Cambios en la dieta impulsaron la evolución física de los primeros humanos

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Los homínidos tenían gusto por las plantas ricas en carbohidratos mucho antes de tener los dientes para comerlas, lo que proporciona la primera evidencia de impulso conductual en el registro fósil humano

Cronológicamente, de izquierda a derecha, los molares de nuestros ancestros humanos se alargaron a lo largo de milenios para adaptarse a una dieta rica en carbohidratos de plantas herbáceas. Crédito de las imágenes: Dominio público, Don Hitchcock & Fernando Losada Rodríguez

A medida que los primeros humanos se extendieron desde los exuberantes bosques africanos a los pastizales, su necesidad de fuentes de energía disponibles los llevó a desarrollar el gusto por las plantas herbáceas, especialmente los cereales y el tejido vegetal almidonado oculto bajo tierra.

Pero un nuevo estudio dirigido por Dartmouth muestra que los homínidos comenzaron a darse un festín con estos alimentos ricos en carbohidratos antes de tener los dientes ideales para hacerlo. El estudio proporciona la primera evidencia del registro fósil humano del impulso conductual, en el que los comportamientos beneficiosos para la supervivencia surgen antes que las adaptaciones físicas que lo hacen más fácil, informaron los investigadores en la revista Science.

Ingesta vegetal previo a una dentadura adecuada
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Los autores del estudio analizaron dientes de homínido fosilizados en busca de isótopos de carbono y oxígeno que quedan al comer plantas conocidas como graminoides, que incluyen pastos y juncos. Descubrieron que los humanos antiguos se inclinaban hacia el consumo de estas plantas mucho antes de que sus dientes evolucionaran para masticarlas eficientemente. No fue hasta 700.000 años después que la evolución finalmente alcanzó la forma de molares más largos como los que permiten a los humanos modernos masticar fácilmente fibras vegetales duras.

Los hallazgos sugieren que el éxito de los primeros humanos se debió a su capacidad para adaptarse a nuevos entornos a pesar de sus limitaciones físicas, dijo Luke Daniel Fannin, investigador postdoctoral en Dartmouth y autor principal del estudio.

“Podemos decir definitivamente que los homínidos eran bastante flexibles en cuanto a comportamiento y esa era su ventaja”, dijo Fannin. “Como antropólogos, hablamos del cambio conductual y morfológico como si evolucionara al mismo tiempo. Pero descubrimos que el comportamiento podría ser una fuerza de evolución en sí misma, con importantes repercusiones en la trayectoria morfológica y dietética de los homínidos”

“El comportamiento no se fosiliza”
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Nathaniel Dominy, profesor Charles Hansen de Antropología en Dartmouth y autor principal del estudio, dice que el análisis de isótopos supera el desafío persistente de identificar los factores que causaron el surgimiento de nuevos comportamientos—el comportamiento no se fosiliza.

“Los antropólogos a menudo asumimos comportamientos basados en rasgos morfológicos, pero estos rasgos pueden tardar mucho tiempo —medio millón de años o más–– en aparecer en el registro fósil”, expresó Dominy.

“Pero estas firmas químicas son un remanente inconfundible del consumo de hierba que es independiente de la morfología”, detalló. “Muestran un desfase significativo entre este nuevo comportamiento alimentario y la necesidad de tener molares más largos para afrontar el desafío físico de masticar y digerir tejidos vegetales resistentes”.

El equipo analizó los dientes de varias especies de homínidos, comenzando por el pariente humano distante Australopithecus afarensis, para rastrear cómo progresó el consumo de diferentes partes de graminoides a lo largo de milenios. A modo de comparación, también analizaron los dientes fosilizados de dos especies de primates extintas que vivieron aproximadamente al mismo tiempo —monos gigantes terrestres parecidos a babuinos llamados Theropithecus y pequeños monos comedores de hojas llamados Colobinae.

Luke Fannin, Guarini ’25, y Nathaniel Dominy, profesor de Antropología Charles Hansen. Crédito de la imagen: Universidad de Dartmouth

Más allá de las frutas, flores e insectos
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Las tres especies se alejaron de frutas, flores e insectos hacia pastos y juncos hace entre 3,4 y 4,8 millones de años, informan los investigadores. Esto ocurrió a pesar de carecer de los dientes y del sistema digestivo óptimos para comer estas plantas más duras.

Los homínidos y los dos primates exhibieron dietas vegetales similares hasta hace 2,3 millones de años, cuando los isótopos de carbono y oxígeno en los dientes de los homínidos cambiaron abruptamente, encontró el estudio. Esta caída en ambas proporciones de isótopos sugiere que el ancestro humano en ese momento, Homo rudolfensis, redujo el consumo de pasto y consumió más agua pobre en oxígeno.

Inclinación por el agua, como los hipopótamos
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Los investigadores exponen tres posibles explicaciones para este hallazgo, entre ellas que estos homínidos bebían mucha más agua que otros primates y animales de la sabana, o que de repente adoptaron un estilo de vida similar al de los hipopótamos, sumergidos en agua todo el día y comiendo por la noche.

La explicación más consistente con lo que se sabe sobre el comportamiento humano temprano, según informan los investigadores en su estudio, es que los homínidos posteriores obtuvieron acceso regular a órganos vegetales subterráneos conocidos como tubérculos, bulbos y cormos. También se encuentra agua pobre en oxígeno en estos apéndices abultados que muchos graminoides utilizan para almacenar grandes cantidades de carbohidratos de forma segura lejos de los animales herbívoros.

De las gramíneas a vegetales de alta energía
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La transición de las gramíneas a estos tejidos vegetales de alta energía tendría sentido para una especie que crece en población y tamaño físico, apuntó Fannin. Los escondites subterráneos eran abundantes, menos riesgosos que la caza y proporcionaban más nutrientes a los cerebros en expansión de los primeros humanos. Habiendo adoptado ya herramientas de piedra, los humanos antiguos podían desenterrar tubérculos, bulbos y cormos mientras enfrentaban poca competencia de otros animales.

“Proponemos que este cambio hacia alimentos subterráneos fue un momento clave en nuestra evolución”, aseveró Fannin. “Creó un exceso de carbohidratos que eran perennes —nuestros antepasados podían acceder a ellos en cualquier época del año para alimentarse a sí mismos y a otras personas”

Dientes más pequeños
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Las mediciones de los dientes de homínido mostraron que, si bien se volvieron consistentemente más pequeños —se encogían aproximadamente un 5% cada 1.000 años—, los molares crecieron más según indicaron los investigadores. El cambio dietético de los homínidos hacia los graminoides superó ese cambio físico durante la mayor parte de su historia.

Alimentos asados
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Pero el estudio halló, además, que la proporción cambió hace unos 2 millones de años cuando nuestros ancestros, Homo habilis y Homo ergaster, con dientes pequeños impulsaron una oleada de cambios de forma y tamaño de dentaduras más adecuadas para comer tejidos cocidos, como tubérculos asados.

“Una de las preguntas candentes en antropología es ¿qué hicieron los homínidos de manera diferente a como no lo hicieron otros primates? Este trabajo demuestra que la capacidad de explotar los tejidos de la hierba puede ser nuestra fórmula secreta”, afirmó Dominy.

“Incluso ahora, nuestra economía global depende de unas pocas especies de pasto ––arroz, trigo, maíz y cebada”, concluyó. “Nuestros antepasados hicieron algo completamente inesperado que cambió la historia de las especies en la Tierra”.

Cita
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El artículo Behavior drives morphological change during human evolution (El comportamiento impulsó el cambio morfológico durante la evolución humana) fue publicado en la revista Science. Autores: Luke D. Fannin, Chalachew M. Seyoum, Vivek V. Venkataraman, Justin D. Yeakel, Christine M. Janis, Thure E. Cerling & Nathaniel J. Dominy

Agradecimientos
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Los permisos fueron otorgados por la Autoridad para la Investigación y Conservación del Patrimonio Cultural de Etiopía y el Museo Nacional de Etiopía. Agradecemos a P. L. Koch por los datos y a J. Abraham, D. Andreasen, Y. Asefa, P. B. deMenocal, J. M. DeSilva, D. Geraads, T. Getachew, A. Girmaye, S. R. Frost, J. Hua, G. Hunt, E. C. Kirk, C. J. Lepre, A. Meade, J. K. McKee, G. Senisha, S. C. Strum, K. T. Uno, E. R. Vogel y G. West por la asistencia técnica y práctica. Algunas mediciones dentales fueron descargadas de PRIMO, la base de datos en línea de morfología de primates del NYCEP ( http://primo.nycep.org), y agradecemos a E. Delson y colegas por el acceso.

Financiamiento
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Este estudio fue financiado por la Fundación David y Lucile Packard 2007-31754 (N.J.D.); el Institute of Human Origins (C.M.S.); y la National Science Foundation, GRFP (L.D.F., V.V.V. y J.D.Y.) y DDRIG.

¡Muchas gracias Morgan Kelly!
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El artículo Changes in Diet Drove Physical Evolution in Early Humans, con la firma de Morgan Kelly fue publicado en la sección de novedades de la Universidad de Dartmouth.