Biología➡Portafolio Digital: diciembre 2018

ENSAYO: "LA CARNE Y EL CRECIMIENTO DEL CEREBRO HUMANO"

La carne y el crecimiento del cerebro humano

Sabemos ya que somos descendientes de los primates, concretamente del “Australopithecus afarensis, el primer homínido (miembro de la familia humana, Homminidae) similar a un humano que conocemos, apareció hace unos 3,6 a 4 millones de años atrás (su ejemplar más famoso: Lucy).”^{(Raisman & Gonzáles,
2004)}. Ellos mantuvieron una dieta basada en “[…] frutos ricos en azúcares […] durante la época desfavorable, debían alimentarse primordialmente de recursos pobres energéticamente pero muy abundantes, como semillas, raíces, tubérculos o cortezas.” (Estebaranz, Martínez, Galbany, & D. Turbón, 2009). Hasta que en un punto de la evolución comenzaron a consumir vestigios de carne, así, junto a la creación de herramientas en instrumentos para hacer más fácil la tarea de poder conseguirla, de alguna manera su cerebro fue creciendo y evolucionando. Así que ¿Cuál fue el elemento que propicio este crecimiento? ¿Fue acaso ese cambio tan marcado en su dieta? ¿Únicamente el hecho de comenzar a consumir carne hizo que el cerebro de los homínidos creciera de una forma tan radical? Yo opino que sí, la nueva dieta ayudó a que el cerebro creciera, pero también estoy segura de que intervinieron otros factores más, los cuales, sin duda, ayudaron a que este cambio tan significativo se diera.

Repasemos las etapas más significativas de la evolución hacia el humano. Iniciamos con el A. afarensis, “Lucy, un esqueleto de 3,2 millones una especie que los científicos creen que fue un ancestro directo de los humanos modernos” (Than, 2010), tenía una dieta conformada por elementos vegetales. “[…] poseían cerebros pequeños, aproximadamente del tamaño de los grandes simios (como un chimpancé o un gorila) […]. Los incisivos eran grandes (característica, en simios, asociada con un régimen frugívoro).” (Portal Ciencia, 2003). En cuanto a la capacidad craneal “esta se asemejaba más a la de un chimpancé que a la de un humano actual: entre 380 y 450 cm³. (Montano, s.f.). El siguiente homínido apareció hace 2.5 millones de años aproximadamente, y fue el Australopithecus Aethiopicus, el tamaño de su cerebro seguía siendo pequeño y muy similar al del A. afarensis, no habiendo demasiado cambio.

A este le continúa el Australopithecus Africanus, de 2 millones de años de antigüedad aproximadamente, a quienes “en la actualidad no se les niega la capacidad de utilizar instrumentos, dada la praticultura detectada en los chimpancés, pero sí su capacidad cazadora.”, es decir, que tal vez ya usaban instrumentos para cortar las porciones de raíces, sin embargo también consumieron “tubérculos, raíces, invertebrados y vertebrados de pequeño tamaño […]” (Mateos & Rodríguez, 2010), refiriéndose esto a que consumían insectos como las termitas. Además “se basan en una capacidad craneana de 430 a 520 centímetros cúbicos, con una media de 440 centímetros cúbicos […]” (Portal Ciencia, 2003). El siguiente, sin muchos cambios significativos, fue el Paranthropus Boisei “Los Paranthropus, especializados en una alimentación basada en materiales vegetales duros” (Peters, 2005). Entre sus características “Es el único homínido que combina unos premolares y molares anchos, planos, faciales y masivos con unos dientes anteriores pequeños y una modesta capacidad craneal (cerca de 480 cm³)” (Robinson, 1960). Estos atributos dentales probablemente por su dieta en vegetales duros.

Es así como iniciamos con los Homos, Homo Habilis, su nombre procede del latín, “homo” es “hombre” y “habilis” es “hábil”, nombre que le fue dado por los instrumentos o herramientas que se encontraron y que se le atribuyen a él, tiene como características principales “un cráneo redondeado, molares grandes con esmalte grueso, incisivos más grandes que los australopithecus, […] tienen una mayor capacidad craneal, de 600 a 650 cm³.” (National Museum of Natural History, 2017). “Los Homo, con un incremento notable de la dieta carnívora, se asocia con sabanas abiertas y construcción y uso de instrumentos líticos.” (Peters, 2005). Para H. habilis “[…] tener un cerebro más grande […] implica la necesidad de conseguir una mayor cantidad de energía para mantenerlo en actividad. Casi el 10% de la energía que requiere un chimpancé para mantener metabolismo estando en reposo la consumen las células de su cerebro. Las exigencias energéticas de los cerebros de los Australopitecos y los Parántropos eran similares a las de los chimpancés, pero en Homo habilis el cerebro ya consumía un 15% de la energía requerida para mantener el metabolismo estando en reposo. Pero las exigencias sobre la dieta de un cerebro más grande no se limitan a la cantidad de energía, la calidad de los alimentos es también fundamental para el desarrollo cerebral. Algunos de los ácidos grasos que necesita el cerebro para sus funciones neuronales se encuentran solo en ciertos frutos secos, como las nueces y, especialmente, en la grasa de origen animal. Lo más importante es que para un homínido del Pleistoceno la única fuente de ácidos grasos abundante y continua durante todo el año era la grasa animal que, además, constituye una magnífica fuente de energía.” (Mateos & Rodríguez, 2010). Así pues, esta especie era capaz de crear herramientas, lo cual “exige de cierta habilidad de planificación y un desarrollo del área frontal algo superior a las anteriores especies. También requiere de mayor coordinación ojo mano, siendo el área motora probablemente algo mayor. El hecho de que se hayan detectado restos que indican que cazaban sugiere también la capacidad de generar estrategias y una mejora del nivel de comunicación.” (Castillero, s.f.). Este último aspecto, de comunicación, lo ampliaremos más adelante.

Continuando, “El cambio de dieta tuvo también una consecuencia anatómica y fisiológica muy importante: el reacondicionamiento del sistema digestivo. Los mamíferos herbívoros necesitan aparatos digestivos mucho más largos y complejos que los carnívoros, ya que los alimentos vegetales son más difíciles de asimilar. Los primeros representantes del género Homo ya no necesitaban un tubo digestivo tan largo porque el componente vegetal de su dieta era menor y porque probablemente se restringía a las partes más digeribles de los vegetales, como los frutos, brotes, etc. Por ello, la longitud del tubo digestivo es mucho menor en Homo que en los primates vegetarianos. […] La energía y las proteínas que se hubieran destinado a desarrollar un tubo digestivo largo pueden invertirse en desarrollar otros órganos más necesarios, como el cerebro. Por ello, durante la evolución del género Homo el aparato digestivo se hizo cada vez más corto, a la par que el cerebro fue incrementando su volumen”. (Mateos & Rodríguez, 2010)

El siguiente, Homo Ergaster, quien prosiguió con el uso de herramientas. “[…] proviene del griego ergaster que significa "Trabajador". Este nombre fue elegido debido al descubrimiento de varias herramientas, tales como hachas de mano y cuchillas cerca de los restos esqueléticos de él. Esta es una de las razones por las que a veces se distingue de otros ancestros humanos. Su uso de herramientas avanzadas (en lugar de simples) fue exclusivo de esta especie” (ScienceDaily, s.f.). También, “tenía una capacidad endocraneal de entre 750 y 950 cm³. Respecto al rostro, tenían una nariz protuberante, como los humanos modernos. H. ergaster también tiene cambios en la regulación térmica corporal, el crecimiento cerebral y la alimentación. […] hay un importante aumento del tamaño del neo córtex. Este es el primer homo en el que se va introduciendo lentamente técnicas de caza. El que se incremente el volumen cerebral es debido a que se consume mucha más energía. Tienen un metabolismo más concentrado, que varía entre los vegetales y las carnes, desarrollo progresivo de la sudoración, que desemboca en la pérdida de pelo corporal y el desarrollo del pelo de la cabeza. Desaparecen los jadeos, y los pulmones tienen un gran desarrollo, debido a que los h. ergaster, al necesitar más energía, necesitan oxigenarse con más frecuencia, la respiración ya no es únicamente oral, sino que empiezan a respirar también por la nariz. Si por algo puede Homo sobrevivir en el medio de sabana abierta es gracias a la mejora respiratoria y a la mejor movilidad. Esto […] argumenta para pensar que fue el primer homo que saliera del contexto africano y poblara el suroeste de Asia, llegando a Oriente Próximo. Y después […] se extendería a Eurasia.” (Herodoto, 2014) Como vemos, este ya tiene herramientas mucho más avanzadas, y se ven introduciendo las técnicas de caza, es decir, ya no solo consumen pocos vestigios de carne, sino que al poder cazar, comienzan a consumir mayores cantidades de carne, y esto se refleja en el crecimiento del neo córtex, el cual “[…] es la estructura que en los seres humanos conforma la mayor parte de la corteza cerebral, concretamente el 90% de ella. Está conformada principalmente por materia gris, es decir, por somas ("cuerpos" de las neuronas, donde se encuentra el núcleo celular)” (Castillero, s.f.) A partir de esto averiguamos algo muy importante, pues el Soma contiene su núcleo, y, tratándose de una célula, tiene también sus respectivos organelos; sabemos también que en el núcleo se encuentran los cromosomas y ADN principalmente ¿Su función? En esencia procesar proteínas, y es justamente aquí donde se haya esa importante conexión, el crecimiento del neo córtex con la dieta, pues consumir mayores cantidades de carne se necesita un procesamiento de esta, de igual manera en como ocurrió el decrecimiento del sistema digestivo anteriormente, que al consumir carne, se modificó. Continuando, cuando H. ergaster salen de áfrica se les llama H. Erectus. Son la misma especie que ergaster, solo que los ergaster de África oriental se les llama ergaster, y a los ergaster de fuera de África se les llama Erectus, por estar más evolucionados.” (Herodoto, 2014). La pregunta inmediata – y en realidad a lo largo de los diferentes Homos, es ¿Cuál fue el proceso/desarrollo “específico” de evolución? Este tema también se tratara más adelante.

El siguiente es el H. antecesor, de quien, de acuerdo a pruebas de ´microondas bucal´ " […] las herramientas que se han encontrado relacionadas con el H. antecessor son primitivas. Además, la falta de pruebas del uso del fuego en Atapuerca sugiere que seguramente comerían todo crudo, causando más desgaste dental, incluidos alimentos, carne, tendones o piel de plantas. Para los investigadores, una dieta con un alto consumo de carne podría tener implicaciones evolutivas. La carne en la dieta podría haber contribuido a la ganancia de energía necesaria para sostener un cerebro grande como el de H. antecessor, con un volumen cerebral de aproximadamente 1,000 cm³”. (Pérez-Pérez, Lozano, Romero, & Martínez, 2017)

Continuando en la Sierra de Atapuerca, el siguiente es H. heidelbergensis, “[…] esta población realizaba un consumo de vegetales muy elevado. Es muy probable que […] fueran su principal fuente de calcio. Este dato es importante porque los huesos de esos individuos tienen un gran espesor […] también tenemos evidencias de que consumían carne regularmente. En el yacimiento de Galería está documentado el acceso oportunista a cadáveres de animales caídos en una trampa natural. […] se trataba de potros y cervatillos que caían accidentalmente en la cavidad y luego no podían salir […] conocían la existencia de esta trampa y aprovechaban el recurso de forma eficaz. Por otra parte […] campamentos de entre 300.000 y 400.000 años de antigüedad que evidencian que estos homínidos también practicaban la caza de grandes mamíferos. […] en concreto la presa dominante de los homínidos fue el bisonte. Estas poblaciones del Pleistoceno medio poseían una tecnología más avanzada y eficaz […] comenzaron a desarrollar nuevas tácticas de caza a media distancia, mejorando el éxito de las cacerías. Es muy posible que estos homínidos tuvieran un mejor control del territorio y mayores capacidades de planificación que sus antepasados, lo que les permitiría una mejor gestión de los recursos disponibles en su entorno.” (Mateos & Rodríguez, 2010). Aquí además de las avanzadas técnicas de cacería, se nos menciona la caza en grupos y por tanto, la comunicación, en este caso, existe la reciente hipótesis: “La teoría se basa en la idea de que los cerebros se expanden para almacenar y administrar más información, en respuesta a su disponibilidad y a la cantidad de calorías aprovechables. La disponibilidad de información se ve afectada por las estrategias de aprendizaje, el tamaño del grupo, la estructura de apareamiento y la duración del período juvenil, que evolucionaron conjuntamente con el tamaño del cerebro. Podría ser que nuestros entornos fueran desafiantes, y evolucionamos grandes cerebros para conquistarlos; o podría ser que debido a que sobrevivimos mejor como criaturas sociales en grupos, necesitamos los cerebros grandes para nuestras complicadas vidas sociales, la llamada hipótesis del cerebro cultural.” (Muthukrishna, Doebeli, Chudek, & Henrich, 2018). Es decir, esa disponibilidad de comida ayudó a su vez, a desarrollar mejores técnicas de caza, las cuales requerían comunicación, siendo así, no sólo la dieta influyó en el desarrollo de la materia cerebral en sí, el crecimiento ´abstracto´, se dio a la par, conectándose de manera imprescindible, pues la necesidad de comunicación y, más que nada de sobrevivir, llevaba al razonamiento, puesto que la especie no tenía habilidades sobresalientes para subsistir.

Es aquí cuando llegamos al H. Neanderthalensis, que se considera una rama alterna del H. Sapiens, sin embargo, es importante remarcarla, puesto que a pesar de ser similar, “Los Neandertales (los primeros descubrimientos fueron realizados en el Valle de Neander en Alemania, en alemán valle= tal o thal) tenían un cerebro más grande que los actuales humanos (caja craneana de 1250 a 1750 cc, volumen superior al actual Homo sapiens: 1300 a 1500 cc), […] y una altura de alrededor de 1,60 m.” (Raisman & Gonzáles, 2004). “[…] la morfología de su cráneo hace pensar en un frontal algo más reducido que el del sapiens, pero a su vez un mayor tamaño de las regiones del lóbulo occipital, dedicadas al autocontrol corporal y a la percepción. Se sabe que cuidaban de sus enfermos, probablemente tenían un lenguaje semejante al nuestro y a veces llevaban a cabo enterramientos […]. Todo ello implica que poseían un área del lenguaje y que tenían capacidad de abstracción, empatía y un grado elevado de autoconciencia. (Castillero, s.f.). “[…] habitaron regiones gélidas y hostiles en Europa central. Para sobrevivir […] su dieta tuvo que adaptarse a los recursos disponibles en cada región. […] la carne constituía el recurso básico, complementada con vegetales siempre que estos estuvieran disponibles. En contraste, en las regiones costeras del Mediterráneo se explotaban recursos marinos como diferentes invertebrados, tortugas, etc. Ya sabemos que los recursos acuáticos son importantes para ciertos grupos neandertales que viven cerca de la costa, en unos ecosistemas más templados.” (Mateos & Rodríguez, 2010). Aquí se incorpora un nuevo elemento, y es la dieta marina, “más que proteínas esta comida proveniente del mar tiene abundancia en algo llamado ácido graso omega 3 […] Además de poseer proteína y carbohidrato son muy ricas en los ácidos grasos que necesita el cerebro, cuando el cuerpo detecta que está teniendo acceso a estos ácidos grasos los transporta directamente al sistema nervioso central del cerebro […] este es el momento crítico del homínido que empezó a abastecerse de lo que era necesario para desarrollar un cerebro complejo […]”. Y es aquí cuando encontramos el mejor ejemplo para tratar de explicar la “evolución”, y es que, claro, mientras una especie consume cierto tipo de alimento, cambia, pero no es que cambie inmediatamente siendo un ser ya formado, sino que claro, es en la etapa de la gestación, en donde se pueden modificar los genes, “el causante de los cambios no fue el hombre sino la mujer, porque mientras los hombres cazaban, las mujeres pescaban y son las mujeres quienes alimentan en su vientre a los niños y a su cerebro”. Aunado a esto, sobre los genes y la sorprendente ´rapidez´ con que evolucionó el cerebro, se investigó:
“[…] estudiaron 214 genes relacionados con el desarrollo del cerebro y sus funciones centrándose en cuatro especies: humanos, macacos, ratas y ratones. Todas ellas tuvieron un ancestro común hace unos 80 millones de años y las dos primeras, hace entre 20 y 25 millones de años. En el estudio, los científicos contaron el número de mutaciones en la secuencia de ADN y lo relacionaron con el tiempo en que se han producido esos cambios […] los genes relacionados con el cerebro evolucionaron mucho más deprisa en humanos que en macacos y que en ratas y ratones. La selección de una mayor inteligencia y por tanto de cerebros más grandes y complejos ha sido por tanto mucho más intensa en la evolución humana que en la evolución de otros mamíferos, señala el estudio.
[…] clasificaron los genes en dos grupos: los relacionados con el desarrollo cerebral durante la fase embrionaria y los que regulan funciones del cerebro necesarias para que las neuronas vivan y funcionen. Los del primer grupo muestran ritmos de cambio muy superiores a los del segundo. Otro descubrimiento de este trabajo es que un número relativamente grande de genes ha contribuido a la evolución del cerebro humano. El estudio del Howard Hughes Medical Institute es concluyente: en la evolución del cerebro humano probablemente están implicadas cientos, sino miles, de mutaciones en tal vez cientos o miles de genes, e incluso esta es una estimación conservadora. Las mutaciones genéticas que originaron las características cerebrales humanas se difundieron entre la población y se produjo así una aceleración de la evolución de la que se beneficiaron los seres humanos […]” (Marsh, 2005)

Y al final, tenemos al Homo Sapiens, que eran ya “cazadores recolectores del Paleolítico superior, que conocían muy bien su entorno […] desarrolló formas adecuadas de supervivencia. Estos humanos eran conscientes de que los animales se desplazaban buscando nuevos pastos cada estación, conocían sus rutas de migración en cada época del año y los vigilaban para atacar a las manadas en momentos de descuido y debilidad […] planificaban de forma sofisticada sus tácticas para asegurarse el éxito en las batidas de caza” (Mateos & Rodríguez, 2010)

En conclusión, la dieta influyó mucho en el desarrollo del cerebro, pues se nota, de primeras, en la diferencia entre los homínidos; los Australopithecus, con dietas casi completamente vegetarianas, tenían cerebros pequeños, sin embargo, se marca una división cuando se llega al Homo, quienes ya comenzaban a consumir carne, y, por tanto, se diferencia en sus cerebros, más grandes, no sólo eso, sino también en cambios fisiológicos como el de los intestinos, por ejemplo, que se redujo y permitió así, una inversión de energía para el crecimiento cerebral. Además, encontramos que, en cuanto creció el cerebro, se hizo una necesidad de energía, primero siendo oportunistas y aprovechando las trampas naturales, pero después, necesitando más, se organizaron ellos, con herramientas más complejas y estrategias mejores para poder mejorar las técnicas de caza, y así, a su vez, conseguir más carne y más energía, siendo una conexión imprescindible, es aquí cuando también interviene el factor comunicación junto al factor necesidad, pues la especie no tenía atributos iguales a los demás, requerían unos de otros y, así, se iban formando los grupos de caza; a su vez, estos grupos de caza eran más bien conformados por hombres, las mujeres se quedaban, recolectando comida de maneras más fáciles, formándose una dieta marina, rica en ácidos grasos omega 3, que son esenciales, ya que el cuerpo no puede producirlo sólo, así, se le dio complejidad al cerebro, además, si la mujer lo consumía, ayudaba en la etapa de gestación, explicándose también parte de la ´evolución´, ya que evolución es mutación y la mutación es un cambio en los genes; así, el cambio en los genes no es muy posible que se dé mientras el ser ya se formó, es mucho más seguro cuando se está formando, y eso es, precisamente en el vientre materno, además, de que estudios afirman que en esta etapa el ritmo de cambio es sorprendentemente rápido.

En este vídeo se presenta parte del tema de manera muy interesante

Bibliografía

Castillero, O. (s.f.). Psicología y Mente. Obtenido de https://psicologiaymente.com/neurociencias/evolucion-de-cerero-humano

Dorey, F. (3 de Diciembre de 2009). AUSTRALIAN MUSEUM. Obtenido de https://australianmuseum.net.au/homo-rudolfensis

Estebaranz, F., Martínez, L. M., Galbany, J., & D. Turbón, A. P.-P. (2009). Testing hypotheses of dietary reconstruction from buccal dental microwear in Australophitecus afarensis. Journal of Human Evolution.

Herodoto. (4 de Abril de 2014). HISTORIAE APRENDE, SONRÍE. Obtenido de https://www.historiaeweb.com/2014/04/04/homo-ergaster-erectus/

Marsh, V. (5 de Febrero de 2005). Obtenido de https://www.tendencias21.net/El-cerebro-humano-es-el-resultado-de-un-hecho-evolutivo-excepcional_a532.amp.html

Mateos, A., & Rodríguez, J. (2010). La dieta que nos hizo humanos. Madrid: Junta de Castillo y León.

Montano, J. (s.f.). lifeder.com. Obtenido de https://www.lifeder.com/australopithecus-afarensis/#Caracteristicas_fisicas_y_biologicas

Muthukrishna, M., Doebeli, M., Chudek, M., & Henrich, J. (8 de Noviembre de 2018). PLOS COMPUTATIONAL BIOLOGY. Obtenido de https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1006504#abstract0

National Museum of Natural History. (24 de Agosto de 2017). Smithsonian National Museum of Natural History. Obtenido de http://humanorigins.si.edu/evidence/human-fossils/species/homo-habilis

Pérez-Pérez, A., Lozano, M., Romero, A., & Martínez, L. (27 de Febrero de 2017). a natureresearch journal. Obtenido de https://www.nature.com/articles/srep43319#references

Peters, C. R. (2005). Africa's wild C4 plant foods and possible early hominid diets. Journal of human evolution, 219-236.

Portal Ciencia. (2003). Portal Ciencia. Obtenido de http://www.portalciencia.net/antroevoafar.html

Raisman, J., & Gonzáles, A. (Junio de 2004). Hipertextos del Área de la Biología. Obtenido de http://www.biologia.edu.ar/evolucion/evo3.htm

Robinson, J. T. (1960). The affinities of the new Olduvai Australopithecinae. Nature, 456-4588.

ScienceDaily. (s.f.). Obtenido de https://www.sciencedaily.com/terms/homo_ergaster.htm

Than, K. (21 de Junio de 2010). NATIONAL GEOGRAPHIC. Obtenido de https://news.nationalgeographic.com/news/2010/06/100621-lucy-early-humans-walking-upright-science/

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