cerebro

     Última actualizacón: 27 febrero 2018 a las 16:36

Dentro de la paleoantropología, como en cualquier disciplina científica, hay algunas hipótesis que han mantenido su vigencia durante décadas. Algunas pueden verse enriquecidas con las aportaciones de las nuevas investigaciones, ganar en detalles por los descubrimientos de nuevos fósiles, o sufrir ligeras modificaciones por estudios más minuciosos, pero es raro encontrar casos en los que los científicos tengan que dar un giro sustancial en sus ideas –algo, por otra parte, que genera no pocas confrontaciones.

En alguna ocasión he comentado que si preguntásemos a un público amplio acerca de cuál es el rasgo «más humano», cuál es la característica que nos define como especie, muchas de las respuestas tendrían como denominador común el tamaño de nuestro cerebro –diríamos mejor el tamaño de nuestro encéfalo–. Y lo cierto es que asociados en mayor o menor medida a la capacidad craneal encontramos algunos de los rasgos definitorios del género humano: el desarrollo de un lenguaje articulado; la estética, el arte y otras manifestaciones culturales; y quizás por encima de todos ellos, deberíamos citar la fabricación y el uso habitual de herramientas complejas (no fue casual en este sentido la elección del término habilis como el nombre específico del primer miembro del género humano que fue descubierto).

Cuando descendemos a los yacimientos y desenterramos los fósiles que luego analizamos para apoyar o descartar este tipo de hipótesis, comprobamos que el volumen cerebral, reflejado por el tamaño del cráneo, supone una diferencia muy marcada entre los humanos y los restantes simios. Por ejemplo, la capacidad craneal que es de 1.350 cm³ de promedio en los humanos modernos desciende a unos 450 cm³ en un simio de tamaño comparable al nuestro como es el chimpancé. Por lo tanto, la idea de que el aumento de la capacidad craneal es un rasgo distintivo de nuestra especie tiene una larga tradición que se ha visto reforzada cada vez que nuevos cráneos salían a la luz.

Parejo a este progresivo aumento del cráneo, el registro fósil ha mostrado una paulatina reducción de los dientes laterales ¹. Darwin ya especuló que la reducción progresiva de los grandes caninos de los simios hasta llegar al tamaño que presentan los nuestros fue una consecuencia de la cultura que nos caracteriza: a fuerza del uso de herramientas y de armas y, por tanto, del desuso de los colmillos, éstos disminuyeron. Esto provocó al mismo tiempo una reducción de los músculos necesarios para mover las mandíbulas, con lo que el cráneo tuvo más espacio para crecer y, de paso, también aumentó el cerebro y las facultades mentales que servirían para mejorar la cultura. Podemos leer este argumento expuesto con claridad en «El origen del hombre y la selección en relación al sexo»:

El libre uso de brazos y manos, que parcialmente es causa y parcialmente resultado de la posición erguida del hombre, parece haber llevado indirectamente a otras modificaciones de estructura. Los primitivos antecesores del sexo masculino que tuvo el hombre probablemente se hallaban dotados […] con grandes dientes caninos; pero como gradualmente adquirieron el hábito de emplear piedras, estacas y armas para pelear con sus enemigos y rivales, usaron cada día menos las quijadas y los dientes. Siendo este el caso, las mandíbulas y los dientes se redujeron en tamaño […]. Cuando las distintas facultades mentales iban desarrollándose, también se desarrolló, adquiriendo mayor tamaño, el cerebro.

Tras leer estos argumentos, sería fácil acusar al padre de la teoría evolutiva de mantener un modelo de herencia lamarckiano, ya que el uso –o desuso en nuestro caso– de los dientes que conllevan la aparición de la cultura y la fabricación de herramientas supondría que la función crea el órgano y viceversa. Sin embargo, algunos defienden que no es imprescindible un modelo lamarckiano para sostener la explicación de Darwin de este proceso evolutivo sino que bastaría explicarlo mediante un círculo de retroalimentación cerrado:

La explicación es la siguiente: la cultura exige la bipedia, pero a su vez la apoya. La reducción de los caninos es una consecuencia del empleo de armas, pero esa disminución también favorece el crecimiento cerebral mediante la reestructuración del cráneo. Ese desarrollo mental permite idear, fabricar y utilizar mejores herramientas. El nuevo empuje cerebral facilita tanto un equilibro bípedo mejorado como, a su vez, el desarrollo del lenguaje. Este último ayuda a transmitir la cultura y a llevar a cabo estrategias conjuntas de caza en las que la capacidad comunicativa es una ventaja importante.

Por lo tanto, como se representa en la imagen superior, se trata de un modelo de retroalimentación donde cada factor se apoya en los demás y, a la vez, los promueve. Juan Luis Arsuaga lo ha explicado ² muy gráficamente: « No tenemos la dentadura de un depredador como un lobo, pero en nosotros esas capacidades no hay que verlas en los huesos, hay que verlas en los utensilios de piedra. Tampoco tenemos alas, pero tenemos aviones. Lo hacemos con la tecnología.»

¿Por qué los dientes son tan importantes evolutivamente hablando?

Se dice que Georges Cuvier, el gran naturalista francés del s. XIX, afirmó lo siguiente: «Enséñame tus dientes y te diré quién eres». Y desde luego, el padre de la anatomía comparada y de la paleontología moderna estaba muy en lo cierto si tenemos presente que los dientes constituyen la parte más dura de nuestro cuerpo, de ahí que perduren y que representen alrededor del 90% del registro fósil de los homininos recuperados en todo el mundo.

Daniel Lieberman da un giro de tuerca a este razonamiento al afirmar que «eres como comes». Llevarse la comida a la boca y masticarla antes de tragar son aspectos de suma importancia de la función craneal que poseen marcadas consecuencias selectivas. Por ejemplo, un chimpancé dedica normalmente alrededor de medio día a alimentarse, lo que significa que también se pasa casi medio día masticando. Si pensamos en nuestra última comida, lo más probable es que no nos haya costado demasiado obtenerla (en términos de esfuerzo), ni tampoco comerla. A diferencia de nuestra forma de alimentarnos, la comida de los simios es mucho menos nutritiva y más difícil de masticar, por lo que deben comer más cantidad y deben masticar más veces con más fuerza para desmenuzar cada bocado antes de tragarlo.

Para comer, los humanos utilizamos primero la incisión, donde usamos los dientes frontales –incisivos y caninos– y la masticación, donde entran en juego los dientes laterales. La incisión sirve para introducir la cantidad adecuada de comida en la boca; mientras que la masticación sirve para romper mecánicamente los alimentos en partes más pequeñas (se trata de un movimiento repetitivo y rítmico). En este sentido, los dientes rompen la comida muy eficazmente porque el esmalte dental es más duro y más resistente que nada de lo que comemos normalmente.

Como decíamos, una de las características distintivas de los humanos es nuestra dentición. Nuestros caninos son muy pequeños en relación con nuestros molares, nuestro esmalte dental es grueso y nuestra arcada dental es ancha y tiene una característica forma parabólica. Por el contrario, los caninos de los chimpancés, por ejemplo, son tan grandes que necesitan que haya un espacio –llamado diastema– entre éstos y los incisivos para que tanto los dientes superiores como los inferiores puedan encajar cuando la boca se cierra. Además su arcada dental es mucho más alargada y tiene una morfología rectangular.

Para nuestros antepasados, que vivieron antes de poder cocinar y procesar los alimentos, perder los dientes podía ser una sentencia de muerte. Por eso la selección natural actúa con fuerza sobre ellos, porque «la forma y estructura de cada uno de ellos determina en buena medida la capacidad de un animal para romper la comida en partículas más pequeñas que pueda digerir después para extraer los nutrientes y la energía».

Además debemos tener en cuenta otro factor, la musculatura. El músculo temporal –que permite la masticación, tiene forma de abanico y se extiende a cada lado de la cabeza– era tan grande en muchos australopitecinos que necesitaba unas crestas óseas en la parte superior del cráneo para permitir su inserción (de ahí que constituyera un importante impedimento para la encefalización, una musculatura temporal hipertrofiada impide el desarrollo de la bóveda craneana).

Cuando masticamos generamos fuerzas de masticación bastante grandes, haciendo que los huesos de la mandíbula y la cara se deformen ligeramente y sufran daños microscópicos. Esto es normal, los huesos se reparan y la tensión provoca que se hagan más gruesos. Además, es la explicación de que las especies que generan grandes fuerzas de masticación tengan unos maxilares y unas mandíbulas más gruesos, altos y anchos, que reducen las tensiones provocadas por cada mordisco.

En definitiva, en paleoantropología se acepta comúnmente que la evolución hacia un cerebro más grande se produjo de forma pareja a la reducción de los dientes. Como hemos apuntado más arriba, la hipótesis clásica de esta coevolución sostiene que los cambios de comportamiento asociados a un aumento del tamaño cerebral permitieron una subsiguiente reducción dental.

Esta correlación negativa se ve claramente cuando comparamos los miembros más antiguos del género (por ejemplo Homo habilis) con los que vinieron después (Homo neanderthalensis y Homo sapiens). Sin embargo, varios estudios recientes han mostrado discrepancias en esta tendencia en algunas especies de homininos ya que, por ejemplo, no se observa entre los australopitecinos.

También se han propuesto otros factores para esta coevolución como por ejemplo los cambios en la dieta. El argumento parte de aceptar que disponer de unos molares bien desarrollados sería menos necesario gracias al procesado de la comida antes de ingerirla (con el uso de herramientas y el empleo del fuego). Esto hubiera permitido a los primeros miembros del género Homo ocupar un nicho hasta entonces no explotado por los australopitecinos u otros primates, como sería el poder consumir las carcasas o restos de otros animales obtenidos mediante carroñeo. Este cambio en la dieta habría permitido una nueva fuente de presiones selectivas para el aumento del tamaño cerebral, y por este camino seguiría el proceso de retroalimentación.

El nuevo estudio

Aida Gómez-Robles, de la Universidad George Washington, encabeza el equipo que ha llevado a cabo la investigación recientemente publicada en PNAS, cuyas conclusiones vienen a corregir en parte las teorías clásicas acerca de la evolución del tamaño del cerebro y los dientes en nuestros antepasados: no existe un vínculo entre la evolución del tamaño y la forma del cerebro y la evolución del tamaño de los dientes en los homininos.

La investigación se ha centrado en el estudio de las tasas evolutivas de ocho especies de homininos. Para analizar la forma del cerebro se emplearon ocho variables lineales medidas sobre modelos endocraneales ³. Por otro lado, la forma de los dientes se analizó mediante morfometría geométrica.

Los datos reflejan que las proporciones y la geometría de los dientes muestran unas tasas de variación similares, lo que significa que han seguido un patrón de evolución neutro y no direccional que comienza antes del género Homo y continúa hasta nuestra especie. Por contra, el tamaño del cerebro sí muestra diferentes tasas de cambio, por lo que la hipótesis que hemos analizado al comienzo de esta anotación que sostenía una correlación recíproca e inversa no es compatible. Así, mientras el tamaño y la forma del cerebro evolucionaron a diferente velocidad en el género Homo, los dientes laterales han evolucionado a una tasa relativamente constante (lo que hace sospechar que han intervenido factores independientes a nivel ambiental o genético).

Estos resultados son consistentes con otros estudios. Por ejemplo, sabemos que el aumento del tamaño del cerebro en los primeros especímenes del género Homo se produjo mucho antes de la reducción del tamaño de los dientes. Por otro lado, entre los neandertales se ha comprobado una enorme reducción dental antes del incremento del tamaño del cerebro que vemos en los últimos miembros de ese grupo.

Además, la existencia de herramientas de piedra con una antigüedad de 3,3 Ma –anteriores por tanto a la aparición del género Homo– apunta a que homininos con un tamaño cerebral reducido fueron capaces de fabricarlas.

Conclusiones

Debemos llamar la atención que en el trabajo del que estamos hablando se han analizado especies cuyas relaciones evolutivas están claras y son aceptadas por la mayoría de la comunidad científica. Es decir, los investigadores han dejado fuera de su análisis aquellas especies cuya posición filogenética es controvertida como Homo ergaster, Homo antecesor y Homo heidelbergensis. En este sentido, según reconocen, la inclusión de nuevos fósiles podría modificar algunas de sus conclusiones.

Por último, el estudio se limita a poner de manifiesto la inexistencia de la pretendida correlación entre el aumento del encéfalo y la reducción de los dientes, y no entra a valorar los posibles motivos que expliquen estos cambios. Sin embargo, se apuntan como posibles explicaciones la «gracilización» general que se observa en el trayecto que desemboca en Homo sapiens, es decir, en la progresiva reducción general del tamaño de la cara y cráneo; o los cambios en la longitud de la gestación que hacen que los bebés humanos sean extremadamente dependientes del cuidado parental al nacer y que tengan un cerebro muy poco desarrollado. «La interacción de todos estos cambios biológicos, sociales y culturales puede estar asociada con el incremento del tamaño cerebral muy rápido que observamos antes de la divergencia de Homo erectus, neandertales y Homo sapiens».

Como sucede habitualmente, serán necesarias más investigaciones para tratar de aclarar una cuestión tan interesante como esta.

Artículo principal:

Gómez-Robles, A., et al. (2017), «Brain enlargement and dental reduction were not linked in hominin evolution«. Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 114, núm. 3, p. 468-473.

Referencias

Cela Conde, C. J. y  Ayala, F. J. (2013), Evolución humana: el camino de nuestra especie. Madrid: Alianza Editorial, 802 p.

Darwin, C. (1966), El origen del hombre y la selección en relación al sexo. Madrid: Ediciones Ibéricas, 2 v.; 402 p., 430 p.

Delson, E. (2000), Encyclopedia of human evolution and prehistory. New York; London: Garland Publishing, xiv, 753 p.

Jiménez Arenas, J. M., et al. (2014), «On the relationships of postcanine tooth size with dietary quality and brain volume in Primates: implications for Hominin evolution». BioMed Research International, vol. 2014, p. 406-507.

Lieberman, D. E. (2011), The evolution of the human head. Cambridge: Belknap Press of Harvard University Press, xi, 756 p.

Lieberman, D. E. (2014), La historia del cuerpo humano: evolución, salud y enfermedad. Barcelona: Pasado y Presente, 506 p.

McHenry, H. M. (1982), «The pattern of human evolution: studies on bipedalism, mastication, and encephalization». Annual Review of Anthropology, vol. 11, p. 151-173.

Pilbeam, D. R. y  Gould, S. J. (1974), «Size and scaling in human evolution». Science, vol. 186, núm. 4167, p. 892-901.

Simons, E. L. (1964), «On the mandible of Ramapithecus«. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 51, p. 528-35.

Tobias, P. V. (1965), «Australopithecus, Homo habilis, tool-using and tool-making». The South African Archaeological Bulletin, vol. 20, núm. 80, p. 167-192.

Notas