Archivo por meses: Mayo 2017

El origen de la humanidad: ¿ha sido resuelto con un diente?

La revista PLOS ONE nos sorprendía la semana pasada con la publicación de varios artículos relacionados con los orígenes más profundos de la humanidad. El artículo más comentado (liderado por Jochen Fuss, Universidad de Tübingen, Alemania) describía un fósil recuperado en 1944 por B. von Freyberg cerca de la localidad griega de Pyrgos Vassilissis, no lejos de Atenas. El fósil perteneció a un primate, que vivió durante el Mioceno en esa región del sur de Europa. Von Freyberg consideró que el fósil representaba a algún ancestro de la familia Cercopithecidae (mandriles, babuinos o macacos), pero el reputado paleontólogo Ralph von Koenigsvald incluyó el fósil en la familia de los homínidos con el nombre de Graecopithecus freybergi. Además de esta mandíbula, se conoce un premolar superior procedente de la localidad de Azmaka (Bulgaria), que podría pertenecer a esta misma especie. La antigüedad de estos fósiles se estima entre 7,1 y 7,2 millones de años. Si estos ejemplares son verdaderamente representantes de algún miembro de la genealogía humana, cabe plantearse la hipótesis de que la divergencia entre el linaje de los homininos y de los paninos (la genealogía de los chimpancés) pudo suceder en tierras hoy conocidas como Europa y no en alguna región de África, como habíamos asumido hasta el momento. Esta revelación ha tenido un eco, a mi juicio exagerado, en los medios de comunicación. Veamos.

Mandíbula atribuida a la especie Graecopithecus freybergi. Fuente: PLOS ONE.

Los genetistas siguen refinando sus métodos de investigación. La historia evolutiva de las especies del pasado tiene momentos de gran interés, relacionados con la divergencia de los linajes evolutivos. El momento de la separación de la subtribu hominina de la subtribu panina ha sido fijado por los genetistas entre 5 y 10 millones de años. La última investigación, publicada en 2012 (Langergraber et al. PNAS, 109, pags. 15716-15721), ha estimado que la divergencia ocurrió hace entre 7 y 8 millones de años. A nadie se nos escapa que este “reloj molecular” es todavía poco preciso. El reloj se calibra mediante una tasa de mutación hipotética. Una pequeña variación en ese valor adelanta o retrasa la hora nada menos que un millón de años. Según se va conociendo mejor el genoma de nuestra especie y el de los chimpancés la precisión será cada vez mayor. La paleontología tampoco es capaz de resolver por el momento la cuestión de nuestros orígenes. El registro fósil de esa época es extremadamente pobre. Algunos pocos restos de las especies Orrorin tugenensis, Sahelanthropus tchadensis y Ardipithecus kadabba es todo lo que tenemos. Y las conclusiones de quienes han encontrado sus restos siguen siendo debatidas. La especie más reconocida es Ardipithecus ramidus, pero su antigüedad no pasa de los 4,5 millones de años, muy lejos de la fecha hipotética propuesta por la biología molecular.

El nuevo estudio de la mandíbula y el premolar de Graecopithecus freybergi concluye que estos restos pertenecieron a la genealogía hominina. En este caso no hay posibilidad de conocer el tipo de locomoción, un tópico que siempre está en el centro del debate de los posibles fósiles atribuidos al linaje humano. Los dientes, cuya morfología tiene un elevado componente de heredabilidad, representan el argumento más importante para defender el caso. Asumiendo que la cronología de este fósil, recuperado hace más de 70 años de un lugar donde ya no es posible obtener información, es correcta tendríamos encima de la mesa un nuevo elemento para el debate. Pero el caso no está ni mucho menos cerrado.

La posibilidad de que la divergencia de la genealogía humana y la de los chimpancés ocurriera en la región del Mediterráneo y no en África central no es descabellada, pero necesita mucho mayor apoyo del registro fósil, como reconocen los propios autores del artículo de PLOS ONE. No está de más recordar que la denominada “crisis salina del Messiniense” supuso la casi total desecación del Mediterráneo hace entre 5,9 y 5,3 millones de años y, por tanto, la conexión directa de Europa y África. Antes de que la cuenca del Mediterráneo volviera a llenarse hasta los niveles que conocemos hoy en día las especies terrestres tuvieron un lapso temporal de 600.000 años para moverse de norte a sur y viceversa. Si ciertamente la divergencia de la genealogía humana y la de los chimpancés ocurrió en el sur de Europa, sus descendientes pudieron emigrar hacia el sur e instalarse definitivamente en África, donde siguieron su devenir evolutivo.

Estas consideraciones centran un nuevo debate científico, donde las hipótesis han de ponerse a prueba. El origen y la historia evolutiva de la genealogía humana no ha cambiado, pese a los titulares que podamos leer en los medios. Seguimos inmersos en una bruma muy densa, donde es complicado ver más allá de unos cuantos fósiles fragmentarios y un reloj molecular que trata de afinar su precisión.

José María Bermúdez de Castro

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¿Qué peligros acechan a los chimpancés?

El estudio de los chimpancés es crucial para entender nuestra evolución. Es por ello que existen muchos expertos dedicados a su investigación y la mejor razón para protegerlos y no olvidarnos de ellos. Brian M. Wood y otros colegas de diferentes universidades y centros de investigación de los Estados Unidos, acaban de publicar en la revista Journal of Human Evolution un estudio demográfico muy revelador. Su trabajo se ha centrado en la comunidad de la subespecie Pan troglodytes schweinfurthii que habita en la reserva de Ngogo del Parque Nacional de Kibale, en Uganda.

Representantes de Pan troglodytes schweinfurthii de la reserva del Gombe (Tanzania). Fuente: Wikipedia

Wood y sus colegas han tomado pacientemente datos de esta comunidad entre 1995 y 2016, monitorizando los nacimientos, muertes, inmigraciones y emigraciones desde/hacia otras comunidades, han estimado las curvas de supervivencia y mortalidad o la esperanza al nacimiento y en todas las edades. Ya sabemos que la esperanza de vida a una determinada edad se define como el promedio de años que se espera que vivan los individuos de una población a partir de esa edad, considerando las defunciones que se van produciendo. La esperanza de vida al nacimiento puede ser muy baja si la mortalidad en los primeros años de vida es muy alta. En las sociedades humanas desarrolladas la esperanza de vida al nacimiento es muy elevada, precisamente porque la mortalidad infantil es baja y muchos individuos llegan a vivir entre 90 y 100 años. En las sociedades de cazadores y recolectores, como los bosquimanos, la mortalidad infantil es muy alta y el rango del promedio de la esperanza de vida al nacimiento se sitúa entre los 27 y los 37 años, aunque algunos individuos puedan alcanzar una longevidad de más de 70 años.

En los chimpancés no es sencillo superar los 50 años. Por ejemplo, en la comunidad de Ngogo Wood y sus colegas iniciaron sus estimaciones con un censo de 166 individuos. Tan solo 17 llegaron a superar los 50 años y la máxima edad alcanzada fue de 66 años. Recientemente se ha citado el caso de una hembra de chimpancés que logró vivir hasta los 78 años. Podemos comparar esta cifra con los registros de la humanidad, en los que algunas personas pueden llegar a vivir entre 110 y 120 años.

Los datos demográficos obtenidos por Wood y sus colegas en la reserva de Ngogo fueron sensiblemente mejores que los obtenidos en otros estudios. La esperanza de vida al nacimiento conjunta de machos y hembras fue de 32,8 años, siendo significativamente mayor en las hembras (35,8 años), que en los machos (29,6 años). Podemos comparar estos datos con los de las poblaciones humanas de cazadores y recolectores y darnos cuenta de que no existen diferencias entre ellos y los chimpancés. Asimismo, los datos de Ngogo fueron notablemente mejores que los de estudios previos en otras comunidades, como las de Bossou (República de Guinea), Gombe y Mahala (Tanzania), Kanyawara (Uganda) y Taï (Costa de Marfil) ¿Cuál es el secreto para unos valores tan buenos en Ngogo?

La primera hipótesis que se plantearon Wood y sus colegas para explicar estos datos es la ausencia de predadores en el parque nacional de Kibale. Sin duda es una buena razón. No obstante, en la región de Uganda donde vive la comunidad de chimpancés de Kanyawara tampoco existen predadores. La esperanza de vida al nacimiento de esta comunidad es significativamente menor que la Ngogo. Otros datos son incluso más elocuentes. En la comunidad de Taï, en Costa de Marfil, la edad máxima registrada para un chimpancé hasta la fecha ha sido de 46 años. Tras una investigación muy rigurosa y pormenorizada, los autores de esta larga investigación llegan a la conclusión de que la esperanza de vida de los chimpancés de Ngogo está favorecida tanto por la existencia de recursos abundantes, como por la falta de interferencia con la población humana de la región. En otras palabras, nosotros somos los peores enemigos de los chimpancés, un hecho que no puede sorprender a nadie. Sin la interferencia humana, los chimpancés no estarían en peligro de extinción.

La mortalidad en la comunidad de Ngogo se debe a problemas obstétricos, enfermedades respiratorias o senescencia, entre otras causas. Pero la mayor fuente de mortalidad proviene de las agresiones, que incluyen el infanticidio. La menor esperanza de vida al nacimiento de los machos con respecto a las hembras se explica de esa manera. Aunque algunos primatólogos han propuesto que tenemos una relación filogenética más estrecha con los bonobos, las evidencias relacionadas con el comportamiento no apoyan esta hipótesis. Todo apunta a que hemos mantenido la misma conducta agresiva que Pan troglodytes, muy diferente al modelo de Pan paniscus, basado en el “haz el amor y no la guerra”. Los bonobos podrían ser una rama lateral de la genealogía de los chimpancés, de la que poco sabemos por falta de fósiles. A pesar de que nos separamos de esa genealogía hace al menos seis millones de años, un buen número de caracteres han permanecido casi inalterados. Por desgracia, compartimos con los “troglodites” una buena dosis de agresividad, que solo podemos aminorar gracias al amparo de las leyes.

José María Bermúdez de Castro

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Sobre costillas y vértebras: el tórax a examen

El pasado 19 de mayo tuve el honor de formar parte del tribunal que se encargó de juzgar la tesis doctoral defendida por Daniel García Martínez, en la Universidad Autónoma de Madrid. En la actualidad y desde hace algunos años, existe una nueva modalidad de tesis doctoral en ciertas Facultades, basada en la presentación de un cierto número de artículos científicos publicados por el aspirante en revistas de prestigio. Puesto que los trabajos han sido previamente valorados por revisores externos antes de su definitiva publicación, el papel del tribunal tiene simplemente que confirmar el juicio emitido por otros colegas (expertos en la materia) durante la revisión de los trabajos. Aun así, el acto académico de los aspirantes al título de doctor representa una tradición académica, que no debiera perderse. Se trata de una presentación pública de esos trabajos, donde el aspirante demuestra su capacidad investigadora y termina por investirse con el máximo rango académico posible.

Con el nuevo doctor (a mí derecha), Daniel García Martínez, y con su director de tesis, Markus Bastir, justo en el momento de terminar la defensa de la tesis en la Universidad Autónoma de Madrid.

La tesis doctoral defendida por Daniel García ha sido el fruto de cinco años de un trabajo incansable. Es el tiempo habitual y necesario para la formación de un buen científico. Si esa formación ha contado con un gran director, como en el caso de Daniel García, el nuevo doctor quedará perfectamente habilitado para ejercer una profesión tan compleja y necesaria para la sociedad. La tesis doctoral ha sido dirigida por el Doctor Markus Bastir, toda una eminencia (a pesar de su juventud) en el ámbito de la evolución humana y su relación con aplicaciones bio-médicas.

Daniel García se embarcó en un proyecto de tesis muy complicado. El estudio de la caja torácica ha sido un aspecto casi olvidado en las investigaciones sobre la evolución humana. No es habitual que se conserven vértebras y costillas en los yacimientos, dada su fragilidad. Además, el reconocimiento de un fragmento de costilla humana y su distinción de la de otras especies presentes en un cierto yacimiento requiere un notable entrenamiento en anatomía humana.

Por otro lado, el estudio de una parte anatómica tan compleja precisa herramientas técnicas disponibles desde hace pocos años. La llegada de la era digital ha favorecido el estudio de partes anatómicas, que han estado casi vedadas a los expertos. En la actualidad, y gracias a programas informáticos de enorme complejidad es posible reconstruir cualquier elemento anatómico, incluso a partir de fósiles fragmentarios. Parece cosa de ciencia ficción, pero cabe la posibilidad de reconstruir la caja torácica de la mayoría de los homininos cuando se dispone de unas pocas vértebras y algunas costillas fosilizadas. Por supuesto, sin el debido entrenamiento en esos programas informáticos y una enorme dedicación para recoger datos en cualquier parte del mundo, allí donde se encuentren los fósiles, es imposible lograr esa hazaña. Por ejemplo, Daniel García ha formado parte del equipo que ha conseguido reconstruir la caja torácica de Homo naledi. Los datos fueron recogidos en Sudáfrica.

La caja torácica está formada por vértebras, costillas, esternón y elementos cartilaginosos, que protegen partes internas vitales: corazón, pulmones, arterias, etc. Su papel en la fisiología de la respiración, por poner un ejemplo, es bien conocida. La movilidad de las articulaciones entre las costillas y las vértebras, así como la acción de los músculos intercostales, el diafragma y otros músculos (escalenos, serratos y levatores costarum) permiten que la caja torácica tenga la flexibilidad necesaria para aumentar y disminuir sus dimensiones de manera rítmica mediante una serie de movimientos que permiten el intercambio gaseoso.

Esqueletos de H. neanderthalensis y H. sapiens, mostrando sus diferencias en la forma de la caja torácica.

La forma de la caja torácica de los primates fue definida en 1961 por el primatólogo Adolf Schultz mediante expresiones intuitivas, pero también subjetivas. Por ejemplo, nuestra estructura torácica tiene una forma aproximada de barril (“barrel-shaped”), mientras que la de los chimpancés, gorilas y orangutanes tiene una forma aproximada de embudo invertido, muy estrecha en su parte superior y muy ancha en su parte inferior (“funnel-shaped”). Estas conformaciones están relacionadas con la locomoción, la forma de las escápulas y la pelvis o el propio tamaño del aparato digestivo. El método empleado por Daniel García (morfometría geomérica en 3D) permite definir las variaciones de la forma de la caja torácica con una enorme precisión anatómica, modificando las apreciaciones subjetivas de Adolf Schultz. A partir de este momento, la terminología de Schultz quedará únicamente para definir de manera grosera el aspecto general de la caja torácica de las diferentes especies vivas y extinguidas.

En cuanto al registro fósil de los homininos de la genealogía humana Daniel García nos recuerda que las evidencias son escasas y fragmentarias. Gracias a la tecnología digital 3D Daniel ha podido realizar buenas reconstrucciones de cómo era la caja torácica de Australopithecus o de varias especias del género Homo, incluida las especies Homo naledi, H. ergaster, Homo antecessor y Homo neanderthalensis. Quizá en relación con la locomoción bípeda y de la funcionalidad de los brazos, la parte superior de la caja torácica de todas estas especies es más ancha que en los chimpancés. Mientras, la parte inferior aparece relativamente ancha, como en la genealogía de estos primates y a diferencia de Homo sapiens. La forma de su caja torácica de los australopitecos y de las especies arcaicas del género Homo ha recibido el nombre familiar de “bell-shaped”, por su parecido con una campana. Esta morfología podría ser simplemente una retención de la morfología primitiva de primates mucho más antiguos o tener un significado funcional. La mayor anchura relativa de la parte inferior de la caja torácica de estas especies podría tener relación con una participación más activa del diafragma en el proceso de la respiración, tal vez ligada a un mayor gasto energético. Además, y de manera adicional, una caja torácica expandida en su parte inferior podría estar relacionada con un aparato digestivo de mayor tamaño, adaptado a un mayor consumo de alimentos vegetales.

Además de felicitar de nuevo al doctor García Martínez por su brillante tesis, nos quedamos con la idea de la enorme importancia que puede tener la reconstrucción de la caja torácica de las especies del pasado. No solo puede darnos información sobre cuestiones taxonómicas y filogenéticas, sino que nos explica aspectos esenciales de la fisiología de estas especies. Su forma está ligada al aparato respiratorio y el aparato digestivo, además de albergar la parte fundamental del sistema circulatorio. Desde ahora, nos fijaremos con más atención en las conclusiones de los pocos expertos que se atreven a estudiar una parte tan compleja de nuestra anatomía.

José María Bermúdez de Castro.

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