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    sábado, 12 de noviembre de 2011

    Evolución Humana: El Desarrollo del Cerebro Humano

    Cráneo y cerebro de un Homo sapiens. Gracias a la asistencia comunitaria a las madres y los niños, los seres humanos pudieron permitirse dos cosas: un gran cerebro e hijos con más frecuencia. (Credit: Image courtesy of University of Zurich)

    Vía: Science Daily | (Traducción: G.C.C.)

    La llamada "hipótesis del tejido costoso", la cual sugiere una relación inversa entre el tamaño del cerebro y el tamaño del aparato digestivo, ha sido cuestionada por los investigadores de la Universidad de Zurich. Ellos han demostrado que los cerebros de los mamíferos han crecido en el curso de la evolución sin que los órganos digestivos se hayan tenido que volver más pequeños.

    Los investigadores han demostrado, además, que el potencial de almacenar grasa a menudo va de la mano con cerebros relativamente pequeños, excepto en los seres humanos, que deben su incremento de aporte calórico y, en consecuencia, un cerebro más grande, al cuidado infantil comunitario, una mejor dieta y a su capacidad para caminar erguido.

    El tejido cerebral es un gran consumidor de energía en el cuerpo. Si una especie animal desarrolla un cerebro más grande que sus antepasados, la creciente necesidad de energía se puede regular obteniendo otras fuentes adicionales de alimento o por una compensación con otras funciones del cuerpo. En los seres humanos el cerebro es tres veces mayor y, por lo tanto, requiere mucha más energía que la de nuestros parientes más cercanos, los grandes simios. Hasta ahora, la teoría generalmente aceptada para esta condición es que los primeros seres humanos fueron capaces de regular la energía de su cerebro gracias a una reducción del tracto digestivo.

    Los primatólogos de Zurich, sin embargo, han desmentido esta teoría, al demostrar que los mamíferos con cerebros relativamente grandes, en realidad, tienden a tener un tracto digestivo algo más grande. Ana Navarrete (foto a la izquierda), la primera autora del estudio publicado recientemente en Nature, ha estudiado cientos de cadáveres de los parques zoológicos y museos.
    "El conjunto de datos contiene un centenar de especies, desde el ciervo a la musaraña", explica la estudiante de doctorado. Los científicos involucrados en el estudio compararon el tamaño del cerebro con la masa corporal libre de grasa. Karin Isler (foto debajo), una de los autoras del trabajo, subraya que, "es extremadamente importante tener en cuenta los depósitos adiposos del animal en consideración, pues, en algunas especies, estos constituyen más de la mitad de la masa corporal en el otoño".
    Pero, incluso, en comparación con la masa corporal libre de grasa, el tamaño del cerebro no se correlaciona negativamente con la masa de otros órganos.

    A más grasa, cerebro más pequeño

    No obstante, el almacenamiento de grasa juega un papel clave en la evolución del tamaño del cerebro. Los investigadores descubrieron, además, otra correlación sorprendente: cuanta más grasa puede almacenar una especie animal, más pequeño es su cerebro. A pesar de que el tejido adiposo, en sí mismo, no utiliza mucha energía, las grasas de los animales necesitan cierta cantidad de la misma para llevar el peso extra, sobre todo al subir o al correr. Esta energía carece entonces del potencial para expandir el cerebro.

    "Parece que los grandes depósitos adiposos vienen a menudo a expensas de la flexibilidad mental", dice Karin Isler. "Nosotros los humanos somos una excepción, junto con las ballenas y las focas, probablemente porque, como la natación, nuestro bipedismo no requiere mucha más energía, incluso cuando estamos un poco más pesados".


    Cráneo y cerebro de un chimpancé (Imagen: Instituto y Museo de Antropología. Zurich)

    Interacción de factores energéticos

    El rápido incremento del tamaño del cerebro y el aumento asociado del consumo de energía comenzó hace unos dos millones de años en el género Homo. Con base en sus amplios estudios de los animales, los investigadores de Zurich proponen un escenario en el que varios factores energéticos están involucrados: "Con el fin de estabilizar el suministro de energía del cerebro en un nivel superior, el hombre prehistórico necesitaba, en un año entero, de una fuente de alimentación de alta calidad, tal como tubérculos subterráneos o carne. Como ya no subía todos los días a los árboles, perfeccionaron el arte de caminar en posición vertical. Aún más importante, sin embargo, es el cuidado infantil comunitario", dice Karin Isler.

    Dado que las madres-simio no reciben ningún tipo de ayuda, sólo puede aspirar a tener una cría de cada cinco a ocho años. Gracias a la asistencia comunitaria a las madres y los niños, los seres humanos pudieron permitirse dos cosas: un gran cerebro e hijos con más frecuencia.

    Investigaciones de LiveScience:

    ¿De dónde sacamos la energía para hacer funcionar nuestros grandes cerebros?


    Foto: Ana Navarrete, y el Museo de Antropología del Instituto de la Universidad de Zurich

    Medio millón de años atrás el cerebro humano comenzó a expandirse. Cerebros más grandes necesitan más energía para mantenerse funcionando, pero los científicos se han quedado perplejos en cuanto a dónde encontramos ese jugo extra cuando nuestra tasa metabólica, que es la forma en que gastamos energía, está a la par con los cerebros-guisantes de nuestros primos-simios.

    Una teoría reciente sugiere que la necesidad de energía de nuestro cerebro fue alimentada por un intestino más pequeño, ya que una dieta más fácil de digerir libera energía del mismo para aumentar el tamaño del cerebro. La nueva investigación sugiere que esto podría no ser el caso, y que el almacenamiento de energía en nuestros depósitos de grasa es más importante.

    "Los animales con cerebros grandes tienen muy bajo tejido adiposo (grasa). Los animales que tenían los tejidos adiposos grandes tenían cerebros más pequeños", señala a Live Science la investigadora Ana Navarrete, de la Universidad de Zurich, en Suiza.
    "O tienes un cerebro grande o una gran cantidad de tejido adiposo. Por lo general, son mutuamente excluyentes".

    Tejidos costosos

    El cerebro necesita aproximadamente 22 veces más energía para funcionar como su equivalente en tejido muscular. La energía necesaria para ejecutar todos los procesos corporales proviene de los alimentos que comemos. El cerebro humano es tres veces más grande que nuestro pariente vivo más cercano, el chimpancé, y utiliza hasta tres veces más energía, pero las dos especies tienen la misma tasa metabólica.

    Esta energía extra debe venir de alguna parte. Para averiguar de dónde proviene, Navarrete y sus colegas analizaron 191 muestras de 100 mamíferos salvajes en cautiverio. El objetivo era enfrentar a la llamada "hipótesis del tejido costoso" (donde el tamaño del cerebro se produce a expensas del tamaño del intestino) contra otra idea que ellos tenían: que el tejido graso podría ser la respuesta.

    Ellos no encontraron una correlación entre el tamaño del cerebro y el tamaño del intestino, pero sí encontraron una correlación entre el tamaño del cerebro y la cantidad de grasa en el cuerpo de un organismo. El efecto era más fuerte en los animales salvajes y en las mujeres. Además, la correlación no se sostiene bien en las muestras de los primates (23 de las 100 especies analizadas), posiblemente porque se trata de muestras tomadas en cautiverio donde los animales son más propensos a tener mayor o menor peso que sus contrapartes salvajes.

    Encontrar la grasa

    Estos depósitos de grasa harían más lento a un animal mientras se está moviendo, especialmente si escala, vuela o corre, para escapar de los depredadores. Pero la ventaja de grasa puede ser una fuente extra de energía. Esto sugiere, dice Navarrete, que la supervivencia depende de dos estrategias: o bien se almacena gran cantidad de grasa para cuando llegan los tiempos difíciles, o bien se tiene un gran cerebro para pensar de qué manera salir de situaciones difíciles.

    Pero los humanos tienen cerebros grandes y abundantes depósitos de grasa, es decir, cuando llegan los tiempos difíciles podemos confiar en que ambos sobrevivan. Sin embargo, tiene que haber algo más en juego, dice Navarrete, lo que sugiere que nuestra locomoción eficiente pudo haber desempeñado un papel en ello.

    Aunque ella no ha analizado una muestra humana, Navarrete cree que nosotros rompimos la tendencia, dado que tenemos un estilo muy diferente de locomoción a otros animales. Caminar con dos piernas es mucho menos exigente energéticamente que arrastrar los pies alrededor de los árboles a cuatro patas, como hacen nuestros primos los chimpancés. Debido a que no es tan costoso para nosotros tener reservas de grasa adicionales, somos capaces a la vez de almacenar energía y usar nuestra capacidad intelectual para utilizar mejor los escasos recursos, dijo.



    Especies de mamíferos muestran una correlación positiva entre las masas de los órganos, incluso después de controlar las diferencias en la masa corporal magra. Sólo las reservas de grasa son más pequeños si el cerebro es relativamente grande.

    La carencia de una muestra humana preocupa a otros científicos que no participaron en el estudio, los cuales dijeron que la interpretación de Navarrete puede ser una exageración. "Sus resultados indican que, entre los primates, la masa de grasa no es sacrificada en relación con el tamaño creciente del cerebro", dijo Jack Baker investigador de la Universidad de Nuevo México, y que no participó en el estudio, en un correo electrónico a LiveScience. "La 'relevancia' de esta investigación está toda centrada alrededor de las relaciones de estos resultados con la hipótesis del tejido costoso, lo que afecta a orígenes humanos específicamente".


    Aún así, "Navarrete y sus colegas han elaborado un conjunto de datos sin precedentes, lo que es una mejora significativa en lo que se dispone desde hace casi 20 años, cuando Wheeler y yo publicamos la original Hipótesis del tejido caro (Expensive Tissue Hypothesis, ETH)", dijo a LiveScience, mediante un correo electrónico, Leslie Aiello (foto a la izquierda), una investigadora de la la Fundación Wenner-Gren, en Nueva York, y que no participó en el estudio.

    El conjunto de datos añade más informarción al rompecabezas de la evolución del cerebro, pero también más preguntas y complicaciones, sugiriendo que no hay una sola respuesta, y que podría incluir una combinación varias: reducción del tamaño del intestino, una mayor proporción de la grasa corporal, nuestro modo de locomoción y otros factores, según Aiello.
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