Europa

Mejorando nuestro conocimiento de la evolución humana

Mejorando nuestro conocimiento de la evolución humana

     Última actualizacón: 10 abril 2020 a las 11:37

En este blog ya hemos comentado que la icónica imagen de la «marcha del progreso», que hasta no hace demasiado tiempo se empleaba para ilustrar cómo hemos evolucionado, no se corresponde con la realidad y, además, ha sido fuente de malentendidos. La idea de que hemos experimentado una progresiva «mejora» desde formas «primitivas» a otras cada vez más «avanzadas» —con el ser humano en la cúspide de la evolución— afortunadamente está superada.

Otro planteamiento que también se ha demostrado erróneo ha sido la creencia de que en un tiempo y lugar determinados sólo habitó una especie o tipo de hominino, es decir, que no pudo haber «convivencia» entre diferentes especies 1.

De esta forma, a la hora de ofrecer una imagen que sirviera para explicar la evolución humana, pasamos de la «marcha del progreso» a la del árbol evolutivo y, más adelante, a la de un arbusto —dadas las intrincadas ramificaciones de las nuevas especies que se iban descubriendo— . Sin embargo, los últimos avances en el estudio de la evolución humana refuerzan la necesidad de buscar una nueva metáfora más adecuada para explicar el verdadero proceso evolutivo de los homininos.

Arriba a la izquierda, esbozo de Charles Darwin acerca de la evolución humana. Abajo a la derecha, Árbol evolutivo de «The Smithsonian Institution»

En este sentido, creo que la propuesta que ha hecho John Hawks 2, es muy adecuada: la mejor forma de comprender gráficamente cómo se ha producido nuestra evolución es la de imaginarla como el delta de un río. Voy a apoyarme en los nuevos descubrimientos en este campo para darle sentido a esta idea .

La evolución tal y como la entendíamos…

Hasta no hace mucho (unos 15 o 20 años) pensábamos que teníamos una imagen bastante clara de qué es lo que había sucedido en los últimos 500000 años, un periodo clave en nuestro camino evolutivo. Para los especialistas estábamos ante una sencilla «saga familiar» con un argumento claro y pocos actores.

Esta historia comenzaba con Homo heidelbergensis, una especie con una amplia distribución geográfica, caracterizada por la morfología del cráneo y la robustez del esqueleto postcraneal. Se trata del primer hominino en tener un encéfalo tan grande como el de los seres humanos anatómicamente modernos, mientras que su esqueleto postcraneal sugiere que estaba bien adaptado para realizar viajes de larga distancia. Estuvo presente en África y Eurasia occidental hace entre 700000 y 130000 años.

Esta especie tuvo dos descendientes: Homo neanderthalensis en la parte occidental de Eurasia; y Homo sapiens, en África. La «cuna de la humanidad», el lugar de origen de los seres humanos modernos, se situaría por tanto en África, concretamente en el Este, en las actuales Etiopía o Kenia.

Los datos genéticos de las poblaciones actuales venían a confirmar que nuestra especie había salido de África hace unos 60000 años, y que hace unos 30000 ya había reemplazado a los neandertales (considerados «inferiores») con poco o ningún entrecruzamiento.

Otras especies humanas, con un origen más antiguo, coexistieron con Homo sapiens. Una se encontró en China (concretamente el cráneo fósil hallado en Dali, provincia de Shaanxi); y otra vivió en Indonesia, donde los fósiles sugieren que Homo erectus, el antepasado de Homo heidelbergensis, había sido el único habitante hasta la llegada de los humanos modernos hace unos 45000 años.

Por lo tanto, solo Homo sapiens, usando embarcaciones que permitían la navegación de altura, fue capaz de migrar hacia el este a través de las cadenas de islas hasta llegar a Australia, donde arribaron aproximadamente al mismo tiempo que a Indonesia.

… hasta que los nuevos hallazgos nos han obligado a repensarla

África

La búsqueda de la «cuna de la Humanidad» en el continente africano ha seguido su curso. Los posibles candidatos han aumentado conforme se producían nuevos descubrimientos, aunque cada vez más investigadores defienden que no ha existido un lugar como ese: no ha habido ningún «Jardín del Edén» tal y como lo entiende la cultura judeocristiana.

Veamos algunos de los nuevos descubrimientos que han obligado a repensar nuestra evolución.

Homo sapiens

El cráneo con forma «humana» más antiguo se ha encontrado en Etiopía. Por otro lado, los símbolos en forma de grabados más antiguos se encuentran en la cueva de Blombos en Sudáfrica; mientras que los enterramientos simbólicos más antiguos los hallamos en la otra punta del continente, en Israel, donde se ha localizado una tumba datada en 100000 años (en la cueva de Qafzeh) donde se ha recuperado un cuerpo adornado con astas de ciervo.

Todos estos datos han llevado a arqueólogos y genetistas a plantear una nueva hipótesis para explicar el origen de Homo sapiens: hubo diferentes lugares en África que actuaron como «cunas de la humanidad» 3. Lo que esto significa es que nuestra especie no surgió en un único lugar desde el que nos dispersamos; al contrario, hemos estado evolucionando durante casi medio millón de años a lo largo de la enorme vastedad del continente africano.

Chris Stringer sostiene 4 que los inmediatos predecesores de los humanos modernos surgieron en África hace unos 500000 años y evolucionaron en poblaciones diferentes. Cuando las condiciones climáticas empeoraron —por ejemplo, cuando el Sáhara se volvió un desierto— grupos aislados de nuestros antepasados tuvieron que luchar para sobrevivir. Algunas de esas poblaciones podrían haberse extinguido; otras en cambio se las arreglaron para prosperar. Pasado el tiempo, cuando el clima se moderó —y el Sáhara volvió a ser verde, un lugar húmedo con abundancia de ríos y lagos— las poblaciones supervivientes crecieron y entraron en contacto unas con otras. Al hacerlo, es muy posible que intercambiaran no sólo ideas, sino también genes.

Estos ciclos sucesivos de bonanza y severidad climática trajeron consigo sucesivos aislamientos y nuevos contactos entre las distintas poblaciones. Esta dinámica se repitió una y otra vez en diferentes lugares y por motivos diferentes durante los siguientes 400000 años. El producto final fue Homo sapiens.

Si bien sabemos que los animales que se dispersan por un continente tienen a dividirse en diferentes subespecies y, finalmente, pueden llegar a formar especies completamente nuevas, en el caso de Homo sapiens sucedió algo muy diferente. Nosotros mantenemos contactos, constituimos redes sociales a larga distancia, y de esa forma evolucionamos lentamente, pero en grupo —y esto es lo importante— en toda la extensión del continente africano.

Homo naledi

El complejo de cuevas Rising Star, cerca de Johannesburgo —y a un tiro de piedra de yacimientos tan importantes como Sterkfontein, Swartkrans y Kromdraai—, alberga varias cámaras subterráneas con un acceso enormemente complicado donde se han hallado los restos de Homo naledi por un equipo multidisciplinar de científicos encabezados por el profesor Lee Berger de la universidad de Witwatersrand.

Uno de los aspectos más controvertidos de este hallazgo es la hipótesis planteada por los descubridores acerca de una posible deposición intencionada de los muertos (la cueva donde se han encontrado los fósiles tiene un único acceso por un pozo de 12 metros de profundidad y 18 centímetros en su parte más ancha).

La morfología del cráneo de Homo naledi se aproxima a la de los primeros Homo (H. erectus, H. habilis y H. rudolfensis) pero tiene un volumen craneal de unos 500 cm³, similar al de los australopitecinos. Su estatura media era de 1,50 metros con un peso de unos 45 kilos. La dentición es primitiva y pequeña. Si bien la morfología de las manos, de la pierna y el pie son casi indistinguibles de la de los seres humanos modernos, el tronco y extremo proximal del fémur exhiben características que lo acercan más a los australopitecinos.

Con una antigüedad de los restos de entre 236000 y 335000 años, la pervivencia de esta especie junto a otras especies de homininos, es objeto de investigación.

Australopithecus anamensis

Seguimos con la puesta vista en África porque hace pocos meses se produjo un hallazgo realmente importante, no por tratarse de una nueva especie, sino porque se ha recuperado un cráneo casi completo y muy bien conservado de Australopithecus anamensis 5, de quien hasta ahora sólo contábamos con mandíbulas, dientes y elementos postcraneales de las extremidades superiores e inferiores.

Este cráneo, datado en unos 3,8 millones de años y recuperado en el yacimiento de Woranso-Mille (Etiopía), nos permite situar a esta especie en el mismo tiempo y lugar que Australopithecus afarensis. Es nuevo «solapamiento» entre distintas especies nos hace replantearnos la evolución gradual de Australopithecus anamensis hacia Australopithecus afarensis.

El equipo de Hailie-Selassie, quien ha hecho el nuevo descubrimiento, postula que quizás la diversificación se produjo en un evento de especiación, en el que un pequeño grupo de Australopithecus anamensis aislado genéticamente — algo más probable que el hecho de que toda la especie en su conjunto quedara aislada — evolucionó hacia Australopithecus afarensis, conviviendo ambas especies durante unos 100000 años.

Asia

El primer contratiempo para la visión clásica de que nuestros antepasados salieron de África hace unos 60000 años llegó en 2004 cuando se hizo público el descubrimiento de un esqueleto diminuto en Liang Bua, una cueva en la isla indonesia de Flores:

Homo floresiensis

Esta nueva especie planteó interesantes interrogantes. ¿Era un descendiente de Homo erectus? ¿Por qué era tan pequeña? Es posible que viera reducido su tamaño debido a su confinamiento en una isla (un proceso conocido como «enanismo insular»); aunque también podía tratarse de un ser humano moderno con una patología, por ejemplo, el síndrome de Down o una deficiencia de yodo.

Pero esto no era todo. Las cosas se complicaron cuando junto a los fósiles aparecieron herramientas de piedra, pruebas que confirmaban que el «hobbit» tuvo habilidades para la caza y conocía el fuego. A esto se unía la «evidente» posibilidad de que Homo floresiensis hubiera llegado a la isla navegando —una tecnología que supuestamente solo estaba al alcance de los más «avanzados» Homo sapiens—. Todos estos datos no cuadraban con una especie que poseía un cerebro del tamaño de un chimpancé.

Desde los primeros hallazgos, las excavaciones han recuperado más restos en niveles inferiores, y han mostrado que el primer esqueleto tenía una antigüedad de 60000 años. En Mata Menge, otro yacimiento de la isla de Flores, se han recuperado nuevos fósiles datados en 700000 años 6. El linaje de Homo floresiensis parece más antiguo de lo que cabía esperar.

Homo luzonensis

Y sin abandonar las islas del sudeste asiático, un nuevo miembro de la familia humana se ha descrito en Filipinas. Descubiertos en la cueva de Callao —en la isla de Luzón— los fósiles pertenecen al menos a dos adultos y un niño datados entre hace 67000 y 50000  años 7. Este hallazgo es importante no solo porque describe una nueva especie, sino porque nos obliga a repensar lo que sabíamos acerca de las primeras migraciones de homininos fuera de África hacia Asia. Hemos de tener en cuenta que Homo luzonensis vivió al mismo tiempo que los neandertales, los denisovanos, Homo floresiensis y nuestra propia especie.

Los fósiles de Luzón presentan un conjunto único de rasgos físicos que los diferencia del resto de congéneres que vivían en esa misma época. Algunas de estas características parecen muy primitivas —como, por ejemplo, el pequeño tamaño y la forma sencilla de las coronas de los molares; o la curvatura de los dedos de las manos y los pies, que lo acercan más a los australopitecinos—; mientras que otras —en especial sus dientes— son similares a los parántropos, Homo erectus e incluso Homo sapiens.

Puesto que sus manos y pies son más primitivos que los de Homo erectus, ¿significa que el antepasado de Homo luzonensis es incluso más antiguo que Homo erectus, y que por tanto migró fuera de África antes de que lo hiciera aquél? ¿Llegó esta especie a Filipinas también en barco, o tanto Homo luzonensis como el «hobbit» fueron arrojados a las islas por un tsunami?

La cuestión de si algún hominino había salido de África antes de que lo hiciera Homo erectus ya se había planteado cuando se descubrió Homo floresiensis. Ahora es una hipótesis que cobra más fuerza.

El arte rupestre más antiguo

Seguimos en Filipinas. En la isla de Célebes (Sulawesi en indonesio) los científicos han encontrado una cueva donde podemos admirar un conjunto de escenas que representan imágenes de una cacería con figuras humanas y animales 8. Gracias a la datación por series de uranio se ha comprobado que las pinturas tienen 43900 años de antigüedad: estamos por tanto ante la escena de caza más antigua conocida hasta la fecha.

Las pinturas representan al menos ocho pequeñas figuras con forma humana (una de ellas con cabeza de pájaro y otra con cola), que llevan lanzas o cuerdas, y que aparecen junto a dos jabalíes y cuatro búfalos. Todas se pintaron al mismo tiempo, en el mismo estilo, con la misma técnica y el mismo pigmento ocre. La interpretación que hacen los investigadores es que las imágenes sugieren un mito o leyenda, uno de los elementos clave de la cognición humana moderna: vemos una escena narrativa y figuras parecidas a seres humanos que no existen en el mundo real.

La isla de Célebres está situada geográficamente muy lejos de Europa, donde encontramos casi todo el arte rupestre. Las pinturas y grabados que podemos contemplar en las cuevas de Lascaux y Altamira, por ejemplo, muestran que las mentes de sus creadores poseían «algo especial», un pensamiento simbólico donde consiguen que una cosa, en este caso unas manchas de pintura, representen otra cosa completamente diferente, un animal. Parece evidente que estos artistas llenaban sus vidas con un significado, con una intención que iba más allá de los impulsos básicos por sobrevivir.

Todo esto ha llevado a que algunos científicos defiendan que los primeros europeos fueron, intelectualmente, más capaces que otros miembros de nuestra propia especie. Sostienen que es posible que hubiera una mutación genética en sus cerebros en su camino desde África hacia Europa.

Esta idea, ya de por sí objeto de fuertes controversias, se ha visto definitivamente superada por las pinturas de Célebes ya que son unos 10000 años más antiguas que las pinturas de Lascaux y Altamira, aunque igual de sofisticadas. La idea de que el arte rupestre comenzó en Europa se ha demostrado errónea, Homo sapiens poseía capacidad para el pensamiento simbólico y abstracto mucho antes de que llegáramos al continente europeo hace unos 40000 años.

Europa

Y así, terminamos nuestro recorrido en el continente europeo, con un descubrimiento que ha supuesto un verdadero terremoto en la disciplina.

Homo sapiens

En 1978 comenzaron unas excavaciones en la cueva griega de Apidima. Durante los trabajos se recuperaron dos cráneos muy fragmentados. Los investigadores pudieron hacer poco más que nombrarlos («Apidima 1» y «Apidima 2») ya que la falta de un contexto arqueológico preciso impedía tanto su análisis como su datación.

Un nuevo trabajo 9 concluye que «Apidima 1» pertenecía a un Homo sapiens con una mezcla de rasgos modernos y primitivos que vivió hace unos 210000 años; mientras que «Apidima 2» era un neandertal con una antigüedad de 170000 años. La presencia de Homo sapiens arcaicos en la región, 150000 años antes del supuesto éxodo fuera de África de las poblaciones modernas, ha causado un enorme impacto. Además, el estudio sugiere que ambos grupos estuvieron presentes durante el Pleistoceno Medio: primero la población temprana de Homo sapiens, seguida de la neandertal.

Y es que hasta ahora, el fósil de Homo sapiens más antiguo que se había hallado fuera de África se encontraba en Israel (Misliya) 10, donde los científicos describieron un fragmento de mandíbula con una antigüedad de entre 200000 y 175000 años.

Homo heidelbergensis

En la Sima de los Huesos, dentro del complejo de yacimientos de la Sierra de Atapuerca, se ha logrado una proeza impensable hasta no hace mucho: la secuenciación del ADN nuclear de unos fósiles asignados a Homo heidelbergensis con de 430000 años de antigüedad 11. Estamos ante la secuenciación del ADN más antiguo hasta la fecha.

Los fósiles se habían «catalogado» como neandertales primitivos tras el estudio de la morfología de sus dientes y cráneos, y gracias a este estudio de su ADN se ha podido confirmar la hipótesis ya que su genoma se parece más al de los neandertales que, por ejemplo, al de los denisovanos.

Por lo tanto, estos datos apuntalan una idea que hemos comentado más arriba: los cruces genéticos entre poblaciones distintas –como los neandertales, denisovanos y Homo sapiens– fueron bastante habituales. Al mismo tiempo, se pone en cuestión el modelo tradicional de que la especie Homo heidelbergensis fue el antepasado común de los neandertales y Homo sapiens. Dado que estos fósiles de la Sima de los Huesos se sitúan en un momento anterior de la línea neandertal, parece que su antepasado tuvo que ser más antiguo que Homo heidelbergensis.

Y ahí es donde apunta otro trabajo liderado por Aida Gómez-Robles 12 publicado en 2019 que concluye, tras analizar 931 dientes pertenecientes a 122 individuos de este mismo yacimiento, que los neandertales y Homo sapiens tomaron caminos evolutivos diferentes hace 800000 años. Como vemos, este trabajo retrotrae la separación de ambos linajes varios cientos de miles de años al pasado.

Con esta información en mente, podemos poner en contexto los hallazgos relacionados con otra especie descubierta en la Sierra de Atapuerca.

Homo antecessor

Hasta hace poco se pensaba que la cara de Homo heidelbergensis podía haber evolucionado tanto hacia el rostro de los neandertales como de Homo sapiens, en consonancia con la idea de que era el antepasado común. Sin embargo, nuevos trabajos 13 también arrojan dudas acerca de que Homo heidelbergensis sea nuestro antepasado directo.

La cara de un niño de unos 850000 años asignado a Homo antecessor es más moderna en términos anatómicos que la Homo heidelbergensis 14, del resto de fósiles de la Sima de los Huesos, y los propios neandertales clásicos. Lo mismo sucede si incluimos en el análisis los fósiles chinos como el cráneo de Dali, datado en unos 300000 años.

La conclusión a la que podemos llegar es que es posible que el antepasado común de neandertales, denisovanos y Homo sapiens poseyera una cara más moderna —que finalmente hemos conservado, y quizás los denisovanos también (si es que fósiles chinos como el cráneo de Dali son realmente denisovanos)— pero que los neandertales u Homo heidelbergensis hubieran perdido durante su evolución separada.

En abril de 2020 se publicó un artículo en la revista Nature 15 que hizo pública la secuenciación de proteínas del esmalte de los dientes de esta especie, retrasando hasta los 800000 años la secuenciación de material genético. Los resultados obtenidos llevan a situar a este hominino en un linaje hermano y cercano a Homo sapiens, a los neandertales y a los denisovanos; pero se confirma que ni perteneció al mismo grupo de sus parientes ni fue su antecesor: es más antiguo y se separó antes del ancestro común que mantuvieron estas especies entre sí.

Homo neanderthalensis

Hace tiempo que los neandertales perdieron el calificativo de «brutos». Son muy pocos —desinformados— quienes aún los consideran unos antepasados con escasa inteligencia y que esa circunstancia les llevó a ser «reemplazados» por los más hábiles y capaces Homo sapiens. En este sentido, desde hace años se vienen publicando numerosos estudios que hacen ver sus capacidades técnicas, de desarrollo artístico y, en definitiva, la enorme capacidad adaptativa de esta especie. Veamos algunos de los últimos avances:

Un equipo de investigación liderado por Antonio Rodríguez-Hidalgo ha estudiado huesos de la garra del águila imperial recuperados en Cova Foradada 16, y ha concluido que las marcas de corte que presentan demuestran que se usaban a modo de adorno o joyas enlazadas en el cuello. Aunque es cierto que ya se conocían este tipo de complementos, la importancia de este trabajo reside en que es la primera vez que se constata el uso de adornos personales en neandertales de la Península Ibérica con una antigüedad de unos 44000 años.

Otro hallazgo interesante, y que aún es objeto de estudio e interpretación, son las extrañas construcciones ovales hechas con estalagmitas cuidadosamente colocadas en la cueva de Bruniquel del sur de Francia, y datadas en 176000 años 17. Esta «construcción» se atribuye a los neandertales, y se suma al cada vez mayor catálogo de comportamiento sofisticado que incluye muros pintados en cuevas, el empleo de pegamento de resina para mantener las herramientas unidas, así como el uso de artefactos de madera para cavar.

Lo que nos aportan los estudios de ADN antiguo

Ya he comentado en más de una ocasión que es posible que la revolución más importante en el campo de la evolución humana venga del estudio del ADN antiguo. Los avances en este campo se producen muy rápido, casi cada semana.

Un reciente trabajo que ha analizado 161 genomas modernos de 14 poblaciones que viven en islas del sudeste asiático y Nueva Guinea 18 concluye que los humanos modernos se cruzaron con al menos tres grupos diferentes de denisovanos que habían permanecido aislados geográficamente durante mucho tiempo. Podemos encontrar uno de estos linajes en Asia oriental; mientras que rastros de los otros dos aparecen entre los modernos habitantes de Papúa, y en un área mucho mayor de Asia y Oceanía.

Por lo tanto, por ahora sabemos que los denisovanos se componen de tres grupos, dándose la paradoja de que hay más diversidad genética en menos de una docena de huesos (que son todas las muestras fósiles que poseemos de ellos), que la que existe entre los 7700 millones de personas que habitamos el planeta hoy en día. De hecho, otros grandes simios —chimpancés, gorilas y orangutanes— tienen una mayor variabilidad genética que nosotros. Tanta, que los primatólogos reconocen dos especies de orangutanes, y hasta cuatro de chimpancés y gorilas. Esto sucede porque sus poblaciones se vieron separadas geográficamente durante cientos de miles de años. Por el contrario, los humanos nos parecemos más a un pequeño grupo de refugiados emigrados de una parte de África.

Algunos científicos han propuesto que un evento catastrófico global (como, por ejemplo, una erupción volcánica) pudo ser el causante de una reducción del tamaño de las poblaciones de Homo sapiens, lo queexplicaría esta baja diversidad genética. Sin embargo, el estudio de un número mayor de muestras ha permitido ofrecer una imagen diferente.

Cuando los neandertales, los denisovanos y otras poblaciones «fantasma» —denominadas así porque sólo se las conoce por los resultados de los análisis genéticos y se presume que existieron aunque no tengamos más pruebas de ello— vivieron, sus poblaciones pudieron tener poco contacto entre sí, aunque colectivamente eran muy diversas genéticamente hablando, tal y como lo son hoy en día los gorilas y los chimpancés. A lo largo de los últimos 200000 años, estas corrientes separadas se fueron reuniendo debido al aumento del tamaño de una de esas ramas: Homo sapiens se expandió a lo largo del mundo de la misma manera que un ancho delta fluvial, llevando consigo fracciones ligeramente diferentes del flujo de los antiguos «cursos de agua».

Conclusión

Y así ponemos fin a este viaje por los últimos planteamientos en el interesante debate acerca de la evolución humana.

Por lo que nos dicen los estudios genéticos, por la constatación de que neandertales, denisovanos y otras poblaciones fantasma aportaron material genético a nuestro genoma, y por el hallazgo de fósiles cuya ubicación y antigüedad ponen «patas arriba» la disciplina, creo que ha llegado el momento de reconocer que nuestra historia evolutiva se describe mejor de forma gráfica si tenemos en mente el enorme delta de un río. Las corrientes —las diferentes especies— se unen, mezclan y se separan, haciendo que muchas de ellas terminen en callejones sin salida, y que otras desemboquen en el mar, llevando todas ellas consigo vestigios genéticos de sus antepasados.

Esta imagen trae consigo el recurrente problema de cómo definimos las especies, haciendo necesario un profundo debate a este respecto, que desde luego será interesante seguir.

Desde esta humilde bitácora trataré de hacer más comprensible el intrincado paisaje que se abre ante nosotros. La ciencia tiene la labor de arrojar cada vez más luz para tratar aclarar de nuestro pasado.

Artículos recomendados

HAWKS, J., 2016. Human evolution is more a muddy delta than a branching tree | Aeon Ideas. Aeon [en línea]. [Consulta: 21 enero 2020]. Disponible en: https://aeon.co/ideas/human-evolution-is-more-a-muddy-delta-than-a-branching-tree.

STRINGER, C., 2019. Meet the relatives: the new human story. Financial Times [en línea]. [Consulta: 26 enero 2020]. Disponible en: https://www.ft.com/content/6fc26e8c-ada8-11e9-8030-530adfa879c2.

MCKIE, R., 2020. The search for Eden: in pursuit of humanity’s origins | World news | The Guardian [en línea]. [Consulta: 26 enero 2020]. Disponible en: https://www.theguardian.com/world/2020/jan/05/the-search-for-eden-in-pursuit-of-humanitys-origins.

ORGAN, J., 2019. Top 6 Discoveries in Human Evolution, 2019 Edition | PLOS SciComm. [en línea]. [Consulta: 26 enero 2020]. Disponible en: https://blogs.plos.org/scicomm/2019/12/11/top-6-discoveries-in-human-evolution-2019-edition/

Notas

  1. Podía darse el caso de que a un lugar llegase una nueva especie, pero esta idea sostenía que una de las dos acababa desapareciendo por la competencia por los recursos. El ejemplo clásico es de la extinción de los neandertales tras la llegada de Homo sapiens.
  2. El profesor Hawks explica su punto de vista en un artículo publicado en la revista digital «Aeon»: Human evolution is more a muddy delta than a branching tree.
  3. Lipson, M., et al. (2020), «Ancient West African foragers in the context of African population history». Nature.
  4. Recomiendo la lectura del artículo «Meet the relatives: the new human story, que Stringer ha publicado en la serie Masters of Science 2019 en el Financial Times.
  5. Haile-Selassie, Y., et al. (2019), «A 3.8-million-year-old hominin cranium from Woranso-Mille, Ethiopia». Nature, vol. 573, núm. 7773, p. 214-219.
  6. van den Bergh, G. D., et al. (2016), «Homo floresiensis-like fossils from the early Middle Pleistocene of Flores». Nature, vol. 534, núm. 7606, p. 245-248.
  7. Détroit, F., et al. (2019), «A new species of Homo from the Late Pleistocene of the Philippines». Nature, vol. 568, núm. 7751, p. 181-186.
  8. Aubert, M., et al. (2019), «Earliest hunting scene in prehistoric art». Nature, vol. 576, núm. 7787, p. 442-445.
  9. Harvati, K., et al. (2019), «Apidima Cave fossils provide earliest evidence of Homo sapiens in Eurasia». Nature, vol. 571, núm. 7766, p. 500-504.
  10. Hershkovitz, I., et al. (2018), «The earliest modern humans outside Africa». Science, vol. 359, núm. 6374, p. 456-459.
  11. Meyer, M., et al. (2016), «Nuclear DNA sequences from the Middle Pleistocene Sima de los Huesos hominins». Nature, vol. 531, núm. 7595, p. 504-507.
  12. Gómez-Robles, A. (2019), «Dental evolutionary rates and its implications for the Neanderthal–modern human divergence». Science Advances, vol. 5, núm. 5, p. eaaw1268.
  13. Lacruz, R. S., et al. (2019), «The evolutionary history of the human face». Nat Ecol Evol, vol. 3, núm. 5, p. 726-736.
  14. Lacruz, R. S., et al. (2013), «Facial morphogenesis of the earliest europeans». PLoS ONE, vol. 8, núm. 6, p. e65199.
  15. Welker, F., et al. (2020), “The dental proteome of Homo antecessor”. Nature.
  16. Rodríguez-Hidalgo, A., et al. (2019), «The Châtelperronian Neanderthals of Cova Foradada (Calafell, Spain) used imperial eagle phalanges for symbolic purposes». Science Advances, vol. 5, núm. 11, p. eaax1984.
  17. Jaubert, J., et al. (2016), «Early Neanderthal constructions deep in Bruniquel Cave in southwestern France». Nature, vol. 534, núm. 7605, p. 111-114.
  18. Jacobs, G. S., et al. (2019), «Multiple deeply divergent denisovan ancestries in Papuans». Cell, vol. 177, núm. 4, p. 1010-1021.e32.
Publicado por José Luis Moreno en CIENCIA, 2 comentarios
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Referencia: Sparks, W. B., et al. (2016), «Probing for Evidence of Plumes on Europa with HST/STIS«. The Astrophysical Journal, vol. 829, núm. 2, p. 121.

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¿Los neandertales oían como nosotros?

Referencia: Stoessel, A., et al. (2016), «Morphology and function of Neandertal and modern human ear ossicles«. Proceedings of the National Academy of Sciences, en prensa.

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Publicado por José Luis Moreno en SIETE DÍAS, 0 comentarios
Siete días … 7 a 13 de octubre (poblamiento de Europa)

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     Última actualizacón: 24 septiembre 2017 a las 12:53

ANTROPOLOGÍA

El análisis del ADN de huesos prehistóricos ha permitido desentrañar los cambios genéticos que dieron origen a las poblaciones modernas de Europa. Dos estudios describen la complejidad de los patrones de migración y las relaciones humanas en el viejo continente desde el Neolítico a la Edad de Bronce, con el cambio de la caza y la recolección a la agricultura y la metalurgia.

“Hemos caracterizado distintas culturas arqueológicas para reconstruir cuatro importantes situaciones durante el Neolítico que describen el flujo genético europeo”

Para describir la prehistoria genética de los europeos han sido necesarios más de ocho años y nuevas tecnologías de análisis genómico. Estos momentos clave son cuatro: la introducción de la agricultura desde Oriente Próximo al centro de Europa; después, desde Europa Central hasta el sur de Escandinavia; la influencia genética de Oriente Próximo, y por último, el influjo de la cultura campaniforme del oeste europeo. “Cada uno de estos eventos ha contribuido a la formación de la diversidad mitocondrial de los europeos de hoy en día”

Los resultados indican que durante el Mesolítico (entre el Paleolítico y Neolítico) los centroeuropeos eran cazadores-recolectores. Después fueron reemplazados por los agricultores neolíticos, que dominaron la zona durante 2.500 años, gracias a la agricultura propia de las regiones de Oriente Próximo, Anatolia y el Cáucaso.

Más tarde, estos agricultores intercambiaron material genético con los cazadores-recolectores de Escandinavia. Por lo tanto, los centroeuropeos se relacionaron con los habitantes del norte y compartieron sus conocimientos. Posteriormente, en el Neolítico Tardío (3.000 a. C.), parte de los agricultores migraron al oeste e interaccionaron con los habitantes de la vertiente atlántica.

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ECOLOGÍA

Investigadores de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla han descrito una nueva planta en el Mediterráneo oriental que crece principalmente cerca de la costa. La importancia de este hallazgo radica en que es el ancestro materno de una especie de origen híbrido, Reseda odorata, utilizada desde la época romana por la fragancia de sus flores y cuya esencia se empleó antiguamente en la industria cosmética.

Además, los científicos consideran que es una planta “por el momento rara”, que podría merecer protección para que no desapareciera. “Si ello ocurriera, perderíamos parte del patrimonio genético vegetal del Mediterráneo, con la consiguiente pérdida que en uso y oportunidad puede suponer para el ser humano”.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Reseda minoica (Resedaceae), a new species from the eastern mediterranean region

MEDICINA

La campaña de vacunación antigripal en España y en casi todos los países del mundo sigue las indicaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para proteger a la población de riesgo. Un trabajo publicado en PLoS Medicine sugiere que ampliar la vacunación a los niños de entre 5 y 16 años sería mucho más eficiente. Inglaterra llevará a cabo este año un estudio piloto para comprobarlo.

“Asumiendo una cobertura de la vacuna de un 50%, el modelo predice que reduciríamos la mortalidad asociada a este virus en un 47% y la incidencia de infección en un 46%”.

En este estudio los investigadores han utilizado la estadística bayesiana, una herramienta que permite modificar un conocimiento previo a la luz de nuevos datos, habiendo recogido los datos epidemiológicos, clínicos y de interacción social de la población de Inglaterra y Gales de los últimos 14 años y han generado un modelo matemático de transmisión del virus. Sus resultados apuntan a que los niños son los grandes transmisores de esta infección.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Assessing optimal target populations for influenza vaccination programmes: an evidence synthesis and modelling study (descarga directa en formato PDF)

MICROBIOLOGÍA

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han determinado la estructura tridimensional del complejo Properdina-C3 convertasa, un modelo que explica su papel esencial en la lucha frente a las infecciones bacterianas. El estudio aporta información sobre los mecanismos de destrucción de patógenos por el sistema del complemento.

El complemento es un conjunto de proteínas del sistema inmune innato que, al activarse por componentes en la superficie de los patógenos, deposita sobre ellos complejos enzimáticos denominados C3-convertasas, que causan su destrucción y activan la respuesta inflamatoria. “La properdina es una proteína fundamental en este proceso, ya que estabiliza la C3-convertasa depositada sobre los patógenos y recluta C3-convertasas adicionales, amplificando y aportando especificidad a la actuación del complemento”, explica Óscar Llorca, investigador del CSIC en el Centro de Investigaciones Biológicas.

“Hoy en día sabemos que la properdina es un componente esencial en la defensa contra las infecciones bacterianas y el único regulador que promueve la activación del complemento sobre las superficies de los patógenos. Sin embargo, hasta ahora no se conocía de qué forma realizaba esta tarea”, aclara Llorca.

• Noticia CSIC

• Artículo: Structural basis for the stabilization of the complement alternative pathway C3 convertase by properdin

NEUROCIENCIA

Albert Einstein, el científico más importante del siglo XX, tenía, sin duda, un cerebro privilegiado. Tras su muerte, su cerebro fue conservado, dividido en secciones y fotografiado, con la esperanza de conocer si albergaba alguna característica distintiva que pudiera ser la clave de su genialidad. Y parece ser que la han encontrado. Un nuevo estudio sugiere que los dos hemisferios del cerebro del físico alemán estaban inusualmente bien conectados entre sí.

Los autores sugiren que en el cerebro del genio había más fibras nerviosas que conectan regiones clave, como las dos partes de la corteza prefrontal, que son responsables del pensamiento complejo y la toma de decisiones. Combinado con la evidencia previa de que las partes del cerebro del físico son inusualmente grandes y plegadas de forma compleja, los investigadores creen que esta función ayuda a explicar su extraordinaria inteligencia.

• Noticia ABC

• Artículo: The corpus callosum of Albert Einstein‘s brain: another clue to his high intelligence?

CIENCIAS PLANETARIAS

Gracias a las observaciones del telescopio espacial Hubble y el gran telescopio Keck de Hawái, científicos británicos y alemanes han analizado el polvo y los escombros que rodean a la enana blanca GD61, un remanente estelar situado a 170 años luz de distancia.

Los resultados revelan que los restos detectados son rocosos –con elementos como el hierro, silicio, magnesio o aluminio– y que contienen un exceso de oxígeno.

Esta firma química informa de que el material perteneció alguna vez a un cuerpo más grande originalmente compuesto por un 26% de agua. Esta cantidad es comparable a la que tienen algunos asteroides del cinturón principal en nuestro sistema solar. Por comparar, la Tierra solo tiene un 0,023% de agua.

Ya se había confirmado la presencia de agua fuera de nuestro sistema solar, por ejemplo en la atmósfera de planetas gigantes gaseosos, pero ahora se trata de la primera vez que se encuentra en cuerpos rocosos o restos de asteroide, por lo que es de gran interés para entender la formación y evolución de exoplanetas propicios para la vida.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Evidence for water in the rocky debris of a disrupted extrasolar minor planet (descarga directa en formato PDF)

PREHISTORIA

La adopción de la agricultura en la antigua Europa supuso un camino de altibajos demográficos. Auges y caídas regionales en el número de la población se produjeron entre hace 8.000 y 4.000 años. «La disminución de los recursos naturales debido a las prácticas agrícolas pudo haber causado en parte una contracción de la población», dice el antropólogo y coautor del estudio, Sean Downey. Aunque la población de Gran Bretaña aumentó a raíz de la introducción de la agricultura, los bosques del país se redujeron en tamaño, en consonancia con una disminución de la madera disponible y los alimentos necesarios para sostener una gran población.

Hoy en día se sabe que la agricultura apareció en Europa en la actual Turquía hace unos 8.500 años, extendiéndose a Francia hace alrededor de 7.800 años y luego a Gran Bretaña, Irlanda y el norte de Europa hace unos 6.000 años. La agricultura condujo a suministros de alimentos más estables y abundantes, lo que permitió el crecimiento de la población. Sin embargo, poco se sabe acerca de las tendencias demográficas a largo plazo entre los antiguos agricultores europeos.

Los investigadores utilizaron cerca de 8.000 dataciones radiocarbónicas procedentes de yacimientos arqueológicos de toda Europa occidental para calcular el incremento y la reducción del número de asentamientos antes, durante y después de la introducción de la agricultura. Tomaron las fluctuaciones en el número de asentamientos como signos de cambios en la población, razonando que cuanto más asentamientos arqueológicos había en una región en un momento determinado, más personas habían vivido en ella.

En la mayoría de las secciones europeas analizadas, las poblaciones se redujeron en algún momento entre un 30 y un 60 por ciento en comparación con los picos alcanzados después del inicio de la agricultura. Esa caída en picado de la población es similar a la devastación continental causada por la peste negra, una epidemia que alcanzó su punto máximo en Europa entre 1348 y 1350.

• Artículo: Regional population collapse followed initial agriculture booms in mid-Holocene Europe (descarga directa en formato PDF)

ARQUEOLOGÍA

En la región del Kurdistán, en el norte de Irak, los arqueólogos han descubierto una antigua ciudad llamada Idu, escondida bajo un montículo (tell). Inscripciones cuneiformes y obras de arte revelan los palacios que florecieron en la ciudad a lo largo de su historia desde hace miles de años. Situado en un valle en la ribera norte del río Zab menor, los restos de la ciudad son parte ahora de un montículo creado por la ocupación humana que se eleva unos 32 pies (10 metros) por encima de la llanura circundante. Los restos más antiguos se remontan a los tiempos neolíticos, cuando la agricultura apareció por primera vez en Oriente Medio. Actualmente, un pueblo llamado Satu Qala se encuentra cubriendo el yacimiento.

Incluso durante el periodo de control asirio, cuando se utilizó Idu para administrar el territorio circundante, los palacios finamente decorados seguían construyéndose. Por ejemplo, el equipo de investigadores descubrió parte de una placa de cristal, cuya decoración de color incluye una palmera, granadas y unos patrones en zigzag. Solo una parte de la inscripción sobrevive, y dice: «Palacio de Assurnasirpal, (rey de la tierra de Assur)”. Assurnasirpal se refiere a Assurnasirpal II (883-859 a.C.), según los investigadores, sosteniendo que él o uno de sus gobernadores debió construir o reconstruir un palacio en Idu después de que los asirios reconquistaran la ciudad.

Antes de llevar a cabo más excavaciones, los investigadores necesitarán la aprobación tanto del gobierno local como de la gente de la aldea. «Para poder continuar las excavaciones a gran escala, al menos algunas de estas casas tendrán que ser eliminadas», dice Cinzia Pappi, arqueóloga de la Universidad de Leipzig. «Desafortunadamente, hasta que se alcance un acuerdo entre los habitantes del pueblo y el gobierno regional del Kurdistán, seguir con el trabajo no es posible”.

Aunque la excavación está detenida, los artefactos encontrados ya fueron analizados y más publicaciones del trabajo del equipo irán apareciendo en el futuro. Los arqueólogos también planean examinar los alrededores para tener una idea de la magnitud del reino de Idu.

• Noticia LiveScience.com

• Artículo: Satu Qala: A preliminary report on the seasons 2010-2011

PUBLICACIONES CIENTÍFICAS

Un falso estudio logra pasar los «filtros» de 157 revistas científicas. La investigación, plagada de errores, «sin sentido» y firmada por una institución que ni siquiera existe, fue admitida por estas publicaciones de acceso abierto, que cualquiera puede consultar sin necesidad de pagar una suscripción.

El 4 de julio de este año, John Bohannon, biólogo, periodista, bailarín y científico de la Universidad de Harvard recibía “una buena noticia”: su trabajo como “biólogo en el Wassee Institute of Medicine” había sido aceptado en el Journal of Natural Pharmaceuticals.

El artículo describía las propiedades anticancerígenas de una sustancia química denominada Cobange que se extraía de un liquen. Sin embargo, la alegría no era tal. Todo el estudio era un engaño.

“Debería haber sido rechazado rápidamente. Cualquier revisor con algo más de formación en química que la Educación Secundaria y con capacidad para entender un gráfico de datos básico tendría que haber visto las deficiencias del estudio inmediatamente. Sus experimentos son tan deficientes que los resultados no tienen sentido”, apunta el investigador.

Ni el instituto al que dijo pertenecer, Wassee Institute of Medicine, ni la sustancia Ocorrafoo Cobange existen. El Journal of Natural Pharmaceuticals es una publicación de acceso abierto formado por un consejo editorial y asesor de profesores de ciencias farmacéuticas de universidades de todo el mundo.

• Noticia ABC

• Artículo: Who’s Afraid of Peer Review? (descarga directa en formato PDF)

Publicado por José Luis Moreno en SIETE DÍAS, 2 comentarios
Johannes Kepler.  Pasado y futuro de la astronomía.

Johannes Kepler. Pasado y futuro de la astronomía.

     Última actualizacón: 24 septiembre 2017 a las 12:45

Ayer me despertaba con la noticia de que el telescopio espacial Kepler puede tener los días contados para continuar con su importantísima misión: encontrar planetas terrestres (es decir, aquellos que tienen entre la mitad y dos veces el tamaño de la Tierra), especialmente aquellos que se encuentren en la zona habitable de su estrella donde pueda haber agua líquida y, quizás, vida.  Os invito a todos a leer la magnífica (como siempre) entrada del blog Eureka sobre los recientes informes acerca de los progresos de esta misión.

Hace tiempo que rondaba por mi cabeza la idea de escribir sobre ello, pero la inauguración de la XXXVIII edición del Carnaval de física y de la III edición del Carnaval de Humanidades me han llevado por otro camino.  He preferido remontarme al pasado y recordar la vida de uno de los más importantes astrónomos de la historia.

Johannes Kepler nació el 21 de diciembre de 1571 en el seno de una familia de religión protestante luterana radicada en la ciudad de Weil der Stadt, en Würtemberg (actual Alemania).  Sus dos abuelos gozaban de una buena posición social; tanto Sebald Kepler, un artesano reconocido, como Melchior Guldenmann, que regentaba una hospedería, habían sido alcaldes de sus respectivas ciudades, aunque la familia se encontraba en decadencia.  Su padre, Heinrich, era oficial de bajo rango en el ejército del duque de Würtemberg y tanto él como su madre, Catherine, fueron descritos por un Kepler ya adulto en términos poco favorecedores.

Nació prematuramente a los siete meses y quizás por esta circunstancia no gozó de buena salud.  Tanto es así que a la temprana edad de tres años contrae la viruela (las secuelas de esta enfermedad le provocarán severos problemas de visión).  A pesar de todo y tener una constitución débil, damos las gracias por no haber formado parte de la dura estadística que constata que en el siglo XVI cerca del 20% de los niños morían durante el primer año de vida y casi la mitad no llegaba a los diez años.  En definitiva, su infancia se caracterizó, además de por su debilidad física, por la ausencia de su padres ya que Heinrich marchó en 1576 a combatir en los Países Bajos y su esposa se fue con él.  Ambos decidieron que el pequeño Johannes quedara al cuidado de su abuelo materno en Leonberg.

La participación de Heinrich en los combates no duró demasiado ―según se mire― y al año siguiente pudo regresar a casa pero, por diversos problemas que no han quedado demasiado claros, se vio obligado a vender todas sus posesiones (Kepler afirmó más tarde que su padre era un pendenciero impenitente).  Este revés motivó que toda la familia se estableciera en Leonberg donde se hicieron cargo de la hospedería del abuelo Melchior para poder ganarse la vida.

Para comprender en sus justos términos la mala relación que mantuvo Kepler con sus padres, decir que en una carta a un amigo reconoció que uno de los pocos momentos agradables que pasó junto a su madre y del que guardaba un buen recuerdo fue cuando, en 1577, ésta le animó a observar el cometa que cruzó los cielos.

Ese mismo año Kepler comienza su educación reglada al acceder a la escuela latina de la ciudad.

Debemos tener presente que el acceso a la enseñanza era una actividad voluntaria y muy cara.  Por este motivo la familia constituía una importante instancia educativa al asumir los padres, como parte de sus obligaciones, la formación de sus hijos.  Sin embargo, como es fácil imaginar, la situación variaba en función del estatus social: los miembros más acaudalados podían escoger el futuro de su progenie, mientras que los campesinos lo que necesitaban era ayuda en las labores agrícolas.

Por otro lado, la educación en Alemania, como en otros muchos lugares de Europa, se encontraba bajo el control de las instituciones eclesiásticas ―ya fueran católicas romanas o protestantes― al tiempo que cada gobernante usaba el sistema educativo como un medio para consolidar la lealtad de sus súbditos.  Recordemos que la Europa del siglo XVI se vio sacudida por la fuerte tensión religiosa provocada por la Reforma de Martín Lutero (y que arraigó profundamente en gran parte de Alemania).  Lutero consideraba las clases obligatorias y la creación de escuelas como un complemento esencial para la formación religiosa, y dado que la implantación de esta enseñanza universal fue lenta (en la época en que vivió Kepler sólo la mitad de las parroquias tenían una escuela), se idearon otros medios para fomentar al acceso a la educación, como el establecer un sistema de becas para los pobres.  De esta forma se esperaba que los jóvenes que se graduasen se convirtieran en maestros, religiosos o funcionarios del Estado.

Centroeuropa en el siglo XVI. Geacron.com.

Desde que empezó a estudiar, la idea de Kepler era acceder a la carrera eclesiástica y aunque terminó su primer ciclo de tres años en 1583 (el retraso estuvo motivado por tener que trabajar en el negocio de su padre), al año siguiente entra en el seminario protestante de Adelberg, y dos años más tarde, en la escuela monástica de Maulbronn, para completar el curso preparatorio de acceso a la universidad.  Los años de estudio en Maulbronn se caracterizan por los recurrentes problemas de salud que ya había padecido de niño, así como la pésima situación en el hogar familiar: su padre se marchó de casa tras una fuerte discusión con su madre, muriendo poco después en el extranjero.  Todas estas circunstancias no impidieron que obtuviera su diploma, por lo que en 1589 se matricula en la universidad de Tubinga para comenzar los estudios de teología.

Es en esta universidad donde conoce a quien determinará, en gran medida, su destino como científico: su profesor de matemáticas, Michael Mästlin.  Era, en privado, uno de los muchos partidarios de la teoría copernicana aunque era muy cauto a la hora de exponer sus puntos de vista por escrito, dados los conflictos religiosos que implicaba.  De hecho, en sus clases preparatorias únicamente enseñaba el sistema ptolemaico y reservaba a Copérnico para el curso superior.  Fue Mästlin quien le prestó a Kepler su copia de De revolutionibus orbium coelestium («Sobre las revoluciones de las esferas celestes») ―muy anotada por cierto― y éste rápidamente comprendió las ideas esenciales de la teoría de Copérnico.  De esta forma Kepler se convirtió en un copernicano convencido, manteniendo una relación muy estrecha con su profesor a lo largo de su vida, y a quien no vaciló en pedirle ayuda o consejo para sus trabajos.  Obtiene finalmente la Magister Artium (maestría en artes) en 1591.

Como hemos dicho, Kepler tenía intención de ingresar en la facultad de teología de la universidad de Tubinga tras su graduación, pero dado que en la escuela protestante de Graz había quedado vacante la cátedra de matemáticas, Mästlin le recomienda que acepte el puesto y, de esta forma, con 23 años abandona sus estudios y deja Tubinga para trasladarse a Austria.

Ya en Graz contrajo matrimonio con Bárbara Müller von Mühleck (hija de un rico propietario de molinos) y publicó Mysterium Cosmographicum (1596 – El misterio cosmográfico), al tiempo que obtenía otras ganancias publicando almanaques astrológicos y realizando otras predicciones de este tipo.

Mysterium Cosmographicum.

Esta obra fue la primera decididamente copernicana tras De revolutionibus y le granjeó una fama internacional.  En ella exponía los argumentos geométricos que justificaban que la existencia de seis planetas, así como las distancias entre sus esferas en el sistema copernicano.  Partiendo de los argumentos de la armonía celeste expuestos por Platón en su Timeo, los modificó y empleó los cinco cuerpos regulares, los sólidos platónicos (tetraedro, cubo, octaedro, dodecaedro e icosaedro), situando a cada uno de los planetas entre dos esferas, rodeado por la exterior y rodeando a la interior, de manera que las distancias resultantes entre las esferas coincidían bastante bien con las distancias relativas obtenidas en las mediciones (salvo la órbita de Mercurio):

La Tierra es el patrón de todas las otras esferas.  Circunscribamos un dodecaedro en ella, y la esfera que lo rodea será la de Marte; circunscribamos un tetraedro en la esfera de Marte y la esfera que lo rodea será la de Júpiter, circunscribamos un cubo en la esfera de Júpiter, la esfera que lo rodea será la de Saturno.  Coloquemos ahora un icosaedro dentro de la esfera de la Tierra y entonces su esfera inscrita será la de Venus; coloquemos un octaedro dentro de la esfera de Venus y la esfera en que se inscribe será la de Mercurio.

Siendo un hombre de gran vocación religiosa, Kepler veía en su modelo cosmológico una celebración de la existencia, sabiduría y elegancia de Dios.  Así, escribió en una carta a Mästlin:

yo deseaba ser teólogo, pero ahora me doy cuenta a través de mi esfuerzo de que Dios puede ser celebrado también por la astronomía

Cuando publicó el libro, Kepler envió un ejemplar a varios de los astrónomos más destacados de la época: Galileo rechazó el trabajo debido a su evidente carácter especulativo (tengamos en cuenta que nos movemos en la época pretelescópica de la astronomía: todas las observaciones se hacían a “simple vista”.  La primera exposición de Galileo sobre sus propias observaciones telescópicas, el Sidereus Nuncius, apareció en marzo de 1610).  En cambio, Tycho Brahe se sintió inmediatamente intrigado.  El trabajo de Kepler le pareció nuevo y excitante, y escribió una crítica detallada en apoyo del libro, aunque al final le aconsejaba que adaptara su modelo a su propio sistema más que al de Copérnico.  Es más, le recomendó que le visitara porque sus observaciones podrían ayudarle a precisar más las órbitas que describía.  Esta reacción, escribiría Kepler posteriormente, cambió el curso de toda su vida.

Astrónomo y noble danés, Tyge Ottesen Brahe demostró una capacidad y un tesón insuperables en lo tocante a la astronomía, ciencia que estudió desde su juventud con la intención de reformarla basándola en observaciones muy precisas.  Desde sus años universitarios se dedicó a construir instrumentos medidores de varios tipos.  Brahe tuvo la suerte de encontrar en el rey de Dinamarca, Federico II, un inigualable patrono dispuesto a subvencionarlo más allá de cualquier expectativa razonable: le fue otorgado como feudo la isla de Hven, en Øresund, donde construyó un observatorio ―el más grande de su época― dotado de instrumentos que él mismo había diseñado.  Lo llamó Uranienborg («el castillo de Urania» en honor de Urania, la musa de la astronomía).  Nada más terminarlo, construyó un anexo bajo tierra ―para protegerse a sí mismo y los instrumentos del duro clima― que llamó Stjerneborg.  Sin embargo, tras la muerte del rey de Dinamarca acaecida en 1588, y habiendo perdido el favor de su sucesor el rey Cristian, terminó por abandonar Dinamarca para recalar en la corte del emperador Rodolfo II, quien lo nombró Matemático Imperial.

En septiembre de 1598, el archiduque católico de Graz, que había recibido el encargo de eliminar de Austria el protestantismo, ordenó a quienes profesasen esta creencia herética que se convirtieran al catolicismo o abandonasen la ciudad (según las disposiciones adoptadas en el seno de la Contrarreforma), por lo que Kepler decidió marcharse con su familia a Hungría donde pasaría cerca de un año.  En 1599 fue llamado de nuevo para volver a ocupar su puesto de profesor en Graz, pero dado que la ciudad continuaba dividida entre católicos y protestantes, decidió optar por otra vía.

De esta forma, gracias al contacto epistolar que Kepler venía manteniendo con Brahe y tras una larga negociación, en octubre de 1600 se traslada al castillo de Benatky, próximo a Praga, para trabajar junto a él.  Kepler era un pragmático que se preocupaba, y mucho, por su situación económica, de ahí que no quisiera abandonar su puesto en Graz sin asegurarse el futuro.  Por ello, antes de aceptar la oferta de Brahe, escribió a Mästlin y otros amigos de Tubinga para que intercedieran por él con el duque de Würtemberg y obtener así la cátedra de medicina que había quedado vacante.  Cuando conoció sus planes, Brahe le presionó y ofreció una buena renta a expensas del tesoro del reino, consiguiendo que viajara a Praga.

Al principio el danés le trató como un subalterno, controlando minuciosamente sus tareas y sin darle demasiado acceso a los datos observacionales (mucho más precisos que los empleados por Copérnico).  Kepler anhelaba ser considerado como un igual y tener cierta independencia, pero el receloso Brahe quería utilizarle tan sólo para establecer su propio modelo del sistema solar, un modelo no copernicano que Kepler no soportaba (en este modelo, la Tierra reposaba en el centro del universo, el Sol y la Luna orbitaban en círculos en torno a ella, mientras que el resto de los planetas describían trayectorias circulares alrededor del Sol).  Por su parte, Brahe había hecho acopio de una gran riqueza de datos observacionales, aunque carecía de los instrumentos matemáticos para comprenderlos plenamente.

Al año siguiente, Brahe muere y Kepler lo sustituye en el puesto de matemático y consejero astrológico del emperador Rodolfo II.  El salario que recibió del emperador se vio considerablemente reducido por lo que tuvo que acudir de nuevo a las tablas astrológicas y horóscopos para obtener un sobresueldo.  No creía demasiado en ellas pero, hombre práctico, sabía que era un medio de obtener dinero.  La muerte de Brahe, que parecía ser un problema para nuestro astrónomo, se convierte en una oportunidad inmejorable: consciente de la oportunidad, Kepler se apropia de los anhelados datos de Brahe antes de que pasaran al control de sus herederos que ya habían solicitado que se les entregaran todos los documentos.  El resultado fueron las Tablas Rudolfinas, una compilación de los datos de treinta años de las observaciones de Brahe, que en su lecho de muerte le pidió que terminara y que, sin embargo, no fueron publicadas hasta 1627, porque los datos que iba descubriendo le lanzaban constantemente a direcciones muy diversas (gracias a estos valiosos datos, Kepler logró predecir los tránsitos del Sol por Mercurio y Venus aunque no vivió lo suficiente para verlos).

Tras un estudio concienzudo de las anotaciones, especialmente las relativas al movimiento retrógrado de Marte, se dio cuenta de que el movimiento de los planetas no podía ser explicado por su modelo de los poliedros perfectos y armonía de esferas.  Hombre profundamente religioso, incapaz de aceptar que Dios no hubiera dispuesto que los planetas describieran en su órbita figuras geométricas simples, se dedicó a probar con toda suerte de combinaciones de círculos.  Cuando se convenció de la imposibilidad de lograrlo con círculos, uso óvalos y, al fracasar con ellos, empleó elipses y con ellas sí dio en el clavo.

En 1609 publicó Astronomia nova («Nueva astronomía»), obra dedicada a exponer sus cálculos sobre la órbita de Marte y donde incluye dos de sus tres leyes: los planetas giran en órbitas elípticas con el Sol en uno de sus focos, y lo hacen con mayor velocidad cuanto más cerca del Sol se encuentran (la Tierra, dijo, está más cerca del Sol en enero y más lejos en julio durante su viaje por su órbita).  Su segunda ley, la ley de la igualdad de las áreas, establece una línea trazada desde el Sol a un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.

Primera ley de la elipse y segunda ley de las áreas.

Kepler colocó al Sol en el centro de fuerzas del sistema planetario; con su rotación impulsaba a los planetas mediante una especie de fuerza magnética, a los más cercanos más deprisa, y a los más lejanos más despacio.  Tenía dos ideas principales en mente: la noción pitagórica de una armonía matemática subyacente, y la convicción de que los cuerpos celestes eran objetos físicos cuyos movimientos estaban producidos por causas naturales.

A mediados de marzo de 1610 Kepler recibió la noticia, a través de un amigo, de que Galileo había descubierto con su telescopio cuatro nuevos planetas.  La noticia fue un golpe ya que, de ser cierta la existencia de esos nuevos planetas, su Mysterium quedaba en la cuerda floja ya que el número de seis planetas estaba fundamentado en la existencia de cinco cuerpos platónicos, de manera que un solo planeta de más arruinaría su argumento.  Antes de recibir el texto del Sidereus nuncius («El mensaje o mensajero de las estrellas») se tranquilizó pensando que Galileo había descubierto en realidad las lunas de Saturno, Júpiter, Marte y Venus.  El 8 de abril recibió el libro con el ruego de que expresara su opinión.

Cuando once días después el correo volvió a Italia llevaba la respuesta de Kepler, que en mayo sería publicada con el título Dissertatio cum Nuncio Sidereo («Conversación con el mensajero de las estrellas»).  El Sidereus Nuncius de Galileo y la Dissertatio de Kepler son dos escritos que apenas podrían expresar con mayor claridad la diferente actitud de los dos científicos.  Mientras que para Galileo las cosas sobre las que escribía no solo las había visto él primero con el telescopio que había inventado, sino que las había pensado primero; el escrito de Kepler transmitía la idea de que los descubrimientos de Galileo eran una contribución, esencial, a un vasto debate que en parte provenía de la Antigüedad (aunque no dudó en considerar los descubrimientos de Galileo dignos de crédito mucho antes de que él mismo tuviera la oportunidad de comprobarlos con un telescopio).

Frontispicio de la obra Astronomica institutio.  Se observa a Aristóteles sentado, a su izquierda vemos a Galileo Galilei y Kepler; mientras que a la derecha figuran Brahe, Copérnico y Ptolomeo.

La situación política en Europa y la enfermedad se cruzarán de nuevo en la vida de Kepler en 1611: las revueltas religiosas llegan a Praga y ponen en peligro su nueva patria de adopción;  y es el año en que fallecen su mujer y su hijo predilecto a causa de la peste.  Estos acontecimientos, unidos a la muerte del emperador Rodolfo II en 1612 (a pesar de que su sucesor Matías decidiera mantenerle en su puesto) hicieron que Kepler regresara a Linz donde obtiene un puesto de profesor de matemáticas en la Landschaftsschule.  Al año siguiente se casa con Susanne Reutinger tras estudiar diez candidatas para que, según sus palabras, pudiera cuidar de Susana, su hija de 10 años, y de Ludwig, su otro hijo de 5.  Kepler tendría seis hijos con su nueva esposa, aunque tres de ellos murieron muy pequeños.

En 1615 su madre, que había alcanzado la nada desdeñable edad de 68 años, es acusada de brujería por una mujer que afirmaba que le había intentado envenenar (apuntar que Catherine se había criado con una tía suya que también había sido acusada de brujería y fue quemada en la hoguera).  El abogado que se encargó de la defensa no lo hizo demasiado bien y fue condenada y torturada.  Sin embargo, en 1620 y tras cinco años de batalla legal, Kepler consiguió una remisión de la pena argumentando que el único problema de su madre era su lenguaje y actitud belicosa.  Su madre fue finalmente liberada en septiembre de 1621 aunque murió seis meses más tarde debido al agotamiento físico y mental a que había estado sometida.

Durante esta complicada época de su vida, apartó su atención de las Tablas Rudolfinas (que, como hemos dicho se publicaron en 1627) y empezó a trabajar en un nuevo proyecto.  Este vio la luz en 1619 bajo el título Harmonices Mundi (La armonía de los mundos) y constituye una serie de cinco libros donde extendió su teoría de la armonía a la música, la astrología, la geometría y la astronomía.  Aquí expone su tercera ley: los cuadrados de los periodos orbitales son proporcionales a los cubos de los semidiámetros orbitales.

La guerra de los treinta años que se inició en 1618 diezmó las tierras austríacas y alemanas y obligó a Kepler a abandonar Linz en 1626 tras un decreto impulsado por la Contrarreforma que obligaba a la salida de todos los protestantes.  Finalmente se estableció en la ciudad de Sagan, en Silesia, para entrar al servicio de Albrecht von Wallenstein.

Nos acercamos al final de su vida ya que en 1630 se halló de nuevo en apuros financieros y viajó a Ratisbona donde esperaba cobrar los intereses de algunos bonos que poseía.  También intentaba recuperar un dinero que se le debía por su nombramiento de Matemático Imperial así como por la publicación de las Tablas Rudolfinas.  Sin embargo, poco después de su llegada tuvo un acceso de fiebre y murió el 15 de noviembre a los 59 años de edad.

Fue un hombre enamorado del orden cósmico y la armonía estética, y todo lo que descubrió estuvo inextricablemente entrelazado con su visión de Dios.  En su epitafio, que escribió él mismo, dice:

Medí los cielos; ahora mediré las sombras de la tierra.  Mi alma era del cielo, pero la sombra de mi cuerpo reposa aquí.

Kepler construyó un modelo muy ajustado a la realidad del Sistema Solar y completado un programa científico que había dado comienzo en tiempos de los pitagóricos.  Sus leyes planetarias inspirarían unos sesenta años más tarde a Isaac Newton quien edificó la estructura teórica que proporcionó el marco de la física y la cosmología durante casi tres siglos.  En síntesis, Kepler descubrió cómo orbitan los planetas y, al conseguirlo, allanó el camino para que Newton descubriera el porqué.

Esta es la contribución de Afán por saber al XXXVIII Carnaval de la Física, organizado en esta ocasión por Eureka.

 

Este post también participa en la III Edición del Carnaval de Humanidades que organiza El Cuaderno de Calpurnia Tate.

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