Las huellas cerebrales en los cráneos fósiles de la especie 'Australopithecus afarensis' (famosa por su nombre 'Lucy y el 'niño Dikika' de Etiopía que se muestra aquí en vista frontal y lateral) arrojan nueva luz sobre la evolución del crecimiento y la organización del cerebro. Estos datos sugieren que el 'Australopithecus afarensis' tenía un cerebro parecido a un mono y un crecimiento cerebral prolongado. Licencia: CC BY-NC-ND 4.0; Imagen de Philipp Gunz

¿El cerebro de la famosa Australopithecus Lucy se parecía más al de los chimpancés o al nuestro? El análisis de cráneos de esta extinta especie de homínidos, publicados en Science, muestran un patrón intermedio: los cerebros de Australopithecus afarensis presentaban un patrón de  organización más similar al de los simios, pero su desarrollo era más lento, como ocurre en el caso de los humanos. El crecimiento cerebral prolongado sugiere que los bebés pudieron haber tenido una larga dependencia de los cuidadores.

Este resultado rebate la hipótesis del dilema obstétrico, según la cual el aumento del tamaño de la cabeza, junto con la modificación del canal del parto debido a la posición bípeda, condujo a que las crías nacieran con el cerebro inmaduro.

“Las adaptaciones para caminar erguido en el linaje de los homínidos cambiaron la forma de la pelvis, lo que resultó en un canal de parto estrecho. La influyente hipótesis del ‘dilema obstétrico’ plantea que alrededor de cuatro millones de años más tarde, la evolución hacia cerebros grandes en el linaje humano requirió desplazar una parte significativa del crecimiento y maduración cerebral al periodo posnatal”, afirma el autor principal del estudio Philipp Gunz (izquierda), del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva (Alemania).

Es decir, si la naturaleza quería cerebros más grandes y simios que caminaran debía sacrificar la madurez de los recién nacidos y que, por tanto, las crías dependieran de sus cuidadores durante un largo periodo de tiempo.

En contraste con esta visión, Gunz y sus colegas muestran en su investigación que un periodo más extenso de crecimiento cerebral a lo largo de la infancia evolucionó en el Australopithecus afarensis mucho antes de cualquier “dilema obstétrico”.

Comparación de la medida y forma de la pelvis, por donde debe pasar el cráneo de la cría en el Chimpancé, el 'Australopithecus afarensis' y el 'Homo sapiens sapiens'. Esta comparación es una de las piezas de evidencia usadas por los antropólogos físicos para apoyar la hipótesis del dilema obstétrico.

El debate existente en torno al cual los investigadores se plantearon el estudio era si el crecimiento cerebral prolongado en el desarrollo y su reorganización suponían un efecto colateral del aumento del tamaño del cerebro en el género Homo hace dos millones de años o, si por el contrario, ambas características evolucionaron ya en el género Australopithecus aproximadamente un millón de años antes de este incremento del volumen cerebral.

Para averiguarlo, el equipo dispuso de ocho cráneos fósiles de Australopithecus afarensis hallados en los yacimientos etíopes de Dikika y Hadar que escanearon mediante tomografía computarizada. Dos de estos cráneos eran infantiles y el resto de adultos. Entre ellos, se encontraban los fósiles de la famosa niña de Dikika, también conocida como Selam, y de la propia Lucy.

Reconstrucción virtual 'Australopithecus afarensis' infantes de Dikika y Hadar. DIK-1-1 (A a G) y AL 333-105 (H a O) tal como se ha conservado y reconstruido. (A) Vista frontal. (B) Vista superior. (C) La segmentación manual de la matriz endocraneal revela una preservación excepcional de la cavidad endocraneal. (D a G) Modelos 3D del cráneo DIK-1-1 antes (D y F) y después (E y G) de la reconstrucción virtual en la vista frontal y lateral izquierda. (H a K) Escaneo del espécimen fósil AL 333-105 original. (L) Segmentación manual. (M a O) Reconstrucción virtual. Las capas externas reconstruidas de las cajas cerebrales se muestran como superficies semitransparentes. Barra de escala, 1 cm.

El tamaño promedio del volumen cerebral en los especímenes recién nacidos se predijo en función de la relación estadística entre el tamaño de las muestras infantiles y los adultos. La comparación indicó una prolongación del crecimiento de este órgano por lo que, según el artículo, esta característica no es un mero producto del incremento evolutivo de su tamaño en el género Homo. Los resultados también revelaron, de forma contraria a las afirmaciones anteriores, una organización cerebral similar a la de un simio sin mostrar cambios que se dirigieran hacia características típicas de los humanos.

“Esta visión está en línea con un estudio previo donde se enfatizaba la importancia de las limitaciones energéticas del metabolismo materno en el crecimiento fetal y la longitud de la gestación, lo que sugiere que la evolución de la altricialidad -nacimiento inmaduro de las crías- en los homínidos tuvo poco que ver con la morfología pélvica”, afirma Gunz.

El crecimiento lento del cerebro también podría representar principalmente una adaptación energética, por ejemplo, a entornos menos productivos en los que se deben repartir los requisitos energéticos de la dependiente descendencia durante muchos años.

En cualquier caso, esta característica ya presente en Australopithecus afarensis proporcionó una base para la evolución posterior del cerebro y el comportamiento social en los homínidos y probablemente fue crítico para la evolución de un largo período de aprendizaje infantil.

Fuente: lavanguardia.com | 2 de abril de 2020

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Recreación de las famosas 'Australopithecus afarensis' «Selam» (izquierda) y «Lucy»

Lucy ya tuvo una larga infancia como la de los humanos

Desde que vienen al mundo, los bebés humanos son completamente dependientes de sus mayores durante un periodo mucho más prolongado que cualquier otro primate. Los científicos creen que la explicación de esta larga infancia está en el cerebro: no sólo es mucho más grande que el de cualquier otra especie, también está organizado de manera diferente y tarda más en crecer y madurar. Al nacer, su tamaño es sólo un 30% del de un adulto. Si fuese más grande, el parto sería más complicado y peligroso.

Si las características de la mente humana hacen de ella una herramienta evolutiva única, clave en nuestra complejidad social, su origen biológico es incierto. Los fósiles de nuestros antepasados más antiguos han permitido a los científicos estimar el volumen del cerebro a lo largo de las distintas etapas de la evolución, pero la ausencia de tejido orgánico limita la información disponible. Un nuevo estudio, publicado en Science Advances, ha superado estas limitaciones gracias a la tomografía axial computarizada (TAC), una tecnología que permite una reconstrucción 3D detallada a través de múltiples imágenes.

A medida que el cerebro crece y se expande, los tejidos que rodean su capa externa dejan una marca en el interior del cráneo. La identificación de estas señales, gracias a los TAC más avanzados, permiten a los investigadores iluminar la organización y el desarrollo cerebral de antepasados que vivieron hace más de tres millones de años, entre ellos la famosa Lucy.

"Lucy y sus parientes ya nos habían proporcionado información fundamental sobre el comportamiento de los primeros homínidos: que caminaban erguidos, que tenían cerebros alrededor de un 20% más grandes que los de los chimpancés, o que podrían haber utilizado herramientas de piedra afiladas", recuerda Zeresenay Alemseged (izquierda), investigador de la Universidad de Chicago y coautor del artículo. "Ahora sabemos además que, hace ya tres millones de años, los niños dependían de sus cuidadores por mucho tiempo".

La nueva investigación revela que, si bien Lucy tenía una estructura cerebral similar a otros simios, como el chimpancé, su cerebro tardaba más tiempo en alcanzar el tamaño adulto. Esa dependencia prolongada de los adultos es un rasgo típicamente humano. "Eso les daba más tiempo para adquirir habilidades cognitivas y sociales", añade. "Y, al afirmar que la infancia surgió hace 3,5 millones de años, estamos estableciendo un evento histórico en la evolución humana".

ENCRUCIJADA EVOLUTIVA

Los científicos estiman que los linajes de humanos y chimpancés se separaron hace entre siete y nueve millones de años. Los Australopithecus son una de las especies más antiguas de esa rama evolutiva, que acabaría dando lugar a los sapiens, por eso esqueletos como los de Lucy o Selam -una niña  Australopithecus afarensis de tres años hallada en 2000- son tan importantes. "Selam ha desempeñado un papel fundamental, al permitir a los paleoantropólogos responder preguntas clave sobre cómo nos convertimos en humanos", señala Alemseged.

Endocasto virtual en vista superior (A y B) y posterior (D y E). Comparación de la superficie endocraneal con un cerebro de chimpancé juvenil (C y F). El modelo en 3D construido a partir de imágenes de resonancia magnética (IRM)] ilustra la organización general del cerebro similar a un simio del endocast de DIK-1-1 (niña de Dikkika), que incluye un surco semilunar colocado anteriormente (L). Las circunvoluciones están codificadas por colores; los surcos se etiquetan como en (C) y (F). Las impresiones de los vasos meníngeos se muestran en rojo.

En total se analizaron ocho fósiles de Australopithecus afarensis de diferentes edades procedentes de los yacimientos de Dikika y Hadar (Etiopía). Los resultados han servido a los investigadores para estudiar el crecimiento y la organización de su cerebro, que compararon después con los de Homo sapiens  modernos y chimpancés (Pan troglodytes). Además de TAC convencionales, realizaron una microtomografía más precisa en el Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF), en Grenoble.

Los resultados fueron moldes digitales de alta resolución (endocast) del interior de los cráneos, en los que pudieron ver -y analizar- la estructura anatómica del cerebro. En base a esto, los investigadores evaluaron dos cuestiones clave: la organización y el patrón de crecimiento.

"Un aspecto destacado de nuestro trabajo es cómo la tecnología puede aclarar grandes debates sobre especies que vivieron hace tres millones de años", señala el coautor William Kimbel (derecha), profesor en la Escuela de Evolución Humana de la Universidad de Virginia y responsable de los trabajos de campo en el yacimiento de Hadar. "Nuestra capacidad para ver detalles ocultos de la estructura ósea y dental con tomografías computarizadas ha revolucionado la investigación sobre nuestros orígenes".

DIFERENTES Y SIMILARES

Una de las diferencias fundamentales entre el cerebro de los humanos y el de otros primates es la organización de los lóbulos parietal -importante para procesar la información sensorial- y occipital. En el caso de Selam, los autores identificaron claramente la impresión del surco semilunar (un pliegue que en los sapiens está en el lóbulo occipital). La zona en la que se localizó es más similar a la posición que ocupa en los simios, lo que refuerza la idea de que la organización del cerebro de los Austarlopithecus  afarensis es similar a la de la mayoría de primates, pero diferente a la de los Homo sapiens.

Sin embargo, al comparar el volumen endocraneal de los Australopithecus de diferentes edades, los resultados fueron otros. Se ve un crecimiento prolongado (los cerebros de Lucy y Salem era un 20% más grande que el de un chimpancé, aunque su tamaño era similar) y un desarrollo más parecido al de los humanos, que los autores relacionan con período más largo de aprendizaje infantil.

Foto: recreación de Lucy

"Nuestros datos demuestran que el 'Australopithecus afarensis' tenía una organización del cerebro similar a la de otros simios, pero que se desarrollaron durante un período de tiempo más largo", concluye Philipp Gunz, antropólogo evolutivo en el Instituto Max Planck.

Los investigadores consideran que ese crecimiento prolongado del cerebro proporcionó a los homínidos la base para una posterior evolución en el comportamiento social, en la que debió ser fundamental una larga infancia que sirviera como periodo de aprendizaje.

"La combinación de una estructura cerebral similar a la de los simios y un crecimiento prolongado en la especie de Lucy fue bastante inesperada", reconoce Kimbel. "Pero el hallazgo apoya la idea de que la evolución del cerebro humano ocurrió gradualmente, y que el desarrollo prolongado antecede incluso el origen de nuestro propio género 'Homo'".

Fuente: elmundo.es | 1 de abril de 2020

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