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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