Para entender la paleoantropología. 2ª parte: La evolución

Les propongo que hagamos un breve y sencillo experimento. Prueben a introducir en el buscador de imágenes de Google los términos “evolución”, “evolución humana” o “evolución del hombre”. Verán desfilar ante sus ojos ―en múltiples variantes pero con un claro denominador común― una de las imágenes que más daño ha hecho a la comprensión de la evolución de nuestra especie:

Sigan leyendo esta anotación porque espero que al final comprendan bien el porqué.

En la primera parte de esta serie analizamos qué es la paleoantropología y cómo se forma la “materia prima” ―por decirlo de alguna forma― de su objeto de estudio: los restos fósiles de los organismos que vivieron en el pasado. Cuando estos fósiles comenzaron a ver la luz y nació la paleontología moderna, gracias sobre todo al trabajo de Georges Cuvier, se inició un estudio sistemático de los mismos que llevó a la comprensión de que la vida tiene una historia, que existe variabilidad, y que se puede analizar el cambio en la morfología de los animales extintos. Este hecho fundamental, junto con algunos otros, llevaron al asentamiento de la idea de la evolución de las especies.

No vamos a hacer un estudio pormenorizado de las diversas corrientes que llevaron al planteamiento de la teoría de la evolución por Charles Darwin (y Alfred Russel Wallace) en 1859, ni tampoco vamos a detallar los avatares por los que ha atravesado la disciplina desde entonces ya que supondría alargar en exceso este texto. Lo que sí pretendo es ofrecer una visión clara y comprensible acerca de qué es la evolución biológica y cómo funciona.

En latín clásico, la palabra evolutio significa “desenrollar o abrir un libro” (detalle), por lo que podemos traducirla como «leer», ya que los libros y documentos eran, en época romana, rollos de papiro o pergamino que había que desenrollar para poder leerlos. El verbo relacionado, evolvere, tiene como raíz el verbo volvo que significa “girar, dar vueltas” (detalle). Lo que estos términos sugieren es una idea de movimiento, de un camino que se abre ante nosotros y que podemos seguir. Curiosamente, a pesar de que en la actualidad asociamos de forma casi inmediata el término «evolución» con la obra cumbre de Charles Darwin titulada “El origen de las especies”, éste prefería hablar de “teoría de la descendencia con modificación”; puntualizando que esa modificación no estaba predeterminada, orientada o dirigida, sino que era producida por lo que llamó la «selección natural». Tanto es así que en la primera edición de ese trascendental libro, la palabra «evolución» sólo aparece una vez, y es precisamente al final del mismo (de hecho es la última palabra de la obra):

Hay grandeza en esta concepción de que la vida, con sus diferentes facultades, ha sido alentada en unas cuantas formas o en una sola, y que, mientras este planeta ha ido girando según la constante ley de la gravitación, se han desarrollado [evolved] y se están desarrollando, a partir de un comienzo tan sencillo, infinidad de formas cada vez más bellas y maravillosas.

[…] from so a simple a beginning endless forms most beautiful and most wonderful have been, and are being, evolved.

La evolución no busca, pero encuentra *

Siguiendo los postulados de Francisco Ayala, podemos decir que la teoría de la evolución se ocupa de tres materias diferentes. La primera es el hecho mismo de la evolución, es decir, el hecho de que las especies cambian con el paso del tiempo y que es posible describir su historia. Si lo hacemos, descubrimos que todas ellas están emparentadas entre sí al tener un antepasado común. Podemos resumir este primer punto con la afirmación de que todos los seres vivos descienden de antepasados comunes, que son cada vez más diferentes de sus descendientes cuanto más tiempo ha pasado entre unos y otros.

Representación gráfica de la ascendencia común (por el autor).

La segunda materia es la historia de la evolución. A estudiar la evolución tratamos de establecer las relaciones de parentesco entre unos organismos y otros, así como determinar, de forma tan precisa como sea posible, en qué momento se produjo la separación entre los distintos linajes que llevan a las especies vivas en la actualidad (o saber en qué momento quedaron extintas). La evolución biológica implica por tanto el origen de nuevas especies.

La tercera y última materia se refiere a las causas de la evolución. Quizás sea este el punto que en la actualidad genera más debate en la comunidad científica, y también el más importante. Una vez sentado que los organismos cambian y que se diferencian cada vez más con el paso del tiempo, se vuelve esencial comprender los mecanismos o los procesos que causan esa evolución. Darwin, por ejemplo, describió el mecanismo de la selección natural, el proceso que explica la adaptación de los organismos a su ambiente y la evolución de órganos y funciones. Otros procesos evolutivos importantes son los relacionados con la genética (desconocida para Darwin).

Bueno, hasta ahora hemos hablado de muchas cosas pero no hemos explicado qué dice la teoría de la evolución. Como hemos apuntado, la evolución biológica es el proceso de cambio y diversificación de los organismos en el tiempo (y en términos genéticos, el proceso de cambio en la constitución genética de los organismos a través del tiempo). Actualmente, la teoría de la evolución combina las propuestas de Charles Darwin y Alfred Russel Wallace con las leyes de la herencia descritas por Gregor Mendel, así como otros avances posteriores en genética. Según esta teoría, que recibe el nombre de “síntesis moderna” o “teoría sintética”, la evolución se define como un cambio en la frecuencia de los alelos de una población a lo largo de las generaciones. Este cambio puede darse por diferentes mecanismos tales como la selección natural, la deriva genética, la mutación y la migración o flujo genético (más bajo explicaremos brevemente estos conceptos).

El argumento central de Darwin parte de la existencia de variaciones que se heredan. Las variaciones favorables, desde el punto de vista del organismo, son las que incrementan su posibilidad de sobrevivir, pero no vivir por vivir, sino vivir para dejar descendencia, para transmitir su carga genética. La selección natural surge como consecuencia de diferencias en la supervivencia, la fertilidad, el ritmo de desarrollo, el éxito en encontrar pareja, o en cualquier otro aspecto del ciclo vital del organismo. Todas estas diferencias pueden ser aglutinadas bajo el término de reproducción diferencial puesto que todas ellas afectan al número de descendientes que dejan los organismos. Las variaciones favorables serán entonces conservadas y multiplicadas de generación en generación a expensas de las menos ventajosas, precisamente porque quienes las portan viven lo suficiente como para transmitirlas a su descendencia con más eficacia. A medida que las variaciones más útiles van apareciendo, irán reemplazando a las menos ventajosas, y como consecuencia de ello, los organismos cambiarán en su apariencia y configuración. Este proceso de multiplicación de variaciones ventajosas, a costa de las que no lo son, es lo que Darwin llama selección natural.

Como resultado de tal proceso, los organismos estarán mejor adaptados a su ambiente. La razón de ello es que son precisamente las variaciones que mejoran la adaptación al ambiente las que aumentan la probabilidad de que un organismo sobreviva y se multiplique. El proceso se facilita por el hecho de que los ambientes en que los organismos viven también están en continuo cambio. Estos cambios ambientales incluyen no solo los relacionados con el clima y otros aspectos físicos, sino también el entorno biológico: los depredadores, los parásitos y los competidores con los que un organismo interactúa le afectan de manera importante. Al mismo tiempo, el entorno biológico de una especie cambia sin cesar puesto que las especies que constituyen ese entorno están evolucionando a su vez. De esta forma, el proceso de evolución por selección natural implica una retroalimentación que hace que la evolución continúe indefinidamente.

François Jacob

Cuando Darwin publicó “El origen de las especies” no tenía ninguna prueba de la existencia de la selección natural y elaboró su teoría sólo por inferencia. Ernst Mayr ha esquematizado los argumentos de Darwin en cinco hechos y tres deducciones que son muy útiles para comprender la esencia de esta cuestión:

  • Hecho número uno: Todas las especies tienen una gran fecundidad potencial que debería producir un crecimiento muy rápido de las poblaciones, siempre que todos sus miembros sobreviviesen y se reprodujesen.
  • Hecho número dos: salvo fluctuaciones anuales u ocasionales, el número de miembros de las poblaciones se mantienen estables.
  • Hecho número tres: los recursos naturales son limitados y en un entorno relativamente estable se mantienen más o menos constantes (debemos señalar que por recursos se entiende tanto el espacio físico como el alimento disponible).
  • Primera deducción: teóricamente, el número de individuos debería sobrepasar rápidamente las capacidades de mantenimiento del entorno; este desequilibro va a producir una “lucha por la existencia” que sólo permitirá que se reproduzca una pequeña parte de los miembros de las poblaciones. En realidad, Darwin empleó el término “lucha” de forma metafísica ―a pesar de algunas interpretaciones malintencionadas― por lo que hoy hablamos de “competencia”.
  • Hecho número cuatro: dos individuos de una población nunca son exactamente iguales y toda población manifiesta una gran variabilidad. Esta fórmula pone de manifiesto algunos datos esenciales de la revolución darwiniana. Los autores previos manejaban un concepto de especie según el cual existe un tipo, un modelo de cada especie, que se reproduce de forma inmutable (corriente que ha venido a llamarse fijismo), donde las variaciones observadas son meros accidentes de “copia”. En cambio, para Darwin la variabilidad es una propiedad fundamental de la especie; no puede existir un tipo privilegiado puesto que todos los individuos son igualmente representativos de la especie con una constitución única.
  • Hecho número cinco: gran parte de esta variabilidad es heredable. La variabilidad por tanto es el material del cambio evolutivo.
  • Segunda deducción: la supervivencia en este ambiente de competencia no se debe al azar, sino que depende en gran parte de la constitución genética de los supervivientes. Esta supervivencia desigual constituye el proceso de selección natural (hoy sabemos que esta afirmación debe ser matizada ya que, dependiendo de las especies, la parte debida al azar o al determinismo genético en la supervivencia varía en límites muy amplios, aunque siempre existe una combinación entre ambos).
  • Tercera deducción: a lo largo de las generaciones, el proceso de selección natural conduce a un cambio gradual de las poblaciones, es decir, a la evolución con producción de nuevas especies.  Este proceso de diversificación está contrarrestado por la extinción de las especies: se estima que casi el 100% de todas las especies que han existido en el pasado han desaparecido sin dejar descendientes. Las especies actuales, estimadas en unos 10 millones (las descritas por los biólogos son menos de 2 millones) son el saldo entre la diversificación y la extinción.

Vamos a explicar cómo opera la selección natural con un ejemplo que se ha convertido en clásico: el melanismo industrial. Tenemos una especie de polilla cuyos miembros pueden ser de color oscuro o claro, en este caso nos referimos concretamente a la polilla del abedul Biston betularia —en la imagen de abajo, la forma clara (definida como «común») está rotulada con el número 2; y la forma oscura (definida como «carbonaria») rotulada con el número 1.

En 1848, en pleno apogeo de la revolución industrial en Inglaterra, los naturalistas se dieron cuenta de que en áreas industriales, contrariamente a lo que pasaba en zonas no contaminadas, las formas oscuras de esta polilla predominaban sobre las claras.

La explicación tiene que ver con la contaminación ambiental: el hollín de las fábricas mata los líquenes grisáceos-claros que se encuentran sobre la corteza de los abedules, donde estas polillas pasan gran parte de su tiempo, haciendo al mismo tiempo que esa corteza se vuelva más oscura. A partir de esta evidencia, H. B. D. Kettlewell llevó a cabo una serie de experimentos que demostraron que las formas oscuras se camuflaban mejor de las aves depredadoras que la claras en la corteza de los árboles, siendo de esta forma favorecidas por la selección —en la imagen superior vemos una polilla común sobre una corteza de abedul sin contaminar (3), y en la imagen siguiente (4) ambas polillas sobre la corteza ennegrecida por el hollín de las fábricas. En este caso concreto, el color oscuro se convierte en un rasgo adaptativo porque sus portadores sobreviven más que los de color claro.

Pero esta ventaja de la forma oscura no tendría ninguna trascendencia si no fuese hereditaria. Dado que el color oscuro esta determinado por un tipo (o alelo) de un gen, mientras que el color claro lo está por otro alelo del mismo gen, el que las polillas oscuras dejen más descendientes implica que el alelo oscuro aumentará su representación en la población de la siguiente generación. Las adaptaciones son, por tanto, aquellas características que aumentan su frecuencia en la población por su efecto directo sobre la supervivencia o el número de descendientes que dejan aquellos individuos que la portan. En nuestro ejemplo, las formas claras eran miméticas en las zonas no contaminadas, siendo aquí seleccionadas a favor y, por tanto, más numerosas.

En este punto no quiero dejar pasar la oportunidad de traer a colación al genial Stephen Jay Gould, un gran científico y enorme divulgador, que era capaz de unir ciencia y arte cada vez que nos explicaba cualquier concepto:

la formulación básica ―el esqueleto― de la selección natural es un argumento de una simplicidad desarmante, basado en tres hechos innegables (sobreproducción de descendencia, variación y heredabilidad) y una inferencia silogística: la selección natural, o la afirmación de que los organismos con más éxito reproductivo serán, en promedio, las variantes que, por azar, resulten estar mejor adaptadas a los entornos locales cambiantes, las cuales, por herencia, transferirán a sus descendientes sus rasgos favorecidos.

Para mostrarnos gráficamente su visión de la teoría de la evolución escogió una figura procedente de la edición latina de 1747 de una obra precursora en la historia de la paleontología: el tratado de Agostino Scilla titulado La vana speculazione disingannata dal senso (La vana especulación desengañada por los sentidos). La obra fue publicada en italiano en 1670 y, entre otras bellas ilustraciones, cuenta con una etiquetada “coral articulado presente en gran abundancia en los acantilados y colinas de Messina”:

Gould nos explica que el tronco central del coral ―la teoría de la selección natural (1)― no puede cortarse porque la criatura moriría. Este tronco central se divide luego en un número limitado de ramas principales, que él llamó “los puntales básicos” (2, 3 y 4) y que se corresponden con las tres partes esenciales de la teoría darwiniana (sobreproducción de descendencia, variación y heredabilidad): son tan indispensables que la eliminación de cualquiera de ellas supondría poner en entredicho la teoría al completo de forma que sería necesario rebautizar la nueva estructura básica. Por último, hay otros posibles puntos de corte que, si bien obligan a repensar algunos conceptos, no suponen poner en peligro el esquema esencial. En estas partes más alejadas del tronco central podemos incluir el equilibrio puntuado, la teoría neutralista etc.

Mecanismos evolutivos

Ya hemos visto el principal mecanismo de cambio evolutivo, la selección natural. Pero como también hemos apuntado, existen otros que vamos a comentar brevemente a continuación (en futuras anotaciones los veremos con más detalle).

Las frecuencias génicas pueden cambiar por razones puramente aleatorias (lo que se llama deriva genética). En cada generación se produce un sorteo de genes (llamado recombinación) durante la transmisión de gametos de los padres a los hijos. La mayoría de los organismos son diploides, es decir, tienen dos copias de cada gen (una heredada de la madre y otra del padre). Sin embargo, los gametos de estos organismos portan solo uno de los dos ejemplares (alelos) de cada gen. El que un gameto lleve un alelo u otro es una cuestión de azar. Como el único componente que se transmite de generación en generación es el material genético (los genes), el que un individuo deje más descendientes implica que sus variantes génicas (alelos) estarán más representadas en la siguiente generación.

La deriva genética produce un cambio aleatorio en la frecuencia de los alelos de una generación a otra, resultando que estadísticamente se produce una pérdida de los alelos menos frecuentes y una fijación de los más frecuentes. Como es de esperar, este mecanismo provoca una disminución en la diversidad genética de la población y tiende a homogeneizar el acervo genético, motivo por el que la magnitud de los cambios está inversamente relacionada con el tamaño de la población: cuanto mayor sea el número de individuos en una población, menor será el efecto de la deriva genética. Podemos ilustrar este mecanismo con el clásico ejemplo de lo que sucede cuando lanzamos una moneda al aire. Si lanzamos una moneda dos veces, no nos sorprende que salgan dos caras, aun cuando eso significa que sale cara el 100% de las veces. Sin embargo, sí resultaría sorprendente y sospechoso que salieran 20 caras seguidas en 20 tiradas, que es también el 100% de los casos. Uno espera que la proporción de caras obtenidas en una serie de tiradas se aproxime a 0,5 (50%) cuando el número de tiradas es bastante alto.

La relación es la misma con respecto a la deriva genética. Cuanto mayor sea el número de individuos en la población, menor será la diferencia entre las frecuencias de una generación y la siguiente, aunque no debemos olvidar que lo que cuenta no es el número total de individuos en la población, sino su “tamaño eficaz”. El tamaño eficaz se define por aquellos individuos que dejan descendientes: la razón es que sólo los individuos reproductores transmiten sus genes a la generación siguiente, y si éstos son muy pocos, las consecuencias de la deriva pueden ser grandes (a efectos de la deriva genética, la existencia de pocos individuos reproductores, aunque la población total sea muy grande, es igual a una población muy pequeña). En general, para muchas clases de organismos se calcula que el tamaño efectivo de la población es aproximadamente un tercio del número total de individuos.

Los efectos de la deriva genética son normalmente pequeños de una generación a otra, dado que la mayoría de las poblaciones naturales constan de miles de individuos reproductores. Pero los efectos sobre muchas generaciones pueden ser importantes. Si no hubiera otros procesos de cambio evolutivo, tales como el de selección natural y el de mutación, las poblaciones llegarían al final a tener un solo alelo de cada gen. La razón es que tarde o temprano uno u otro alelo sería eliminado por la deriva genética. Debido a la mutación, los alelos desaparecidos de una población pueden reaparecer de nuevo y, si unimos a la ecuación la selección natural, podemos comprender que la deriva genética no tiene consecuencias importantes en la evolución de las especies salvo en aquellas que constan de poquísimos individuos.

Y este es precisamente el supuesto que Ernst Mayr llamó «efecto fundador». Variaciones fortuitas en las frecuencias alélicas similares a las debidas al efecto fundador tienen lugar cuando las poblaciones pasan a través de un «cuello de botella». Cuando el clima u otras condiciones son desfavorables, es posible que las poblaciones sufran una pérdida drástica de sus individuos y corran el riesgo de llegar a extinguirse. Sin embargo, si superan esa situación dramática, las poblaciones pueden recobrar su tamaño normal con el paso del tiempo aunque los genes portados por todos los miembros derivarán de los pocos genes presentes originalmente en los fundadores o supervivientes.


Representación gráfica de un cuello de botella poblacional (wikimedia commons).

En la historia evolutiva de nuestra especie se ha dado el caso de que las tribus eran diezmadas con frecuencia a causa de diversas enfermedades, bruscos cambios climáticos y otras circunstancias, aunque por suerte para nosotros, se recobraban a partir de los supervivientes o gracias a los inmigrantes de otras tribus. De esta forma, las diferencias entre las poblaciones actuales de seres humanos en la frecuencia de algunos genes parecen ser, al menos en arte, el resultado de los cuellos de botella por los que pasaron las poblaciones humanas primitivas.

Por otro lado tenemos la mutación. Podemos definir una mutación como cualquier cambio estable y heredable en la secuencia de nucleótidos del ADN. Cuando dicha mutación afecta a un sólo gen se denomina mutación génica; cuando es la estructura de uno o varios cromosomas la que se ve afectada, mutación cromosómica; y cuando una o varias mutaciones provocan alteraciones en todo el genoma se denominan mutaciones genómicas.

La tasa de mutación de un gen o una secuencia de ADN es la frecuencia en la que se producen nuevas mutaciones en ese gen o en la secuencia en cada generación. Una alta tasa de mutación implica un mayor potencial de adaptación en el caso de un cambio ambiental, pues permite a los individuos disponer de más variantes genéticas, lo que aumenta la probabilidad de que surja la variante adecuada necesaria para adaptarse al cambio ambiental. Del mismo modo, y como contrapartida, una alta tasa de mutación aumenta el número de mutaciones perjudiciales o deletéreas de los individuos y, por tanto, aumenta también la probabilidad de extinción de la especie.

Por lo tanto, una mutación en un lugar clave puede producir un cambio de características del organismo, que se presenta súbita y espontáneamente, y que se puede heredar o transmitir a la descendencia. Una vez en marcha, la selección natural actuará sobre ese cambio, manteniéndolo o eliminándolo en el caso de que permita o no al organismo adaptarse mejor al ambiente. También sucede en muchas ocasiones que una mutación no produce ningún efecto determinante.

Por último, el intercambio de genes entre poblaciones debido a la migración de los  individuos entre poblaciones es otro factor importante de cambio genético. Si dos poblaciones difieren en las frecuencias de los alelos de algunos de sus genes, entonces el intercambio genético entre individuos de las poblaciones emigrante y local producirá un cambio de las frecuencias de los genes en cada una de ellas. Las migraciones humanas durante la expansión neolítica por ejemplo determinaron significativamente el tipo y la cantidad de variación genética de nuestra especie.

La sistemática o cómo clasificamos los organismos

Una vez que hemos analizado la teoría de la evolución y comprendido la enorme diversidad biológica que es capaz de generar la selección natural, podemos entender la importancia que tiene contar con un sistema que permita clasificar nuestro conocimiento del mundo animal, no sólo por necesidades intelectuales y de organización, sino porque un buen sistema de este tipo permite extraer importantes conclusiones evolutivas.

En biología, la sistemática es el estudio de la identificación, la taxonomía y la nomenclatura (estas últimas son disciplinas auxiliares que tratan del análisis de las características de un organismo con el propósito de clasificarlo y nombrarlo conforme a unas reglas establecidas). Así, la sistemática trata del estudio de la clasificación de las especies con arreglo a su historia evolutiva. Inicialmente su interés se centró en la observación de los distintos organismos, actividad que permitió una rápida acumulación de datos descriptivos, lo que a su vez llevó a mediados del siglo XVIII a la revolución de Carl von Linné, quien estableció normas precisas para nombrar y clasificar los seres vivos (para más información ver esta anotación). Por lo tanto, la sistemática se ocupa de la diversidad biológica tanto en un plano descriptivo como en el explicativo o interpretativo.

¿Y qué método se emplea para llevar a cabo esta clasificación? El campo que ahora nos interesa, el de la paleontología humana, vivió una revolución gracias a la cladística, un método de clasificación planteado por el entomólogo alemán Willi Henning en 1950 en su obra Grundzüge einer Theorie der phylogenetischen Systematik (Fundamentos de una teoría de la sistemática filogenética). Es un método de clasificación que solo utiliza líneas de descendencia en lugar de parecidos morfológicos para deducir parentescos evolutivos y que agrupa estrictamente a los organismos en función de su proximidad relativa a un antepasado común.

Expliquemos un poco mejor esta cuestión: lo que hace la cladística es agrupar a las especies en “clados”, que significa “un grupo, una rama del árbol filogenético” (o árbol evolutivo, los dos términos son prácticamente sinónimos). Para ello se utiliza como criterio de reconocimiento de pertenencia al grupo (o clado) la identificación de al menos un carácter apomorfo compartido por todos los miembros de ese grupo y heredado de su especie ancestral (una apomorfia es un carácter nuevo evolucionado a partir de otro preexistente. El carácter original y el derivado forman una pareja homóloga). Por tanto, la idea central es la llamada monofilia estricta, según la cual un grupo es monofilético si todos los organismos incluidos en él han evolucionado a partir de un antepasado común. De esta manera, un clado incluirá a un grupo de especies y a su antepasado común (el fundador del clado) a partir del cual se diversificaron ―al clado se le denomina también “grupo natural” (porque es un reflejo de la verdadera historia evolutiva) y “grupo monofilético” (porque tiene un solo origen).

Tipos de clados (wikimedia commons).

Para formar los clados a partir de las especies con las que se está trabajando, la cladística divide los caracteres en dos tipos. Unos son los caracteres primitivos, que se heredan de un antepasado anterior al nacimiento del clado y por eso se encuentran también en otros clados. Otros caracteres son los llamados derivados, que sólo se observan dentro del clado porque aparecieron con la especie fundadora del mismo. Son los caracteres derivados los únicos que cuentan en el análisis filogenético. Los caracteres “primitivos” se llaman en cladística “plesiomorfias”, y para los “derivados” se usa el término “apomorfia” como hemos indicado más arriba.

Para concluir con este apartado, decir que la cladogénesis hace referencia a la diversificación o multiplicación de linajes, de clados. Por ejemplo, la diversificación de los linajes que llevan al hombre, el chimpancé y el gorila, a partir de un linaje único que existía entre hace ocho y diez millones de años es un ejemplo de cladogénesis. Los ejemplos de cladogénesis son innumerables puesto que la evolución ha producido la extraordinaria diversidad del mundo viviente. Como términos sinónimos que podemos encontrarnos para referirse a la cladogénesis son “evolución divergente” y “evolución diversificadora”.

Con toda la información que hemos analizado sobre sistemática y clasificación, podemos comprender que la evolución de los seres vivos puede ser representada como un árbol, un árbol cuyas ramas se van dividiendo a medida que se alejan de la base del tronco. Esta base representa la especie ancestral común a todas las del árbol, y la ascensión hacia la copa representa el paso del tiempo. Sus ramas se corresponden a los linajes en evolución, algunos de los cuales eventualmente se extinguen, mientras otros llegan hasta el presente. Tales “árboles” se denominan “dendrogramas” (del griego dendron árbol), “árboles filogenéticos” o simplemente, “filogenias”:

 


Cladograma que representa la diversificación entre los gibones, orangutanes, gorilas, chimpancés y humanos.

Conclusiones

Espero que el concepto de evolución y los diferentes mecanismos por los que se produce se hayan entendido bien (en caso contrario, en los comentarios podemos incidir en los aspectos que sea necesario reforzar). Dicho esto, hay quienes sostienen que Darwin no estuvo muy acertado al elegir la palabra «selección», ya que este término parece indicar que existe en la naturaleza alguien que selecciona deliberadamente los organismos mejor adaptados. En realidad, como ya hemos explicado, los individuos «seleccionados» son sencillamente los que sobreviven después de que se hayan eliminado de la población los individuos peor adaptados o menos afortunados. Por eso se ha propuesto sustituir la palabra selección por la frase «eliminación no aleatoria». En definitiva, se usa la palabra «selección» para designar el conjunto de circunstancias responsables de la eliminación de algunos individuos.

Volvamos ahora a la imagen con la que iniciábamos esta anotación. Esta imagen es engañosa y contraproducente para comprender la evolución humana por dos motivos fundamentales. El primero guarda relación con la errónea idea de «dirección», de evolución hacia la complejidad y la «perfección» que nos transmite. Vemos una serie de pasos «evolutivos» que van desde el ser más pequeño y atrasado hacia el más erguido, musculoso y de tez clara que se representa al final. La idea que se quiere transmitir es obvia: el ser humano ha evolucionado de un animal pequeño y peludo para convertirse, con el paso del tiempo, en la cima de la naturaleza. Sin embargo, las cosas no han sucedido de forma tan aséptica; la evolución del hombre no ha sido una limpia carrera de relevos en la que, tras cinco cómodas etapas, ha surgido el ser humano moderno en la meta. Aunque lo explicaremos con más detalle en una anotación posterior, la evolución de nuestra especie se asemeja más a un arbusto que a un árbol. Los últimos avances en genética nos dicen que nuestro pasado evolutivo ha sido más intrincado, mucho más complejo de lo que nunca habíamos imaginado. Y algo muy importante, muchos de los linajes de nuestros antepasados se extinguieron sin más.

El segundo motivo por el que esta imagen no ha sido afortunada tiene que ver con la ya famosa frase «el hombre desciende del mono». El primer ser de la imagen tiene un parecido enorme con un chimpancé, y es un error muy común ―demasiado común― pensar que descendemos de ellos o de cualquier otro simio actual (gorilas u orangutanes).

Debemos tener claro que el hombre no desciende del chimpancé, ni del gorila, ni del mono aullador, ni del macaco japonés, sino de primates que hoy en día ya no existen. A la pregunta de si el hombre desciende del mono, la respuesta de un biólogo evolutivo sería un rotundo «no», el hombre no desciende del chimpancé (el término «mono» no es taxonómico y, en cualquier caso, nuestros antepasados son simios). Lo que sí está perfectamente documentado es que el hombre desciende de otras especies de homininos ya desaparecidos, y que éstos, a su vez, provienen de otros primates igualmente desaparecidos que dieron lugar a otras ramas evolutivas de las que descienden los chimpancés actuales. Tenemos que ser conscientes que también existen restos fósiles de los antepasados de chimpancés, gorilas, orangutanes etc.

 

Esta anotación participa en la XXIX Edición del Carnaval de Biología que organiza ::ZTFNews

 

Referencias

Devillers, C. y  Chaline, J. (1993), La teoría de la evolución. Madrid: Akal, 383 p.

Mayr, E. (1998), Así es la biología. Madrid: Debate, 326 p.

Ayala, F. J. (2001), La teoría de la evolución. Madrid: Temas de hoy, 215 p.

Arsuaga, J. L. (2001), El enigma de la esfinge. Barcelona: Círculo de Lectores, 470 p.

Gould, S. J. (2004), La estructura de la teoría de la evolución. Barcelona: Tusquets Editores, 1426 p.

(*) Arsuaga, J. L. (2012), El primer viaje de nuestra vida. Madrid: Temas de Hoy, 430 p.

Más información de interés

  • Anotación de César Tomé para el Cuaderno de Cultura Científica sobre la evolución.
  • El siguiente vídeo es, sencillamente, una genialidad:

 

Otra revolución más en paleoantropología

Como ya hemos apuntado en más de una ocasión, la paleoantropología es una disciplina científica que se presta muy bien a anuncios impactantes y de gran trascendencia mediática. El principal motivo es que se trata de una ciencia que pretende averiguar nada más y nada menos cuál es nuestro origen (evolutivo), uno de los interrogantes que se ha planteado el ser humano desde que tiene capacidad de razonar.

Ayer asistimos a otro de esos momentos “históricos” al hacerse públicos los resultados de un estudio que ha logrado secuenciar el genoma mitocondrial casi completo de un hominino de la Sima de los Huesos, uno de los yacimientos del complejo de la Sierra de Atapuerca. El equipo, formado por investigadores españoles y del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, ha extraído y analizado ADN del resto fósil identificado como “Fémur XIII”, convirtiéndolo así en el ADN humano más antiguo conocido. La importancia de este hito no sólo radica en el avance tecnológico que ha permitido secuenciar un ADN tan antiguo, sino en el hecho de que los datos apuntan a que este hominino ―con una antigüedad aproximada de 400.000 años― está estrechamente relacionado con el linaje que llevó a los genomas mitocondriales de los homínidos de Denisova, un grupo hermano de los Neandertales de Eurasia oriental.

El hallazgo es realmente excepcional porque permite futuras investigaciones de genoma antiguo que, en realidad, se están realizando en estos mismos momentos (hasta ahora sólo se había podido analizar el ADN de restos de aproximadamente 100.000 años de antigüedad). Cierto es que, como sostiene José María Bermúdez de Castro, la paleogenética no es la panacea para resolver todos los enigmas de la evolución humana, pero se ha convertido en una fuente inestimable de conocimiento.

La Sima de los Huesos

Como informa la Fundación Atapuerca en su página web, este yacimiento pertenece al complejo kárstico de Cueva Mayor–Cueva del Silo. Para acceder a este yacimiento hay que recorrer durante 500 metros Cueva Mayor hasta llegar a un pozo de 13 metros de profundidad, al fondo del cual se encuentra la Sima propiamente dicha, uno de los más importantes depósitos fosilíferos del mundo. Su cronología es de unos 500.000 años y se trata de la mayor acumulación de fósiles humanos hallados hasta la fecha en todo el mundo.

Se han recuperado restos de al menos 28 individuos cuyos esqueletos están completos, aunque sus huesos se encuentran muy fragmentados, dispersos y mezclados, lo que dificulta su reconstrucción.

Cuando se extrajeron los primeros restos encontrados en el yacimiento de la sierra burgalesa (corría el año 1976), los primeros análisis de la morfología de los huesos ―sobre todo de la cara, la mandíbula y algunas piezas dentales― apuntaban a que existía una relación filogenética directa entre esos individuos y los Neandertales. Tanto es así que se planteó por el equipo de paleoantropólogos la hipótesis de que el origen de los Neandertales había que situarlo en la Península Ibérica, un planteamiento nada descabellado ya que la mayor parte de Europa estaba cubierta por aquellas fechas con un espeso manto de hielo, lo que dejaba habitable únicamente la zona mediterránea.

Ahora sin embargo, los nuevos resultados del ADN mitocondrial aislado en las muestras de la Sima de los Huesos apuntan a que están más relacionados con los famosos Denisovanos, una población ancestral que vivió en las remotas regiones de Siberia hace unos 40.000 años, que con los Neandertales (debemos tener muy presente no sólo la gran distancia espacial que separa ambos lugares, sino también el marco temporal, ya que estamos hablando de más de 300.000 años de separación entre ambas poblaciones).

Los Denisovanos

Hace tres años se produjo otra revolución en la paleoantropología con el descubrimiento de la que puede ser (aún no se ha verificado) una nueva especie del género Homo en las cuevas de Denísova, en los montes Altái de Siberia. El mismo equipo de científicos del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva que han analizado el ADN del fémur hallado en la Sima de los Huesos secuenció el ADN mitocondrial de dos fósiles: un molar y un fragmento de hueso proveniente del dedo de una niña encontrado en un estrato datado entre hace 50.000 y 30.000 años.

Este análisis indicó que los Denisovanos, una población aislada en Eurasia, poseían un ancestro común junto a Homo sapiens y el hombre de Neandertal que pudo vivir hace aproximadamente un millón de años (se especula que los Denisovanos se separaron de los Neandertales hace unos 700.000 años). El molar presentaba características morfológicas claramente diferentes a las de los Neandertales y los humanos modernos, lo que confirmaría que pertenece a una especie con una historia evolutiva distinta.

Es importante destacar que apenas se tiene información morfológica de estos individuos ―los dos restos fósiles ya han desaparecido en aras a posibilitar los análisis genéticos― por lo que no es posible establecer comparaciones anatómicas con los fósiles de la Sima de los Huesos.

En definitiva, los resultados del análisis del ADN mitocondrial indican que este homínido procede de una migración desde África distinta a la de la entrada de Homo sapiens en Europa, a la de los ancestros de los Neandertales y distinta, asimismo, del éxodo temprano de Homo erectus.

Conclusiones

“Hemos concluido que el pariente más cercano de esta especie de la Sima de los Huesos se encuentra en Siberia, pero eso no implica que se parezcan mucho, de hecho se calcula que llevarían evolucionando por separado 700.000 años. Son muy diferentes pero con un antepasado común que debía de ser una especie que vivió en Europa y en Asia en esa antigüedad de vértigo”, explica Arsuaga en una entrevista a la Agencia SINC.

En la mayor parte de libros de texto la evolución humana se explica mediante un árbol genealógico en el que líneas rectas unen los diferentes fósiles. Las líneas se van separando con el paso del tiempo llevando unas a una especialización y otras a la extinción. Por otro lado, los paleogenetistas han asumido que las líneas que unen la genealogía de ADN mitocondrial deben ser las mismas que las líneas que conectan los fósiles y cuando esto no sucede, los fósiles deben salir del esquema (aunque hay que tener en cuenta que el ADN mitocondrial se transmite por vía exclusivamente materna ―como explicamos aquí― y esto hace que no se recombine, por lo que pueden coexistir varios linajes mitocondriales en la misma población).

Lo que ahora parece evidente es que cada población europea tiene su propia historia y que las diferentes líneas se entrecruzan, a veces se mezclan y otras se separan. Más que un árbol con ramas limpias y ordenadas, nuestro pasado evolutivo se parece cada vez más a un arbusto enmarañado donde es muy difícil determinar dónde nace cada rama y dónde se bifurca o muere.

Datos extendidos (figura 6) tomada Meyer, M. et al. (2013): modelo de evolución de secuencias utilizando la secuencia de consenso de la Sima de los Huesos generada con filtros inclusivos, así como 54 de seres humanos actuales, 9 de seres humanos antiguos, 7 Neandertales, 2 Denosivanos, 22 bonobos y 24 chimpancés.

Aquí reside el eterno problema de conciliar los datos genéticos y morfológicos. Al igual que ocurre con los enfrentamientos entre la teoría que sostiene que el género Homo nació en África y desde allí se expandió, y la que afirma que surgió de forma independiente en diferentes lugares, la evidencia fósil en Atapuerca no es diferente. Los paleoantropólogos han asumido que los homininos de la Sima de los Huesos eran antepasados ​​de los Neandertales y esa es una línea recta que puede ser errónea.

Lo que parece claro es que los Denisovanos heredaron su ADN mitocondrial de un ancestro europeo muy antiguo, que ese ADN llegó más tarde hasta los humanos que poblaron Europa durante el Pleistoceno Medio (en la Sima de los Huesos), que también llegó a formar parte del genoma de los Neandertales y que finalmente heredaron algunas poblaciones de Homo sapiens, es decir, que los humanos de la Sima están relacionados con la población ancestral a partir de la cual evolucionaron por separado Neandertales y Denisovanos.

La tecnología actual no permite llegar más allá. Se hace tremendamente difícil creer que algún día se pueda secuenciar el ADN de restos más antiguos dado que se hallan fosilizados casi por completo (y han perdido por tanto toda información genética) aunque hay algunos estudios prometedores con fósiles de dinosaurios, por ejemplo, que permiten mantener la esperanza.

El paso siguiente de este equipo de investigadores es secuenciar ADN mitocondrial de otros individuos de la Sima, e incluso intentar recuperar algunas secuencias del ADN nuclear para obtener una imagen más nítida de nuestro pasado.

Referencia

Matthias Meyer, Qiaomei Fu, Ayinuer Aximu-Petri, Isabelle Glocke, Birgit Nickel, Juan-Luis Arsuaga, Ignacio Martínez, Ana Gracia, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell, & Svante Pääbo (2013). A mitochondrial genome sequence of a hominin from Sima de los Huesos Nature DOI: 10.1038/nature12788

Una estrella en ascenso para buscar el origen de la humanidad. La cueva Rising Star.

El pasado día 6 de noviembre se anunciaba en la Universidad Witwatersrand el comienzo de las excavaciones en un nuevo yacimiento, la cueva Rising Star. El paleoantropólogo Lee Berger dirige la expedición conformada por un grupo de investigadores internacionales en el lugar que podría albergar los restos fósiles más antiguos de los primeros humanos. El Cradle of Humankind World Heritage Site (COHWHS), situado a unos 40 kilómetros al norte de Johannesburgo, es famoso por el registro fósil que alberga, algunos de cuyos descubrimientos más importantes fueron Mrs. Ples (un cráneo de Australopithecus africanus apodado de esa forma por los periodistas para reducir su nombre original: Plesianthropus transvaalensis), y los restos fósiles de Australopithecus sediba desenterrados en las Cuevas de Malapa por el propio Berger y que supuso su salto a la fama mundial.

El “Yacimiento de fósiles humanos de Sudáfrica” (llamado antes de julio de este año “Yacimiento de homínidos fósiles de Sterkfontein, Swartkrans, Kromdraai y sus alrededores”) es el lugar donde se encontró, en 1924, el célebre cráneo fósil de Taung, perteneciente a un espécimen de australopiteco africano. En el valle de Makapan hay numerosas grutas con vestigios arqueológicos que atestiguan la presencia de un asentamiento humano de 3.300.000 años de antigüedad y es aquí donde se está desarrollando esta nueva misión.

Discurso de Lee Berger explicando los detalles de la expedición (en inglés)

El último descubrimiento en la zona lo logró una expedición dirigida por Berger con el objetivo de recorrer los más profundos recovecos de las cuevas:

«El líder del equipo de exploración Pedro Boshoff y sus dos ayudantes, Steve Tucker y Rick Hunter, fueron capaces de acceder a una cámara profunda que es casi imposible de alcanzar, donde han encontrado algunos fósiles significativos en la superficie de suelo de la cueva” explica Berger.

De esta forma, el primer paso de la expedición Rising Star «estrella en ascenso» es, por tanto, extraer los fósiles de la cueva y estudiarlos minuciosamente antes de hacer ningún pronunciamiento.

“Todavía no sabemos qué especie de homínido hemos encontrado, y no  especularemos. Nuestro propósito es sacar los fósiles con cuidado, estudiarlos, compararlos con otro material fósil de todas las partes del mundo y, entonces, analizarlo y describirlo. Esto es parte del proceso científico y esperamos publicar nuestros descubrimientos ―si todo va bien― a finales de 2014”.

El desafío clave es que el nuevo yacimiento se encuentra en una cueva a una profundidad de 30 metros y con una abertura muy pequeña donde únicamente personas con un diámetro de busto de 18 centímetros o menos pueden acceder. Debido a estas limitaciones, Berger hizo un llamamiento a su comunidad de amigos de Facebook, Twitter y LinkedIn para que le ayudaran a encontrar “espeleólogos especializados, preferiblemente delgados y pequeños, con excelentes habilidades arqueológicas, paleontológicas y de excavación”. En cuestión de días, Berger disponía de una lista de 57 candidatos cualificados, de los que seis fueron elegidos (todas ellas mujeres).

Mapa de los yacimientos de la Cuna de la Humanidad.

“Contamos con científicos perfectamente entrenados con experiencia en espeleología procedentes de EE.UU., Canadá y Australia y que actualmente están en Sudáfrica preparándose para la excavación. Solo un reducido número de personas tendrán autorización para acceder al yacimiento restringido, ya que una de mis prioridades es la seguridad de nuestros científicos e investigadores. Tenemos que hacer lo mejor que podamos bajo estas circunstancias para sacar los fósiles de la cueva, a través de un proceso de recuperación muy complejo”

En este sitio, declarado patrimonio de la humanidad por la UNESCO en 1999, es necesario cumplir unos requisitos muy estrictos a la hora de lleva a cabo excavaciones. Para ello se e trabaja siguiendo a rajatabla los criterios establecidos en la Convención de Patrimonio de la Humanidad, las Guías operacionales y el Acta de la Convención de Patrimonio de la Humanidad de 1999.

Lee Berger afirma que siempre ha enfatizado la necesidad de mostrar los descubrimientos científicos al público, como ya hizo con el descubrimiento de Australopithecus sediba in 2008. Con el mismo espíritu, la expedición está siendo seguida de cerca por un equipo de National Geographic que se asegura de que las todas las actualizaciones llegan en vivo al publico por todos los canales de comunicación social. Por ejemplo, los avances en la excavación podrán ser seguidos a través del blog dirigido por National Geographic que se actualiza a diario, así como siguiendo la cuenta de Twitter.

Comienzan los trabajos in situ

Los trabajos en la zona de investigación comenzaron el pasado día 7 de noviembre con actividades logísticas y de montaje de las tiendas de campaña (que serán el hogar de entre 30 y 60 científicos y espeleólogos). Son un total de quince tiendas dobles, una tienda médica y que posee conexión a internet, una tienda comedor, generadores y tienda de almacenamiento (la tienda “científica” se instalará más lejos de este campamento).

El día siguiente se dedicó a terminar de montar las tiendas (incluidas las duchas) así como tender los cables necesarios para introducir luces dentro de la cueva. Los investigadores procederán con mucha cautela y emplearán las técnicas más novedosas para escanear en tres dimensiones todo el recorrido, permitiendo un seguimiento segundo a segundo desde el exterior. Nada se deja al azar y se toman muestras y fotografías del interior.

Berger llama a las especialistas «astronautas subterráneas», y con mucha razón. Vean este vídeo y entenderán porqué:

El día 10 se produjo la primera gran noticia al localizar una mandíbula, un cráneo y muchos más restos fósiles. El equipo de científicos de avanzada nº 1, formado por Becca Peixotto, Marina Elliott, y Hannah Morris colocaron unas banderas sobre cada fósil y luego escanearon en 3D toda la zona antes siquiera de tocar ningún espécimen. Todas estas operaciones eran seguidas por el equipo de superficie en tiempo real a través de las cámaras instaladas.

Los trabajos continúan y resulta fascinante y apasionante poder seguirlos casi en tiempo real y tener la sensación de que se está allí con los científicos, que podemos tocar los restos fósiles, que estamos desentrañando un misterio de millones de años y que se resolverán muchas de las dudas aún pendientes de resolver acerca de nuestro origen como especie.

Referencias

Biografía y entrevista a Lee Berger en National Geographic

Página oficial del centro de visitantes de Maropeng

Entrevista a Lee Berger tras el descubrimiento de Australopithecus sediba

Para entender la paleoantropología. 1ª parte: Los fósiles

Hace unos días los medios de comunicación y las redes sociales se hicieron eco de una nueva “revolución” en la paleoantropología. Me estoy refiriendo a la publicación en la revista Science de un estudio realizado por el equipo que trabaja en el yacimiento de Dmanisi, en Georgia.

Portada revista Science - 18 octubre 2013
Portada revista Science (18 octubre 2013)

Las conclusiones, tras analizar uno de los restos craneales de homínidos más completos y antiguos conocidos fuera de África ―con cerca de 1.8 millones de años de antigüedad― y su relación con otros fósiles del mismo yacimiento, apuntaban a que la variabilidad de los homininos de Dmanisi relativizarían las diferencias que hasta ahora habían servido para identificar especies como Homo habilis, Homo rudolfensis, Homo ergaster u Homo erectus (para Lordkipanidze, autor principal de la investigación, «las diferencias entre estos fósiles de Dmanisi no son más pronunciadas que las que existen entre cinco humanos modernos o cinco chimpancés»). Siguiendo este razonamiento, los investigadores sostienen que todos ellos formarían parte de una misma especie, siendo como mucho variantes regionales o «razas» de un único linaje que habría ocupado durante cientos de miles, o incluso millones de años, la práctica totalidad de los continentes euroasiático y africano.

Para poder llegar a esta conclusión, eso sí, los autores han partido de la premisa de que los cinco individuos encontrados en Dmanisi vivieron en el mismo lugar y en el mismo tiempo geológico, pertenecieron a la misma población y, por ende, a la misma especie. De esta forma, en lugar de varias especies de Homo ecológicamente especializadas, los autores creen que existió una sola especie que surgió en África. El equipo al menos ha sido cauto a la hora de proponer un nombre científico y ha preferido denominarlo el «Homo temprano».

Dmanisi
Los cinco cráneos de Dmanisi

Ni que decir tiene que este estudio ha suscitado un intenso debate y duras críticas por parte de otros colegas. Sin embargo, no quiero extenderme ahora en este asunto que dejaré para una próxima anotación donde analizaré en detalle la cuestión (recomiendo en cualquier caso la lectura de «Dmanisi nos trae de cráneo» por María Martinón-Torres, responsable del grupo de antropología dental del CENIEH, y «Los nombres escritos en las rocas«, de Emiliano Bruner)

En su lugar quería resaltar el vivo interés que estas investigaciones despiertan en el público en general: se hace patente cuando se escuchan comentarios en la calle sobre la evolución humana, se leen las anotaciones en blogs que normalmente no tratan estos temas, así como el impacto en las redes sociales como Facebook o Twitter. Como ya sabrán ustedes ―que leen habitualmente lo que escribo― soy un apasionado de la paleoantropología, siento una gran curiosidad por comprender la evolución humana y trato de explicar la expansión de Homo sapiens por el planeta tras su salida de África (me refiero a la serie monográfica “El viaje más largo”). Sin embargo creo que no les he facilitado los conceptos esenciales para comprender en profundidad lo que trato de explicar y el reto que supone la investigación de nuestros orígenes. El objetivo por tanto de esta anotación (y algunas más) será tratar de paliar este error.

La paleoantropología

Comencemos por explicar qué es la paleoantropología. Podemos definir esta disciplina, en un sentido amplio, como la rama de la antropología que estudia la evolución humana y su registro fósil. Por lo tanto, entran dentro de su campo de investigación la evolución humana y de los primates, la prehistoria, así como el trasfondo biológico y geológico esenciales para una compresión global de esos temas. La mejor manera de ver el amplio abanico de disciplinas que engloba su ámbito de actuación es examinado el siguiente diagrama:

disciplinas

Vemos como la paleoantropología participa tanto de aspectos de la biología, la antropología y arqueología, así como la geología. En esta y sucesivas anotaciones vamos a introducirnos en cada uno de estos ámbitos para comprender mejor su importancia y su interrelación.

La paleontología es la ciencia que estudia los seres orgánicos que vivieron en épocas pasadas con el objetivo de establecer sus relaciones mutuas y con el medio ambiente donde vivieron, así como su ordenación en el tiempo ―la etimología griega se compone de tres raíces: «παλαιός» (palaios: antiguo), «συτσς» (ontos: el ser, lo que es) y «λογος» (logos: tratado, fundamento, razón).

Este estudio es posible gracias a los restos de tales organismos que han llegado hasta nosotros formando parte de las rocas sedimentarias, los fósiles, la primera fuente de conocimiento acerca de la vida extinta ―la palabra fósil deriva del latín fossilis, y fue empleada por Plinio el Viejo para designar de forma genérica cualquier objeto enterrado bajo tierra (en su sentido original, un fósil era cualquier cosa curiosa que estaba enterrada, de ahí que entraran en su definición los minerales y las rocas).

En la actualidad, y empleada como sustantivo, se aplica exclusivamente a los restos o vestigios de un organismo que vivió en el pasado y que han sufrido un proceso de fosilización gracias al cual se han conservado. Los fósiles se pueden encontrar incrustados en las rocas como partes duras petrificadas del organismo, o como moldes de su configuración externa o interna. Las huellas también tienen la consideración de fósiles.

La paleontología, por tanto, es la ciencia que se ocupa del estudio de los fósiles en todos sus aspectos, analizando en detalle sus estructuras y buscando una interpretación lógica a las diversas particularidades que nos ofrecen, teniendo presente lo que observamos en los animales y vegetales actuales. Su objetivo es llegar a un conocimiento total de los seres vivos que precedieron en el tiempo a los actuales, de su género de vida, condiciones ambientales y bióticas en que se desarrollaron, causas de su muerte o desaparición, así como las posibles relaciones genéticas entre ellos.

En definitiva, la paleoantropología es, siguiendo esta argumentación, el estudio de los fósiles humanos y de sus antepasados.

El proceso de fosilización

Yacimiento de Dmanisi - cortesía de David Lordkipanidze
Yacimiento de Dmanisi – cortesía de David Lordkipanidze

La fosilización es el conjunto de procesos que hacen que un organismo, alguna de sus partes, o los rastros de su actividad, pasen a formar parte del registro fósil. Su escala de duración se mide en millones de años, tiempo durante el que se desencadenan transformaciones más o menos profundas que afectan a su composición y estructura. En realidad, la conservación en el tiempo de los restos de seres vivos es un fenómeno excepcionalmente raro ya que la mayoría de sus componentes tienden a descomponerse rápidamente después de la muerte y a desaparecer sin dejar rastro. De ahí que el trabajo de los científicos sea extremadamente complicado ya que tienen que contentarse, en la mayoría de los casos, con materiales muy escasos (aunque en ocasiones haya sorpresas llamativas como el caso de Autralopithecus afarensis – Lucy, donde se ha podido recuperar un esqueleto casi completo)

Como todos sabemos, cuando un ser vivo muere comienza su descomposición. Esto es lo que llamamos biodegradación y comprende aquellos procesos de descomposición de la materia orgánica que constituye las partes blandas del organismo por la actividad de microorganismos como bacterias, hongos, algas, protozoos y nematodos (la propia flora intestinal de los cadáveres segrega enzimas que también contribuyen a la biodegradación). Tampoco debemos olvidar la actividad de insectos, carnívoros carroñeros y saprótrofos en general.

Sin embargo, en ocasiones nos encontramos con que estos restos orgánicos quedan rápidamente incluidos en un material protector que los aísla del contacto de la atmósfera y de los microorganismos, dando comienzo una serie de transformaciones químicas que reemplazarán los compuestos orgánicos por minerales, generalmente calcita, sílice, pirita o carbono, que es lo que hace que perduren en el tiempo. Esta transformación depende en parte de la composición originaria del resto orgánico, y en parte también de las condiciones geoquímicas del sustrato en las que se encuentre durante el proceso.

La carbonatación es el proceso de fosilización más frecuente y consiste en la sustitución de los restos orgánicos duros por carbonato cálcico en forma de calcita. El carbonato cálcico en forma de calcita es el mineral de mayor presencia y movilidad en las rocas sedimentarias, y en consecuencia, es también el agente fosilizante más frecuente. Este hecho, unido a que es el principal componente de conchas y esqueletos de muchos organismos (como moluscos y corales), hace que esta forma de fosilización sea la más habitual y permite que los restos mantengan su composición original. Por otro lado, el fosfato de calcio forma parte de muchos restos esqueléticos, como los huesos de los vertebrados donde hasta el setenta por ciento del hueso está constituido por hidroxiapatita, un mineral de fosfato de calcio (también llamado mineral de hueso). Una gran proporción del esmalte dental también es fosfato de calcio. En general, durante el proceso de fosilización es sustituido por carbonato cálcico, aunque siempre queda una parte de fosfato que sirve en ocasiones para reconocer la naturaleza de un fragmento fósil que no se puede determinar directamente.

coral fosil
Coral fósil (CC)

Por ejemplo, el esqueleto de los corales está formado por calcita lo que facilita su rápida fosilización y la conservación extraordinaria de sus detalles. La concha de muchos moluscos también está formada por carbonato cálcico en forma de aragonito, que termina transformándose en calcita al ser ésta la estructura más estable para el carbonato cálcico.

De otro lado, la carbonificación es la forma más habitual de fosilización de los restos vegetales ―compuestos principalmente por celulosa― y de los artrópodos ―en los que su esqueleto está formado por quitina― donde la materia orgánica se transforma en una masa pastosa rica en carbono. Cuando los restos son de origen animal da lugar a los sapropeles, de los que eventualmente pueden formarse hidrocarburos; mientras que cuando se trata de restos vegetales, la acumulación de troncos y hojas en un ambiente con ausencia de oxígeno produce en primer lugar humus, y si el proceso continúa con un aumento de la presión y con una progresiva sustitución del resto de los componentes orgánicos por carbono, acaba formándose carbón (turba, lignito, hulla o antracita).

Estos son solo algunos ejemplos para ilustrar que la fosilización afecta de manera diferente a los organismos o a sus partes, en función de su composición, estructura y comportamiento en las sucesivas etapas del proceso, así como según las condiciones ambientales a las que han estado sometidos. Ninguno de estos factores determina por sí mismo, o garantiza, que sus restos lleguen a fosilizar. Se han recuperado fósiles de organismos de cuerpo blando, sin porciones esqueléticas mineralizadas, que estaban constituidos exclusivamente por compuestos orgánicos fácilmente biodegradables; mientras que han sido destruidos numerosos restos esqueléticos duros que estaban constituidos por minerales relativamente estables (las partes esqueléticas se vuelven ante todo porosas por la destrucción de la materia orgánica asociada, y luego, a causa de esta porosidad, pueden llegar a desaparecer por disolución química).

La tafonomía

El término tafonomía fue propuesto por primera vez por el paleontólogo ruso (y escritor de ciencia ficción) Iván Antónovich Yefrémov en un artículo publicado en 1940 titulado Taphonomy: new branch of paleontology. La tafonomía ―palabra que deriva del griego «τάφος» (taphos: enterramiento), y «νόμος» (nomos: ley)― se ocupa del estudio de los procesos de fosilización y de la formación de los yacimientos de fósiles.

Para cumplir su objetivo toma en consideración dos hechos básicos de la paleontología: en primer lugar, que los fósiles no representan, normalmente, al organismo tal y como era antes de la muerte; y en segundo término, que las asociaciones fósiles tampoco representan, normalmente, las comunidades vivas de dichos organismos. Es importante tener esto presente ―aunque pueda parecer una obviedad― para evitar interpretaciones erróneas a la hora de analizar los fósiles: éstos únicamente son los restos, casi siempre incompletos, de organismos descompuestos que han quedado enterrados en los sedimentos.

Veamos los factores biológicos y geológicos básicos que contribuyen a la formación de yacimientos, o que son la causa de que nunca lleguen a formarse:

  • Factores biológicos. En primer término, es preciso tener en cuenta la dinámica de las poblaciones y las causas que condicionan la concentración de los seres vivos a causa, por ejemplo, de su alimentación. En segundo lugar, las causas que condicionan la acumulación de cadáveres (como el caso de un grupo de animales que, huyendo a la carrera de un depredador, caen a un río o por un acantilado). También se dan factores biológicos negativos, como la destrucción sistemática de los restos por los animales carnívoros o los carroñeros; así como algunos procesos bacterianos que no dan lugar a la fosilización.
  • Factores geológicos. Para la fosilización se requiere:

Que los restos orgánicos se acumulen en un área de sedimentación;

Que la sedimentación se realice con cierta velocidad, para que cubra los restos en poco tiempo, evitando que se destruyan.

Que los sedimentos sean de tal naturaleza que permitan la conservación de esos restos (como vimos por ejemplo al describir los procesos de fosilización, si hay déficit de carbonato cálcico los restos se disuelven sin fosilizar).

Por lo tanto, entre los factores geológicos se cuentan los procesos hidrodinámicos, en los que interviene la velocidad de la corriente de agua; los procesos de formación de la roca sedimentaria donde quedan depositados los restos (llamada diagénesis), los fenómenos de deformación de la corteza (diastrofismo tectónico y metamorfismo) que suelen destruir los fósiles (por ejemplo, en las rocas metamórficas los fósiles son muy raros ya que generalmente se han destruido al alterarse la composición y la estructura del sustrato en el que se encuentran).

Etapas de la formación de un yacimiento

Formacion yacimiento

Del conjunto de animales o vegetales existentes en una determinada zona (biocenosis) se produce la muerte y acumulación de cadáveres (tanatocenosis). En esta fase es normal que desaparezcan las especies raras, poco numerosas, por una simple ley estadística; de ahí que la tanatocenosis contendrá un término medio de la biocenosis donde, en general, solo estarán representadas las formas más abundantes.

La siguiente etapa consiste en que los restos queden depositados en un área de sedimentación. Esto suele producirse con posterioridad al transporte de los restos (por cursos de agua, condiciones meteorológicas etc.) donde que se pierden muchos elementos como las formas muy grandes o muy pequeñas y, en general, aquellos que por flotar en el agua (como los restos vegetales, las conchas de ciertos ammonites etc.) no quedan depositados en la misma área de sedimentación de la mayoría.

La etapa siguiente es la fosilización en la que se eliminan normalmente las formas carentes de esqueleto o que lo tienen cartilaginoso o poco mineralizado como hemos visto con anterioridad.

Las diferentes etapas recorridas suponen una serie de auténticas “cribas” que dan origen a una progresiva “selección” por lo que, en un yacimiento dado, los animales o vegetales allí asociados pueden no haber formado una única biocenosis y sería erróneo suponer que vivieron juntos, igual que de la escasez de restos vegetales sería erróneo suponer que el continente era desértico (la ausencia de determinados fósiles en los yacimientos nunca demuestra que no existiesen, sino únicamente que sus restos no llegaron a las áreas de sedimentación o que no pudieron fosilizar).

Por último, suponiendo que se den todas las circunstancias adecuadas para que llegue a formarse un yacimiento de fósiles en la superficie, éste va ganando profundidad en la litosfera por depósitos sucesivos de nuevos sedimentos (aunque esta profundidad no debe ser excesiva para que no lleguen a actuar sobre el yacimiento los procesos de diastrofismo que lo destruirían). Así, queda incorporado a las rocas sedimentarias durante millones de años, sometido a todas las vicisitudes geológicas por las que pase la formación sedimentaria a que pertenece. Y si todos esos procesos geológicos no lo han destruido, entonces está en condiciones de aflorar de nuevo —como consecuencia de los procesos de erosión que ponen al descubierto zonas de la litosfera cada vez más profundas— permitiendo que los encontremos y analicemos.

Los humanos somos únicos, ¿no? (Parte 2)

Continuamos con la serie iniciada en la anterior entrada que analiza el artículo titulado: ¿Qué nos hace humanos? Respuestas desde la antropología evolutiva (What makes us human? Answers from evolutionary anthropologyy que apareció publicado a finales del año pasado en la revista Evolutionary Anthropology.

El niño viene antes de que el hombre: el papel del desarrollo en la producción de variación seleccionable

Sarah Hrdy, profesora de antropología en la Universidad de California en Davis, relata que una concatenación de eventos y adaptaciones llevaron a algunos simios bípedos, inteligentes y fabricantes de herramientas del género Homo a evolucionar hacia cerebros aún mayores con aptitudes especiales para el lenguaje y para transmitir información compleja, incluyendo modelos de comportamiento socialmente admitido («moral»).  Es poco probable que estos simios hubieran evolucionado de la forma que lo hicieron sin una especial “relación con el otro” (other-regarding).  Es la aparición de esta faceta de la naturaleza humana lo que más intriga a la autora.

Afirma que otros simios pueden atribuir estados mentales de otros y, al nacer, tienen el equipamiento neurológico necesario para imitar algunas expresiones faciales de su cuidador, como hacen los humanos recién nacidos.  En algunas circunstancias, los chimpancés identifican la situación de apuro por la que otro pasa, o su necesidad de ayuda.

En cambio, desde una edad temprana, los bebés humanos ofrecen comida a otros de forma voluntaria, eligiendo incluso lo que es más probable que les guste.  Mucho antes de que puedan hablar, observan obsesivamente las intenciones y están deseosos de aprender lo que otra persona piensa y siente, incluso sobre ellos mismos, llevándoles a expresar orgullo o vergüenza.

Hrdy recuerda que desde Darwin, las explicaciones de esta tendencia se han centrado en la necesidad de contar con ayudantes «altruistas» para la caza o los enfrentamientos intergrupales. Pero si las ventajas de la caza eran suficientes, ¿por qué los antepasados cazadores de los chimpancés (que han tenido seis millones de años a su disposición) no evolucionaron para ser también más cooperativos? ¿Por qué es tan rara la ayuda coordinada?  En la naturaleza, el cuidado en común de los jóvenes ha sido un precursor para formas superiores de cooperación.

Encontramos formas elementales de cuidado infantil compartido en todo el orden primate, aunque no entre los grandes simios ya que las madres, muy posesivas, limitan el acceso a las crías.  Su hipótesis, llamada de la cría o crianza cooperativa (Cooperative Breeding Hypothesis) sostiene que los simios bípedos del Plio-Pleistoceno africano, sobrecargados por el costoso amamantamiento de los bebés, difícilmente pudieron permitirse la crianza exclusiva de los hijos. Tanto sus padres como otros miembros del grupo debieron haber ayudado a cuidarlos y alimentarlos.  Sugiere, en definitiva, que aquellos bebés con más capacidad para la observación de los estados mentales de los otros, para conmover y así obtener alimentos, serían los mejor cuidados, los mejor alimentados y, por ende, quienes contaran con mayores probabilidades de sobrevivir y transmitir su acervo genético.

Abuelas y sus consecuencias

Tanto lo que compartimos como lo que no con nuestros primos primates, es lo que nos hace humanos.

Para Hawkes, profesora de antropología en la Universidad de Utah, nuestras vidas más largas, una madurez más tardía, y un destete más temprano podrían haber evolucionado en un antepasado inteligente y extrovertido gracias a la crianza por las abuelas.  Ni la caza cooperativa ni la agresión letal nos distingue de los chimpancés.  La crianza por los abuelos sí.

Aunque una mayor dependencia juvenil pueda parecer que reduce el éxito reproductivo de una madre, ofrece sin embargo una nueva oportunidad adaptativa para las hembras de avanzada edad con la fertilidad en declive.  Esta nueva oportunidad es clave para la hipótesis de la crianza por las abuelas que defiende la autora (Grandmother Hypothesis): al encargarse del cuidado de los nietos, las ancianas permitirían a las hembras más jóvenes dar a luz de nuevo más pronto sin pérdidas netas en la supervivencia de la descendencia.  Así, como las abuelas más activas dejan más descendientes, las tasas de envejecimiento se retrasan.  Esto hizo aumentar la longevidad y los años de vida de las mujeres más allá de la edad fértil.  La reducción de la mortalidad en los adultos redujo el riesgo de morir antes de reproducirse, favoreciendo el retraso de la madurez para obtener las ventajas de un mayor crecimiento corporal.

Aunque la fertilidad femenina termina a edades similares en humanos y en otros grandes simios, la diferencia no está en la menopausa, sino en un envejecimiento somático más lento.  Otros simios se debilitan durante los años fértiles y raras veces viven más allá de esa frontera.  No así los humanos.

Hawkes hace hincapié en que los bebés humanos, a diferencia de otros simios recién nacidos, no pueden contar con toda la atención de su madre.  Por ello, la crianza por las abuelas hace que la supervivencia de los bebés sea más variable en relación a las propias habilidades del bebé para conectar con sus cuidadores.

Cómo damos a luz contribuye a la rica estructura social que subyace en la sociedad humana

La autora, profesora de antropología en la Universidad de Delaware, se centra en dos aspectos de la cooperación que son consecuencia directa del patrón de nacimiento de los seres humanos: la ayuda durante el parto (y, de forma más general, el apoyo a las madres durante el embarazo, el alumbramiento y la lactancia), y el cuidado del recién nacido.

El nacimiento de los seres humanos es complicado porque los neonatos giran mientras pasan a través del canal del parto, como resultado de las adaptaciones pélvicas debido al bipedismo y al aumento craneal que evolucionaron en mosaico hace entre 6 y 4 millones de años, y que motivó la postura en la que nacen los bebés, mirando al lado opuesto de sus madres.  A diferencia del parto del resto de primates, que generalmente es solitario, el parto con rotación humano no pudo evolucionar fuera de un contexto social en el que la mujer tuviera asistencia tanto física como emocional durante el nacimiento.

Rosenberg entiende que la intensificación de los esfuerzos para el éxito reproductivo de las mujeres embarazadas, de las parturientas, y de las madres lactantes, puede ser un aspecto esencial de nuestra adaptación.  Permite que puedan gestar niños de mayor tamaño, con mayor capacidad craneal, con hombros más anchos, y cuidarlos durante períodos prolongados.

Más allá de la ayuda en el parto, la inversión en la infancia también es posible porque los seres humanos se ayudan los unos a los otros, compartiendo la alta demanda de energía, la vigilancia intensiva y el cuidado atento que tanto beneficia a las madres y a sus bebés.

Concluye que esta red de vínculos sociales, y su elaboración en apoyo de la reproducción humana y la crianza de los hijos, están entre los factores críticos que dan forma a la singular adaptación del ser humano y, a pesar de nuestros estrechos vínculos genéticos y de comportamiento con otros primates, establece un patrón de comportamiento social que nos distingue de nuestros parientes primates.

¿A quiénes pertenece la cultura?

Para Mary Stiner y Steven Kuhn, ambos profesores de arqueología en la Universidad de Arizona en Tucson, la “cultura” compleja y un modo lingüístico de comunicación son dos de las cosas más obvias que nos hacen humanos.  A pesar de esto no somos las únicas criaturas que poseen capacidad para la cultura.  De hecho, hay una considerable variedad de opiniones entre los antropólogos acerca de si la cultura, entendida como una adaptación cognitiva y de comportamiento, distingue a los humanos de otros animales o se trata más bien de una cuestión de grado.

Aislar la especie humana del resto de animales, presentes y pasados, es una práctica común al explicar la evolución humana, y también en las narraciones religiosas acerca de la creación del hombre.  Por muy atractiva que pueda ser esta práctica, los intentos de ruptura absoluta con otras formas de vida nos impiden aprender cómo han desarrollado los seres humanos sus habilidades y su dependencia de la cultura.

Los autores ponen de manifiesto que distintos estudios sobre el comportamiento demuestran que otros mamíferos y algunas aves desarrollan prácticas de conocimiento local que se transmiten entre los individuos y a lo largo de las generaciones.  Parece ser que la principal barrera para llamar a estos ejemplos cultura rudimentaria es que los comportamientos se transmiten por medios distintos del lenguaje humano.  Sin embargo, los humanos compartimos nuestra cultura a través de modos de comunicación lingüísticos y no lingüísticos.  El lenguaje corporal, los gestos, y otros comportamientos sencillos son fundamentales para la transmisión de muchas habilidades y otras formas de conocimiento cultural.  ¿Por qué tenemos que admitirlos como canales de transmisión cultural en los seres humanos, pero no en otros organismos sociales?

El lenguaje humano es muy versátil y no hay nada parecido en el resto de animales.  Sin embargo, que los experimentos con primates no humanos o con cetáceos fallen a la hora de producir el lenguaje humano no es la cuestión.  Stiner y Kuhn son tajantes: no podemos esperar que los grandes simios y los delfines imiten nuestros modos de comunicación, como no podemos esperar que las libélulas vuelen como los pájaros.

Ser o no ser (humano), ¿esa es la pregunta?

¿Qué nos hace humanos?  Parece una pregunta perfectamente razonable e interesante sobre la que indagar pero, incluso con un examen superficial, no tiene sentido en absoluto.  Siguiendo el criterio general de que toda afirmación científica debe ser verificable, no queda claro que la respuesta a esa pregunta cumpla con los requisitos.

Para Kenneth Weiss, profesor de antropología y genética en la Universidad Penn State, una respuesta obvia y aparentemente objetiva que rápidamente nos viene a la mente sería poseer “el genoma humano”.  Sin embargo, el autor lo entrecomilla porque para él ¡no existe tal cosa!  Sostiene que una secuencia de ADN configurada por quizás más de una persona (la verdad aún no está clara) que se actualiza y corrige repetidamente es un ideal platónico.  Como toda mezcla, ningún humano (¡signifique lo que signifique!) tuvo nunca esa misma secuencia.  Estrictamente hablando, se trata de una secuencia de referencia arbitraria.  Así que ¿necesitamos una segunda referencia, como por ejemplo la secuencia genética del «chimpancé» (sólo un modelo más), para tener un límite exterior de humanidad?  ¿Y por qué escogemos un chimpancé? ¿Por qué no, por ejemplo, los gorilas, las jirafas, o los gruñones neandertales? ¿O son también humanos y por tanto no un grupo externo?  ¿Deberíamos quizá escoger “el” gen de un rasgo determinado (otro ideal platónico)? ¿Quién decide qué gen? Cuando un nucleótido puede ser la diferencia entre la vida y la muerte por una enfermedad o un fallo en el desarrollo embrionario, ¿cuál tendríamos que considerar?

Esta complejidad sugiere que deberíamos fijarnos en los rasgos más que en los propios genes.  ¿Cuál debería ser, la morfología dental, la forma de la pelvis o la posición del foramen magnun?  Quizás prefiramos escoger nuestra arrogancia, nuestro lenguaje o inteligencia.  Podemos elegir, por ejemplo, los conflictos armados o la religión como «lo que nos hace humanos», aunque esto descalifica a los cuáqueros y a los ateos.  En definitiva, la selección de los rasgos tampoco proporciona una respuesta fácil.

Analicemos la pregunta en sí: «Qué» implica componentes numerables, «nos» implica identidad colectiva y «hace» implica causalidad determinante.  Por último, «humanos» implica vagamente que sabemos la respuesta antes de tiempo, es decir, una definición intrínsecamente circular.  Concluye que por lo general, y después de todo, en realidad esta no es una cuestión científica.  Todos comprenderán la pregunta de una manera diferente y pueden responder sin caer en una contradicción.  Esto, después de todo, es lo que nos hace humanos.

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