Un estudio minucioso, mediante fuente de luz sincrotón, del australopiteco 'Little Foot' arroja claves sobre los orígenes humanos

Una representación artística del australopiteco 'Little Foot' (a la izquierda) con parte de los restos fósiles que fueron recuperados (derecha). Se cree que el fósil tiene unos 3,6 millones de años.

Un cráneo fósil de valor incalculable fue llevado a un centro de investigación del Reino Unido en completo secreto hace dos años, en una operación que tenía más de un toque de novela de espías. El espécimen fue transportado a través de Sudáfrica con un guardia armado, tratado como un personaje VIP de incógnito en un vuelo internacional, y luego llevado rápidamente a la Fuente de Luz de rayos X Diamond, al sur de Oxford.

Fue en estas instalaciones de investigación donde los científicos pudieron ver algunos detalles microscópicos del cráneo fósil que podrían ayudar a desentrañar pistas clave sobre los orígenes de los humanos modernos. Los detalles de la operación se han hecho públicos solo ahora, ya que los primeros resultados de las investigaciones de rayos X se han compartido con la comunidad de investigadores en general.

"Fue inmensamente estresante", recuerda el paleoantropólogo Dominic Stratford sobre esta misión de capa y espada, la primera vez que se permite que una parte de un individuo prehistórico salga de Sudáfrica. El cráneo fósil no solo no tiene valor, después de tres millones o más de años incrustado entre los sedimentos del suelo de una cueva sudafricana, sino que es inmensamente frágil.

Los restos recuperados de 'Little Foot', el cual recibe ese apodo debido a la naturaleza diminuta de los huesos de los pies.

Lo que el profesor Stratford había transportado era el cráneo de Little Foot, el fósil más completo que se haya recuperado de un australopiteco. Y, dada la posición de los australopitecos en el camino evolutivo hacia los humanos modernos, esto hace que Little Foot sea muy especial.

Acompañando al profesor Stratford y al cráneo de Little Foot estaba Ronald J. Clarke, el profesor de la Universidad de Witwatersrand que dirigió la excavación, durante más de 20 años, en la que se recuperó este espécimen en las cuevas de Sterkfontein, en las afueras de Johannesburgo.

También en la fiesta estaba la Dra. Amélie Beaudet, dispuesta a usar los poderosos rayos X de Diamond para mirar dentro del delicado fósil sin causar daño. "Con los rayos X descubrimos que podíamos ver estructuras diminutas como el sistema vascular, es decir, los vasos sanguíneos dentro de los huesos de 'Little Foot', lo que normalmente habría requerido cortar físicamente una muestra", dijo a BBC News.

El científico principal de Diamond Beamline, Thomas Connolley, da la bienvenida al equipo de investigación a la línea de luz I12. De izquierda a derecha: Thomas Connolley, Ron Clarke, Dominic Stratford y Amélie Beaudet. DIAMOND LIGHT SOURCE.

El profesor Ian Tattersall (izquierda), conservador emérito sobre los orígenes humanos en el Museo de Historia Natural de Nueva York, está asombrado por los detalles revelados en el primer artículo académico que salió del estudio llevado a cabo en Diamond. "Es maravilloso tener la confirmación de que se puede recuperar, en esta resolución, la micromorfología de un homínido de esta antigüedad", dijo.

Desde el Museo de Historia Natural de Londres, la Dra. Louise Humphrey  (derecha), especialista en orígenes humanos y bioarqueología, pero no involucrada en el estudio en cuestión, subraya "el poder de este tipo de investigación no invasiva de estructuras microscópicas para reconstruir diferentes aspectos de la historia de vida de un individuo desde el nacimiento hasta la muerte".

A modo de ejemplo, ella destaca los detalles en el esmalte de los dientes revelados por las radiografías. "El esmalte dental no se renueva durante la vida", explica la Dra. Humphrey, "por lo que conserva un registro del entorno, la dieta y la salud de un individuo durante los primeros años de su vida, cuando las coronas dentales se están desarrollando".

Representaciones 3D del aspecto bucal de la superficie del esmalte del canino inferior izquierdo de 'Little Foot' utilizando conjuntos de datos basados ​​en el sincrotrón. Las flechas negras (A) apuntan a defectos del esmalte. Las reconstrucciones 3D se superponen (C) y las distancias entre ellas se representan mediante una escala de pseudo-color que va desde el azul oscuro (valores más bajos) hasta el rojo (valores más altos).

Los patrones de crecimiento interrumpidos, y revelados por las imágenes de alta resolución, indican que "'Little Foot' experimentó al menos dos eventos que impidieron su desarrollo durante los primeros años de vida", dice.

La Dra. Beaudet declaró a la BBC que estos defectos dentales realmente sobresalían. La deficiencia dietética o el estrés nutricional son destacados en el artículo de investigación, aunque en una entrevista para el programa Inside Science de BBC Radio 4, ella dijo: "No sabemos si 'Little Foot' estuvo enfermo o si no pudo encontrar suficiente comida en algún momento de su vida".

Instalaciones de Diamond Light Source Sincrotrón (o simplemente Diamond)

La Dra. Beaudet añade que también planean medir una capa de la raíz de los dientes llamada cemento, la cual podría indicar la edad de Little Foot cuando murió. Se cree que su muerte ocurrió cuando la criatura cayó a la cueva a través de una abertura del suelo por el que caminaba.

La gran cantidad de datos que el equipo logró recopilar en Diamond, siete terabytes (140 discos Blu-ray), ha sido todo un desafío. Y generarlo también lo fue. El cráneo, no mucho más pequeño que el de un humano moderno, era bastante más grande de lo que estaban acostumbrados a examinar en la línea de rayos de imágenes del sincrotón "I12".

Los investigadores sudafricanos primero enviaron un molde de yeso del espécimen, explicó Thomas Connolley, el científico principal encargado de la línea de luz. Esto significaba que el equipo podía ensayar la mejor forma de montar el objeto real de forma segura. Como era demasiado grande para ser fotografiado de una sola vez, tuvieron que desarrollar nuevas técnicas para unir un mosaico de imágenes fijas y crear una representación 3D completa.

Los rayos X de alta resolución penetran en el cráneo de Little Foot revelando detalles ocultos sin causar daños.

"Sólo dos personas pudieron manipular el fósil", informó Connolley. "El profesor Clarke y Dominic Stratford". Y añadió: "A ninguno de nosotros se permitió tocarlo, ¡y con muy buenas razones! 'Little Foot' es probablemente el fósil más antiguo y mejor conservado de este tipo".

"Ha sido un experimento muy especial", admitió el Dr. Connolley. "En realidad, fue muy emotivo para todos -y muy ciertamente para mí- pensar que estábamos estudiando a uno de nuestros primeros antepasados". El profesor Dominic Stratford también confiesa haber sentido un poco de emoción: "Fue un momento fantástico cuando todos estábamos 'aprisionados' juntos en la sala de control de la línea de luz; siempre es difícil imaginar lo que se conserva, así que cuando finalmente comenzamos a ver algunas imágenes, fue completamente extraordinario".

La Dra. Beaudet, que ahora reside en la Universidad de Cambridge, después de varios años en el equipo del profesor Clarke en Witwatersrand, dice que es la huella del cerebro en el interior del cráneo lo que será más interesante por lo que pueda revelar sobre el desarrollo temprano de la inteligencia humana. El equipo ya ha identificado rastros de vasos sanguíneos en el interior del cráneo que son similares a los que se encuentran en los humanos modernos.

"La hipótesis principal es que en los humanos modernos estos vasos sanguíneos están involucrados en la termorregulación, lo que evita que nuestro cerebro se caliente demasiado. Con 'Little Foot', el cerebro tenía el mismo tamaño que el de un chimpancé. Fue solo más tarde, en el proceso evolutivo, cuando el cerebro creció de modo importante. Pero, en algún momento, algo tuvo que cambiar también en el sistema vascular. Así que el hecho de que podamos ver estos vasos sanguíneos en 'Little Foot' es bastante prometedor", argumenta la profesora Beaudet. "Hay que tener en cuenta que el género de los 'Australopithecus' podría ser el antepasado directo del género 'Homo' -los humanos- y, por tanto, necesitamos aprender más sobre las diferentes especies de 'Australopithecus' para poder decidir cuál sería el mejor candidato como nuestro antepasado directo".

El problema es que, por ahora, el equipo no tiene comparaciones de otros fósiles, pues no se ha intentado anteriormente hacer un estudio tan detallado en otros restos de homínidos tan antiguos.

Ron Clarke, en el centro, muestra una réplica de un cráneo fósil de Little Foot junto a Amélie Beaudet, Dominic Stratford y Robert Atwood, en el laboratorio de Oxford, Gran Bretaña.

Para el paleoantropólogo Ian Tattersall, tal circunstancia es lo que hace que los datos preliminares obtenidos en Diamond sean tan sugerentes. "Si bien no estamos ante revelaciones sorprendentes, este estudio abre grandes perspectivas para el futuro", dijo. "Y es especialmente importante para demostrar que la micromorfología se puede recuperar a partir de fósiles de homínidos muy antiguos sin tener que recurrir a técnicas destructivas. Esa es una perspectiva verdaderamente emocionante".

Hay mucho más trabajo por hacer con las exploraciones del cráneo que ya se han obtenido, según la Dra. Beaudet, pero está ansiosa por examinar también los huesos de las piernas y los brazos, las manos y los pies de Little Foot, y saber qué pueden revelar sobre la transición de nuestros antepasados de vivir en los árboles a corretear por el suelo.

El éxito de estos primeros experimentos tranquiliza e inquieta al profesor Stratford. "Una de las bendiciones y, a su vez, maldiciones, de 'Little Foot' es que tenemos sus huesos únicos, completos, increíblemente bien conservados, lo cual es casi inaudito. Los que están fragmentados son fáciles de mover y escanear, pero si tienes un hueso completo de la pierna, o la parte superior del brazo y el omóplato, eso se convierte en un verdadero desafío", dijo.

"Hemos visto el potencial que supone analizarlos en Diamond. Y eso significa que podríamos reconstruir cómo 'Little Foot' vivía en el paisaje por donde se movía, cómo se trasladaba, a qué tipo de estrés estaba sometiendo sus huesos, etc. Y podríamos encajar todo eso en la gran imagen de la evolución humana de aquel momento", concluye.

Fuentes: bbc.com| science.thewire.in | 2 de marzo de 2021

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