgos. El cuadro de las dos instituciones, la española y la británica, no presenta las posibles relaciones entre las especies. En otras palabras, se evita proponer hipótesis filogenéticas entre las especies que aparecen en el cuadro. Este hecho suele provocar perplejidad y confusión entre los visitantes. Parece una necesidad saber si los neandertales están relacionados con nosotros y cual es su grado de parentesco con nosotros. Queremos saber, por ejemplo, si Homo habilis fue la primera especie del género Homo y cual es su relación con los australopitecos. Gran decepción. Las posibles relaciones entre las especies del cuadro siempre son hipotéticas. Además, habría que “dibujar” en el cuadro las hipótesis alternativas que pueden postularse sobre las relaciones de cada una de las especies con las demás ¿Es que sabemos tan poco sobre esta cuestión? La respuesta es afirmativa. Tan solo es posible proponer un cierto grado de proximidad entre ciertos grupos de especies. Las tres especies reconocidas del género Paranthropus son un buen ejemplo. Es por ello que aparecen juntas en el cuadro que nos presenta el Museo de Historia Natural de Londres. Pero si profundizamos en el tiempo, nos encontraremos con algunos nombres, que podrían incluso desaparecer del cuadro en poco tiempo. Su identidad se reconoce por un puñado de fósiles y nadie puede siquiera asegurar que deban estar en el cuadro ¿Cómo proponer entonces su posible relación con otras especies de la genealogía humana? Sería una temeridad.

Aún se puede ir más lejos en nuestras dudas, puesto que no todos los expertos están de acuerdo en incluir a Homo habilis y Homo rudolfensis en el género Homo. Mayor debate concita la posible dualidad de las especies Homo ergaster (África) y Homo erectus (Asia), que Chris Stringer ha decidido evitar en el cuadro del museo londinense. Es más, estoy convencido de que la especie Homo erectus entrará en crisis cuando se conozcan mejor el registro fósil de Asia. No será la primera vez que ocurra algo semejante.

En el nuevo cuadro del Museo de Historia Natural de Londres llama la atención la presencia de Homo naledi, cuya antigüedad se desconoce por el momento. Es muy posible que esta especie, si termina por ser reconocida de manera oficial, acabe por ser incluida en el género Australopithecus. Tampoco está resuelto el debate sobre la especie Homo floresiensis. Algunos especialistas rechazan de manera categórica la identidad de esta especie, y consideran que sus representantes no son sino el resultado de una patología de una población de Homo sapiens, aislada en un lugar perdido del archipiélago de Indonesia.
Sin embargo, no queda más remedio que presentar al público una síntesis de lo que se conoce, explicando quizá en “letra pequeña” y para los visitantes más interesados las dudas y los debates más importantes que suscita el estudio de la evolución humana en cada momento.

Por supuesto, no se trata de echar un jarro de agua fría sobre el cuadro que nos presenta el “Natural History Museum” de Londres ni sobre las investigaciones sobre la evolución humana. Más bien al contrario. Hay que felicitar a la institución británica por su esfuerzo y al Profesor Chris Stringer por su gran trabajo en el ámbito de la divulgación científica. Es muy importante que conozcamos nuestros orígenes y nuestra identidad, aunque sepamos que los científicos tenemos que dudar y hacernos preguntas. En ciencia no existen dogmas, sino hipótesis de trabajo y debate continuo.

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Aún nos queda la esperanza

Desde este blog me sumo al deseo de un futuro posible. Cuando lo que escribo llegue a los/las lectores/as conoceremos las conclusiones y los acuerdos de la cumbre del clima celebrado en París. En alguna ocasión he sentido perplejidad y vergüenza ajena, cuando algún interlocutor me ha negado a la cara la realidad del cambio climático potenciado por la acción humana ¿Quién o quiénes han convencido a estas personas sobre lo que niegan?, ¿lo han escuchado de otros o han llegado a semejante disparate por su propia reflexión? De nada sirve entonces exhibir cientos o miles de datos que avalan la realidad. Chocar contra el muro de la ignorancia es inútil. Y aún es peor comprobar la codicia de muchos gobernantes y defensores de intereses económicos, proclives a que las cosas sigan igual, quizá para conseguir algún premio (momentáneo) con el calentamiento global.

Fuente: elcomic

Fuente: elcomic

Las propuestas y los compromisos están ya encima de la mesa. Estoy convencido de que cada una de las próximas reuniones sobre el clima tendrá cada vez más dramatismo. Las consecuencias ya están aquí y nadie puede saber donde están los umbrales entre lo permisible y lo catastrófico. Las investigaciones sobre los ciclos climáticos ocurridos en los últimos cinco millones de años se conocen cada vez mejor. Las causas de esos cambios se siguen debatiendo, porque posiblemente fueron multifactoriales: la oblicuidad del eje de la Tierra, la excentricidad de nuestro planeta en su giro alrededor del sol, etc. han producido cambios severos del clima. Pero esos cambios han sucedido de manera progresiva y permitían procesos adaptativos y migraciones de muchas de las especies que poblaban el planeta en cada momento. Por supuesto, esos cambios también provocaron extinciones en todos los grupos de seres vivos. Los intensos fríos glaciares imposibilitaron la vida de los humanos en las regiones más septentrionales de Eurasia. Pero los humanos éramos muy pocos y seguramente tuvimos la oportunidad de movernos lentamente hacia zonas donde la vida era posible.

Puesto que la ciencia pretende ser predictiva, las investigaciones sobre los ciclos climáticos pueden asegurar que el planeta pasará por un nuevo ciclo glacial dentro de muchos miles de años. Si nuestra especie sobrevive a lo que está por llegar, tendremos una tecnología suficientemente desarrollada para hacer frente a ese desafío. No sería sencillo, porque las tornas tendrían que cambiar. Los países más desarrollados serían los más afectados y nadie sabe cual sería la situación de los diferentes pueblos del planeta en ese momento. Apasionante, pero demasiado especulativo.

Sin embargo, lo que queda de siglo es como un chasquido de dedos del tiempo geológico. Cuando se quieran dar cuenta, nuestros hijos y nietos estarán llamando a las puertas de un nuevo siglo. Y nosotros, los que ya peinamos canas, no estaremos para verlo y sufrirlo. Ese es el problema. Es muy difícil “ponerse en la piel” de las futuras generaciones. La tecnología nos ha ido llevando casi sin querer hacia el mundo que conocemos ¿Cómo evadirnos y renunciar a lo que ya tenemos?, ¿podemos volver a ser cazadores y recolectores? La respuesta es un NO rotundo, porque tendría que desaparecer el 99,9% de los humanos que poblamos el planeta.

Nuestra única opción es seguir adelante. Cada uno tiene que reflexionar sobre su pequeña contribución para atemperar un desastre anunciado. Nuestros gobernantes tienen que ser suficientemente inteligentes y generosos para evitar llegar a un final catastrófico. Eso me recuerda que las señales de tráfico suelen ponerse en algún lugar concreto cuando el número de víctimas en ese lugar es escandaloso. Este no debiera de ser el caso. No podemos dejar que solo un puñado de científicos, a veces tachados de visionarios, sean los que peleen en soledad para evitar que una parte de la humanidad busque “el pan para hoy y la inanición para un mañana cada vez más incierto”.

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El remodelado óseo y los secretos del crecimiento facial

La forma de los huesos tiene su reflejo en el aspecto externo del cuerpo. Lo saben muy bien quienes trabajan en cirugía estética o lo que se dedican a reconstruir el rostro de individuos actuales o de especies extinguidas a partir de los huesos del cráneo. Los músculos y tendones están directamente relacionados con la forma de los elementos óseos y esas reconstrucciones son muy fiables. La forma de los huesos es el fruto de una trayectoria ontogenética (de crecimiento) regulada por genes particulares de cada especie y, en parte, por circunstancias externas. Para simplificar, nos fijaremos solo en los aspectos regulados por el genoma.

Molde del cráneo del ejemplar Gibraltar 2 (Neandertal), recuperado del yacimiento de la Torre del Diablo (Devils´Tower), cuya edad se ha estimado en unos cinco años por el estado de formación de sus dientes. Fuente: Wikipedia

Molde del cráneo del ejemplar Gibraltar 2 (Neandertal), recuperado del yacimiento de la Torre del Diablo (Devils´Tower), cuya edad se ha estimado en unos cinco años por el estado de formación de sus dientes. Fuente: Wikipedia

Los huesos se van formando a partir de tejido cartilaginoso a medida que crecemos. Ya desde nuestra más tierna infancia, el tejido óseo experimenta una dinámica muy importante que, como dije en el párrafo anterior, tiene mucho que ver con el programa genético de cada especie. El hueso crece gracias a la actuación de células que forman hueso (osteoblastos). Pero, al mismo tiempo, otras células (osteoclastos) se encargan de destruir hueso en zonas determinadas. Este juego tan dinámico, en el que unas células pueden ir más deprisa que otras en su trabajo, provocan una remodelación de cada elemento óseo. En algunos casos predominan los osteoblastos y el hueso crece sin cesar hasta que llega el estado adulto. En otros casos, predomina la acción de los osteoclastos y determinados huesos (o regiones de los mismos) pierden masa, adelgazan y acaban por perder relevancia en el esqueleto final del adulto. Este proceso continúa funcionando durante toda la vida, modificando nuestro aspecto. De ahí que, por ejemplo, nuestros rasgos faciales a los 70 años sean muy distintos de los que teníamos a los 20.

En los cuadros A y C se observa el aspecto con microscopio confocal el aspecto del hueso en su estado de deposición, en el que los osteoblastos depositan hueso. En los cuadros B y D el aspecto de la superficie del hueso denota la reabsorción producida por los osteoclastos. Las imágenes fueron obtenidas en los fósiles KNM-WT 15000 (Homo ergaster: A y B) y en ATD6-96 (Homo antecessor: C y D). Fuente: PLOS ONE.

En los cuadros A y C se observa el aspecto con microscopio confocal el aspecto del hueso en su estado de deposición, en el que los osteoblastos depositan hueso. En los cuadros B y D el aspecto de la superficie del hueso denota la reabsorción producida por los osteoclastos. Las imágenes fueron obtenidas en los fósiles KNM-WT 15000 (Homo ergaster: A y B) y en ATD6-96 (Homo antecessor: C y D). Fuente: PLOS ONE.

Las investigaciones sobre remodelado óseo requieren estudiar con microscopios adecuados la superficie de los huesos, cuyo aspecto es muy peculiar tanto cuando se produce deposición de hueso como cuando se produce deposición (ver figura 2). En el caso de los fósiles sería muy deseable disponer de individuos en todas las edades de crecimiento, pero eso es prácticamente imposible. Tenemos que contentarnos con averiguar el patrón de remodelado que presenta un individuo a una determinada edad y compararlo con individuos de otras especies y edades similares.

Lo que nos interesa contar tiene que ver con dos artículos publicados en 2013 (“PLOS ONE”) y la semana pasada (7 de diciembre de 2015: “Nature Communications”) por varios investigadores de Universidades de Estados Unidos (Rodrigo Lacruz, Tim Bromage y Paul O´Higgings), acompañados sobre todo por miembros del equipo investigador de Atapuerca. Nuestra presencia en estos trabajos está relacionada con el hecho de que la mayoría de los fósiles estudiados proceden de los yacimientos de la sierra de Atapuerca. Los estudios se han realizado en un contexto bien conocido y bajo parámetros de los paradigmas evolutivos que manejamos.

Cráneo número 6 de la Sima de los Huesos, estudiado en la investigación del desarrollo facial de los homininos de este yacimiento. Foto: Javier Trueba.

Cráneo número 6 de la Sima de los Huesos, estudiado en la investigación del desarrollo facial de los homininos de este yacimiento. Foto: Javier Trueba.

El trabajo publicado en 2013 fue muy concluyente al observar que el fósil humano obtenido en el nivel TD6 del yacimiento de la cueva de la Gran Dolina y conocido como “el chico de la Gran Dolina” presenta un modelo de remodelado óseo en su cara media muy similar al de Homo sapiens. Este modelo se caracteriza por la reabsorción de numerosas regiones del maxilar y el crecimiento de otras. El resultado final es de una cara plana y hundida (con fosa canina), escaso prognatismo del hueso situado encima de la cavidad nasal (clivus naso-alveolar) y notable proyección de los huesos nasales. En cambio, el llamado “chico de Turkana” (1,6 millones de años) tiene un modelo de remodelado óseo. Su nariz apenas sobresale en su cara prognata, muy proyectada hacia delante, debido a un crecimiento continuo del hueso de los maxilares durante todo el desarrollo.

El estudio de 2015 sobre de los humanos de la Sima de los Huesos y de los Neandertales (Gibraltar 2 [alrededor de 5 años d edad] y La Quina 18 [6-9 años]) ha confirmado las similitudes de las dos poblaciones en muchos aspectos faciales. Su remodelado óseo comparte muchos caracteres con el modelo considerado como primitivo, aunque también tienen algunas variantes propias, que dan una clara personalidad a la cara de los individuos de cada una de las dos poblaciones. Los autores de esta investigación concluyen que tanto los Neandertales como los humanos de la Sima de los Huesos tienen un patrón morfogenético de remodelado óseo primitivo y compartido tanto con los australopitecos como con los primeros representantes del género Homo. Nuestra cara, en cambio es muy derivada y ciertamente peculiar. La pregunta que subyace en el trabajo publicado en “Nature Communications” es obvia: ¿cuándo se modificó el patrón morfogenético en los homininos para dar lugar a un cara como la nuestra? ¿Podremos encontrar algún yacimiento donde este cambio estuviera sucediendo en algunos individuos? Me parece pedir demasiado, porque el cambio de la forma primitiva a la forma derivada no puede ser consecuencia de un solo gen mutante, que fue favorecido por la selección natural. En otras palabras, en este aspecto de la anatomía no todo es blanco o negro. Habrá muchas tonalidades de grises, que habrá que ir encontrando.

Un software apropiado permite averiguar los cambios de la cara de un individuos durante la vida. Fuente: ABC.

Un software apropiado permite averiguar los cambios de la cara de un individuos durante la vida. Fuente: ABC.

Y, precisamente, esos colores grises ya han aparecido allí donde nadie lo esperaba: el nivel TD6 del yacimiento de la Gran Dolina, en Atapuerca (850.000 años). Los individuos de TD6 son nada menos que 450.000 años más antiguos que humanos de la Sima de los Huesos y  650.000 años anteriores a los Neandertales ¿Por qué Homo antecessor tiene una cara “casi” tan derivada como la nuestra en una época tan remota y en un lugar tan alejado de África, donde supuestamente tuvo que aparecer la cara moderna? Hemos de confesar nuestra perplejidad y nuestra ignorancia ante un hecho tan extraño. Aunque tenemos ya tenemos hipótesis para contrastar, avanzaremos en ese enigma cuando se excave en su totalidad el nivel TD6, donde la mayoría de los individuos recuperados hasta el momento (el 70%) son juveniles. Además de la suerte que nos deparen los hallazgos paleontológicos, los genetistas terminarán por reconocer los genes responsables del patrón morfogenético que determina la trayectoria de crecimiento de la cara en nuestra especie, y es posible que se encuentren los mismos genes (pero con variantes propias) en el ADN nuclear de los neandertales. Un gran reto, que espero poder conocer algún día.

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