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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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Sorpresa científica ante las primeras muestras de ADN del hombre de Atapuerca

Finalmente y después de muchos intentos fallidos, se ha conseguido aislar y secuenciar restos de ADN de los homininos del yacimiento de la Sima de los Huesos de la sierra de Atapuerca. De momento se trata de ADN mitocondrial, pero ahora ya no se puede descartar que pronto se pueda secuenciar el ADN nuclear. La noticia es fabulosa para las investigaciones de nuestros orígenes, puesto que se ha logrado superar en muchos miles de años las expectativas de los genetistas sobre la posibilidad de aislar y secuenciar ADN en regiones templadas del planeta. Si esas expectativas estaban en unos 100.000 años (según los más optimistas), ahora se trata de rebasar el listón de los más de 400.000 años de antigüedad del nivel que contiene los restos de homininos de la Sima de los Huesos.

Este yacimiento es muy especial, no solo por el espectacular número de restos humanos recuperados hasta el momento (más de 7.000, pertenecientes a un mínimo de 28 individuos), sino por la perfecta preservación de los fósiles. Las arcillas del nivel que contiene los restos humanos son tan puras, que podrían utilizarse en alfarería. La humedad y la temperatura han debido permanecer muy constantes durante miles de años en un lugar recóndito y aislado de las grandes cavidades de la sierra de Atapuerca. Puede que las condiciones de la Sima de los Huesos hayan sido excepcionales y tal vez únicas. Prefiero pensar que no es así, porque ahora se trata de intentarlo en otros yacimientos. Por supuesto, la genética del pasado (paleogenética) no es la panacea que podrá resolver todos los enigmas científicos de la evolución humana, pero se ha convertido en una fuente inestimable de conocimiento.

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Los resultados obtenidos con las muestras de fósiles humanos de la Sima de los Huesos son inesperadas. Desde que comenzaron las investigaciones de los primeros restos encontrados en el yacimiento, allá por el año 1976, nadie dudó sobre la relación filogenética directa entre los homininos de la Sima de los Huesos y los Neandertales. Es más, en algún momento se planteó que el origen de los Neandertales se encontraba en la península Ibérica ¿Por qué no? Durante el 80 por ciento del último millón de años la mayor parte de Europa estuvo cubierto por un espeso manto de hielo. La vida de nuestros ancestros solo fue posible en la regiones mediterráneas.

Sin embargo, el ADN mitocondrial aislado en las muestras de los humanos de la Sima de los Huesos está más relacionada con los famosos Denisovanos, aquella población ancestral que vivió en las remotas regiones de Siberia hace unos 40.000 años, que con los Neandertales. Y digo remotas no solo desde nuestro punto de vista subjetivo, sino desde la distancia real entre el yacimiento de la Sima de los Huesos y la cueva de Denisova (unos 8.000 kilómetros en línea recta).

Según nos explican los genetistas, los Denisovanos representan a una población aislada en Eurasia, relacionada sin duda con los Neandertales, pero que también tuvo ancestros de aproximadamente un millón de años de antigüedad. Sin embargo, nada se había explicado sobre la posible relación de los Denisovanos con una población europea del Pleistoceno Medio. A la espera de que pueda aislarse el ADN nuclear y se añada un poco más de luz a estos resultados, habrá que buscar una explicación razonable para esta inesperada y extraña relación entre los Denisovanos y los humanos de Atapuerca. Y, sobre todo, habrá que explicar porque el ADN mitocondrial de Miguelón y sus demás compañeros del osario de la Sima de los Huesos no se aproxima tanto al de los Neandertales, como todos hubiéramos esperado. ¿Podremos encontrar alguna explicación?

El estudio de los fósiles ya había arrojado algunas pistas sobre la relación entre los homininos del yacimiento de la Gran Dolina de la sierra de Atapuerca (Homo antecessor) y los homininos de la Sima de los Huesos (Homo heidelbergensis). Esa relación parece muy tenue desde el punto de vista de la morfología de los restos óseos y dentales, pero ya en 2003 propusimos que los humanos llegados a Europa hace unos 600.000 años pudieron haber hibridado con los residentes (Homo antecessor). De ser cierto, los nuevos inquilinos de Europa habrían incorporado un nuevo ADN a su patrimonio genético ¿Pudo ser éste ADN el que se ha detectado en los Denisovanos? Esta fue nuestra primera impresión cuando en 2010 leímos el trabajo en la revista Nature sobre la extracción del ADN en aquellos antiguos pobladores de Siberia, y escribimos sobre ello en una revista científica. Por descontado, no podíamos prever ni el hallazgo de ADN en los humanos de la Sima de los Huesos ni los resultados del trabajo que presentamos en la revista Nature.

Ahora podemos predecir que los Denisovanos heredaron su ADN mitocondrial de un ancestro europeo muy antiguo (¿Homo antecessor?), que más tarde llegó hasta los humanos que poblaron Europa durante el Pleistoceno Medio (Sima de los Huesos), que también llegó a formar parte del genoma de los Neandertales y que finalmente heredaron algunas poblaciones de Homo sapiens. Una historia mucho más complicada de lo que podíamos imaginar, y que tal vez nunca lleguemos a comprender en toda su magnitud. Extraer ADN de Homo antecessor parece ya ciencia ficción, puesto que sus restos están fosilizados casi al 100%. Sin embargo, el camino hacia el aislamiento de mayores cantidades de ADN de los humanos de la Sima de los Huesos y otros yacimientos está abierto. Con un poco de paciencia, quizá podamos avanzar en la reconstrucción de la compleja historia evolutiva de los humanos de nuestro continente.

Para terminar, quizá el hecho más inquietante de toda esta historia reside en que a los humanos actuales nos ha llegado el ADN por varias vias diferentes. El grueso nos llegó por supuesto a través de nuestros ancestros africanos; pero también heredamos algo de los Neandertales y de los Denisovanos. Si éstos heredaron su ADN de la Sima de los Huesos y, a su vez, éstos lo tomaron de Homo antecessor, nuestro genoma es una mezcla increible de pequeñas dosis de ADN de muchos humanos del pasado.

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