Lucy tenía un cerebro parecido a un mono

Un nuevo estudio dirigido por los paleoantropólogos Philipp Gunz y Simon Neubauer del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, revela que la especie de Lucy Australopithecus afarensis tenía un cerebro similar a un simio. Sin embargo, el crecimiento cerebral prolongado sugiere que, como es el caso en los humanos, los bebés pueden haber tenido una larga dependencia de los cuidadores.
La especie Australopithecus afarensis habitó en África Oriental hace más de tres millones de años, y ocupa una posición clave en el árbol genealógico de los homínidos, ya que es ampliamente aceptado que es ancestral de todos los homínidos posteriores, incluido el linaje humano. "Lucy y su especie proporcionan evidencia importante sobre el comportamiento temprano de los homínidos. Caminaban erguidos, tenían cerebros que eran alrededor de un 20 por ciento más grandes que los de los chimpancés, pueden haber usado herramientas afiladas de piedra", explica el autor principal Zeresenay Alemseged de la Universidad de Chicago, quien dirige el proyecto de campo Dikika en Etiopía, donde se encontró el esqueleto de un niño Australopithecus en el año 2000. "Nuestros nuevos resultados muestran cómo se desarrollaron sus cerebros y cómo se organizaron", agrega Alemseged.
Para estudiar el crecimiento y la organización del cerebro en Australopithecus afarensis, los investigadores escanearon el cráneo fósil del niño Dikika utilizando una microtomografía de sincrotrón en la Instalación Europea de Radiación de Sincrotrón (ESRF) en Grenoble, Francia. Con la ayuda de esta tecnología de punta, los investigadores pueden revelar la edad de la muerte con una precisión de unas pocas semanas.
Además, otros siete cráneos fósiles bien conservados de los sitios etíopes Dikika y Hadar fueron escaneados mediante tomografía convencional de alta resolución. Varios años de minuciosa reconstrucción fósil, y el recuento de líneas de crecimiento dental, produjeron una huella cerebral excepcionalmente preservada del niño Dikika, una edad precisa al momento de la muerte, nuevas estimaciones de volumen endocraneal y características endocraneales previamente no detectadas de fósiles conocidos de Australopithecus.
Estos datos arrojan nueva luz sobre dos preguntas que han sido controvertidas: ¿Hay evidencia de una reorganización cerebral similar a la humana en Australopithecus afarensis? ¿Fue el patrón de crecimiento cerebral en A. afarensis más similar al de los chimpancés o al de los humanos?
Infancia extendida
Contrariamente a las afirmaciones anteriores, las huellas endocraneales de Australopithecus afarensis revelan una organización cerebral similar a un simio, y ninguna característica derivada hacia los humanos. Sin embargo, una comparación de los volúmenes endocraneales de lactantes y adultos indica un crecimiento cerebral más prolongado similar al humano en Australopithecus afarensis, probablemente crítico para la evolución de un largo período de aprendizaje infantil en homínidos.

Los cerebros de los humanos modernos no solo son mucho más grandes que los de nuestros parientes simios vivos más cercanos, sino que también están organizados de manera diferente y tardan más en crecer y madurar. Por ejemplo, en comparación con los chimpancés, los bebés humanos modernos aprenden más tiempo a expensas de depender completamente del cuidado de los padres durante períodos más largos. Juntas, estas características son importantes para la cognición humana y el comportamiento social, pero sus orígenes evolutivos siguen sin estar claros. Los cerebros no se fosilizan, pero a medida que el cerebro crece y se expande antes y después del nacimiento, los tejidos que rodean su capa externa dejan una huella en la caja ósea. En base a estos endocasts, los investigadores pudieron medir el volumen endocraneal e inferir aspectos clave de la organización del cerebro a partir de impresiones de convoluciones cerebrales en el cráneo.
Diferencias en la organización del cerebro.
Una diferencia clave entre los simios y los humanos implica la organización de los lóbulos parietales y occipitales del cerebro. "En todos los cerebros de los simios, un surco semilunar bien definido se aproxima al límite anterior de la corteza visual primaria de los lóbulos occipitales", explica el coautor Dean Falk de la Florida State University, especialista en interpretación de huellas endocraneales. Algunos han argumentado previamente que los cambios estructurales del cerebro dieron como resultado una colocación más hacia atrás (similar a la humana) del surco semilunar en endocasts de australopiths, y finalmente a la desaparición de una clara impresión endocraneal en humanos. Hipotéticamente, tal reorganización cerebral en australopiths podría haberse relacionado con comportamientos que eran más complejos que los de sus parientes simios (por ejemplo, fabricación de herramientas, mentalización y comunicación vocal). Desafortunadamente, el surco semilunar generalmente no se reproduce bien en endocasts, por lo que existe una controversia no resuelta sobre su posición en australopiths.
El endocast excepcionalmente bien conservado del niño Dikika tiene una impresión inequívoca de un surco semilunar en una posición de simio. Del mismo modo, los escáneres tomográficos computados revelan una impresión previamente no detectada de un surco semilunar similar a un mono en un fósil bien conocido de un individuo adulto de Australopithecus de Hadar (A.L.162-28). Contrariamente a las afirmaciones anteriores, los investigadores no encontraron evidencia de reorganización cerebral en ningún endocast de Australopithecus afarensis que conserve impresiones sulcales detalladas.
Histología dental virtual
En los bebés, los escáneres tomográficos computarizados de sincrotrón de la dentición permiten determinar la edad de un individuo al morir contando las líneas de crecimiento dental. Similar a los anillos de crecimiento de un árbol, las secciones virtuales de un diente revelan líneas de crecimiento incrementales que reflejan el ritmo interno del cuerpo. Al estudiar los dientes fosilizados del bebé Dikika, los expertos dentales del equipo Paul Tafforeau (ESRF), Adeline Le Cabec (ESRF / Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva) y Tanya Smith (Universidad de Griffith) calcularon una edad de 861 días (2.4 años).

"Después de siete años de trabajo, finalmente tuvimos todas las piezas del rompecabezas para estudiar la evolución del crecimiento cerebral", dice el autor principal Philipp Gunz: "La edad de la muerte del niño Dikika y su volumen endocraneal, los volúmenes endocraneales de los mejores … preservaron fósiles de Australopithecus afarensis adultos y datos comparativos de más de 1600 humanos y chimpancés modernos ".
Crecimiento cerebral prolongado
El ritmo de desarrollo dental del bebé Dikika fue ampliamente comparable al de los chimpancés y, por lo tanto, más rápido que en los humanos modernos. Sin embargo, dado que los cerebros de los adultos de Australopithecus afarensis eran aproximadamente un 20 por ciento más grandes que los de los chimpancés, el pequeño volumen endocraneal del niño Dikika sugiere un período prolongado de desarrollo cerebral en relación con los chimpancés. "Incluso una comparación conservadora del bebé Dikika con adultos de estatura pequeña y cerebro pequeño como Lucy, sugiere que el crecimiento cerebral en Australopithecus afarensis fue prolongado como en los humanos de hoy", explica Simon Neubauer.
"Nuestros datos muestran que Australopithecus afarensis tenía una organización cerebral similar a un simio, pero sugiere que estos cerebros se desarrollaron durante un período de tiempo más largo que en los chimpancés", concluye Philipp Gunz. Entre los primates en general, diferentes tasas de crecimiento y maduración están asociadas con diferentes estrategias de cuidado infantil, lo que sugiere que el período extendido de crecimiento cerebral en Australopithecus afarensis puede haber estado relacionado con una larga dependencia de los cuidadores. Alternativamente, el crecimiento lento del cerebro también podría representar principalmente una forma de difundir los requisitos energéticos de la descendencia dependiente durante muchos años en entornos donde la comida no es abundante. En cualquier caso, el crecimiento cerebral prolongado 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.