¿Qué hizo posible un cerebro tan grande?

Según una hipótesis muy aceptada, el gran tamaño que ha alcanzado el cerebro[1] humano en el curso de la evolución ha sido posible gracias a que el aparato digestivo se ha venido reduciendo de forma paralela en nuestro linaje. Esa propuesta, realizada en 1995 por Leslie Aiello y Peter Wheeler, es conocida como la hipótesis del tejido caro. Veamos cuáles son sus bases.

Por un lado, y como es bien sabido, el tejido encefálico resulta muy costoso, tanto en su elaboración como, sobre todo, por su funcionamiento. El encéfalo humano es tres veces más grande que el de nuestro pariente más cercano, el chimpancé, y a él corresponde cerca de una cuarta parte del gasto metabólico de una persona en reposo. Pero por otro lado, son muy similares las tasas de consumo energético en reposo de ambas especies; esto es, no por el hecho de tener un cerebro grande y metabólicamente muy activo tenemos los seres humanos un metabolismo más alto que el de un chimpancé. Así pues, parece lógico pensar que lo que gasta de más un órgano debiera venir contrarrestado, grosso modo, por lo que ahorra otro.

A partir de esas consideraciones, L. Aiello y P. Wheeler propusieron que en el curso de la evolución de los primates antropoides se ha producido un “trade-off”[2] evolutivo entre el tamaño encefálico y el del sistema digestivo. Como es sabido, el sistema digestivo es también caro, pues está formado por tejidos metabólicamente muy activos, por lo que su tasa metabólica es ciertamente alta. Por esa razón, la propuesta del “trade-off” se concreta en la idea de que la reducción en el tamaño del sistema digestivo es la que permitió el aumento del tamaño encefálico. La disminución del digestivo habría sido posible gracias a un cambio en la dieta, al pasar nuestros antepasados de consumir frutas y productos vegetales, abundantes en la selva, a comer los recursos propios de la sabana, como tubérculos y carne. Y es sabido, por otra parte, que los herbívoros tienden a tener sistemas digestivos de mayor tamaño que los carnívoros, por la mayor dificultad que entraña la digestión de los vegetales.

A pesar de su atractivo y amplia aceptación, la hipótesis de los tejidos caros carecía de evidencias a su favor. Un estudio publicado recientemente ha tratado de dilucidar este asunto, y lo ha abordado mediante análisis de correlación entre los tamaños de varios órganos (corazón, estómago, intestinos, riñones, bazo e hígado) y el del encéfalo en una muestra de cien especies de mamíferos que incluía, a su vez, 23 especies de primates.

Pues bien, en contraste con las predicciones de la hipótesis del tejido caro, no se ha encontrado ninguna correlación negativa entre el tamaño del cerebro y el del sistema digestivo o el de cualquier otro órgano muy activo metabólicamente. De entrada, pues, la hipótesis no vale para explicar la variabilidad interespecífica en el tamaño encefálico de los mamíferos, y según sus autores, los resultados del estudio ponen en cuestión la idea del “trade-off” evolutivo entre tamaño encefálico y tamaño visceral en los homininos.

Los autores del estudio proponen dos posibles explicaciones para el gran desarrollo encefálico de nuestra especie sin necesidad de acudir a la hipótesis de los tejidos caros. Según la primera, los seres humanos habríamos elevado el consumo (asimilación) de energía, y eso nos habría permitido hacer frente a las necesidades de un encéfalo grande. Esa elevación se habría podido producir mediante las siguientes tres vías no excluyentes entre sí: (1) mejorando la calidad de la dieta por consumir más carne y médula ósea y, a partir de un momento dado, cocinando los alimentos; (2) compensando las posibles mermas en la capacidad para obtener alimentos, mediante aportaciones realizadas por otros miembros del grupo sobre todo a niños, mujeres embarazadas y madres lactantes; y (3) estabilizando el suministro de alimento a lo largo del tiempo gracias a las capacidades cognitivas que proporciona un cerebro más desarrollado.

Y según la segunda explicación, los seres humanos habrían reducido el gasto energético en términos globales. Parte del ahorro pudo producirse por una reducción en los costes de la locomoción al adquirir un bipedismo más eficiente que el de los primeros homininos, cuya estructura corporal mantenía características intermedias entre las de los humanos modernos y los de sus antepasados homínidos. Y la otra parte del ahorro pudo deberse a la adopción de un ciclo de vida más “lento”, con menores tasas de producción y, por lo tanto, de crecimiento y reproducción. Esas menores tasas habrían conllevado unos costes metabólicos inferiores, pero no habrían conducido a menores tasas reproductivas en términos efectivos, ya que las crías de las especies de estos homininos habrían tenido una mayor tasa de supervivencia gracias a las ventajas de un mejor cuidado parental y de una crianza cooperativa.

En estas columnas se compara la proporción relativa de cada órgano o sistema en un ser humano real (observed) y la que hubiera tenido un primate antropomorfo de sus mismas características

Sea como fuere, las propuestas formuladas en el trabajo recién publicado son muy interesantes y merecen ser analizadas con detalle y, si es posible, contrastadas empíricamente. No obstante, tampoco debe descartarse la hipótesis de los tejidos caros. Por un lado, la ausencia de correlación entre tamaño encefálico y tamaño digestivo para el conjunto de mamíferos puede ser un indicio, pero no una prueba que permita refutar tal hipótesis; al fin y al cabo, que en la comparación entre especies no se observe covariación entre esos dos tamaños no quiere decir que a lo largo de la evolución de los homininos no se haya producido una sustitución de unos tejidos caros por los otros. Y por el otro lado, las propuestas formuladas por los autores del estudio tampoco son excluyentes.

En definitiva, es perfectamente posible que todos esos factores hayan actuado conjuntamente en el curso de nuestra evolución, de manera que sus efectos combinados hayan conducido a unos encéfalos de gran tamaño, altísimo coste, y muy altas prestaciones.

Referencias

L. C. Aiello y P. Wheeler (1995): “The expensive-tissue hypothesis—the brain and the digestive system in human and primate evolution” Current Anthropology 36: 199-221

A. Navarrete, Carel P. van Schaik & Karin Isler (2011): “Energetics and the evolution of human brain size” Nature 480: 91-94

R. Potts (2011): “Evolution: Big brains explained” Nature 480: 43-44.

Entrevista de Antonio Martínez Ron a Ana Navarrete en La Información

Más sobre este tema aquí, en “La naturalez humana”: ¿Para qué un cerebro tan grande? (y tan caro)

Nota: la primera figura ha sido tomada de Potts (Nature 480: 43-44), y la segunda y la tercera, de Navarrete et al (Nature 480: 91-94).

Addenda

En el estudio de Navarrete et al, sin embargo, sí han encontrado, para el conjunto de mamíferos analizados, una correlación negativa entre el tamaño del encéfalo y el de las reservas de lípidos, pero no así si el análisis se circunscribe a los primates. Lo sorprendente es que los depósitos de lípidos no son metabólicamente costosos, por lo que, en principio, no debiera haber un “trade-off” entre el tamaño encefálico y el de las reservas lipídicas. Las autoras del trabajo sostienen, sin embargo, que dicho “trade-off” no tendría una base únicamente energética, sino que también habría venido determinado por costes de supervivencia porque, según ellas, la necesidad de acarrear esos depósitos conlleva un mayor riesgo de mortalidad por depredación. Proponen que del mismo modo que el contar con reservas lipídicas constituye una garantía de aporte energético en situaciones de recursos alimenticios fluctuantes, también un cerebro de gran tamaño (y capacidad) proporciona recursos cognitivos que permiten afrontar ese tipo de situaciones. En definitiva, según ese punto de vista, se trataría de dos estrategias complementarias que se habrían desarrollado en los mamíferos de forma alternativa dependiendo de los condicionantes ambientales en cada caso.

[1] Utilizaré aquí los términos cerebro y encéfalo de modo indistinto, porque en el contexto del tema tratado la distinción no es relevante.

[2] Trade-off es un término del inglés de difícil traducción al español. En determinados contextos puede valer el término “compromiso” o “solución de compromiso”, pero no en este caso. Existe un trade-off cuando la variación de un rasgo en un sentido está asociada a la variación de otro rasgo en sentido contrario; se trata en ambos casos de rasgos cuantitativos y existe algún tipo de conexión funcional entre ambos. Cuando nos referimos al uso de recursos con fines alternativos, es normal que si se dedican más a alguna estructura o función, ello ocurra a costa de que se le dediquen menos a otras. Es el caso tratado aquí.

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