A pleno sol

La adquisición del bipedalismo fue la principal transformación que experimentó el linaje humano como consecuencia de la adaptación de nuestros antepasados a la vida en la sabana. La reducción en los recursos vegetales que ocasionó la retirada de los bosques y la abundancia de grandes herbívoros propia de los espacios abiertos hizo que la dieta fuese, por comparación, más rica en carne. Y las extremidades superiores quedaron liberadas de la función locomotora, lo que permitió y dio paso a la manipulación precisa del entorno. Pero además de esas novedades, la adaptación a la sabana supuso un reto en términos de regulación térmica.

Como vimos en la anotación anterior, durante los últimos seis millones de años el clima se ha venido haciendo más seco en el este de África y eso, al reducir la cobertura arbórea, ha provocado que se alcanzasen temperaturas relativamente altas en la sabana. Por esa razón, los homininos que ocuparon el medio debieron hacer frente a esas condiciones térmicas, por lo que hubieron de dotarse de eficaces mecanismos de termorregulación.

Para poder mantener constante la temperatura corporal, aves y mamíferos necesitamos una fuente interna de calor. Esa fuente es el propio metabolismo y, por esa razón, por ser de carácter endógeno, somos animales endotermos. A los efectos, es como si llevásemos una estufita interior permanentemente encendida; en reposo esa estufa desarrolla una potencia de unos 100 (mujeres) o 120 W (hombres). La temperatura se mantiene constante porque el calor generado por la “estufita metabólica” se pierde hacia el ambiente. Cuando la temperatura ambiental es baja, ese calor se disipa mediante dos vías principalmente. Una es la conducción, que es la transferencia de calor directa, mediante contacto, a otra masa, y se denomina convección cuando la masa a que es transferido el calor es un fluido, ya sea líquido o gaseoso. Y la otra es la radiación, que consiste en la emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas de frecuencia, en el intervalo de las radiaciones infrarrojas. Esta segunda vía suele ser más importante que la primera y se produce entre dos cuerpos que tienen diferente temperatura. La intensidad de la radiación es, de hecho, proporcional a la diferencia de temperatura entre ellos. En un intervalo de temperaturas ambientales no demasiado bajas, -entre 20ºC y 30ºC, aproximadamente, para un sujeto desnudo o semidesnudo-, la temperatura corporal se ajusta variando el grado de aislamiento, mediante mecanismos que no voy a detallar aquí. A ese intervalo se le denomina “zona termoneutra”. Pero cuando la temperatura ambiental baja más y la pérdida de energía por conducción o radiación amenaza con provocar una reducción de la temperatura corporal, el organismo responde elevando la actividad metabólica. De ese modo compensa la pérdida con una mayor producción de calor.

El problema es más difícil de resolver cuando la temperatura ambiental se eleva por encima de 30ºC o, incluso, a temperaturas inferiores a 30ºC si el individuo desarrolla alguna actividad física; cuanto más intensa es esa actividad, menor es la temperatura a la que la pérdida de calor mediante radiación y conducción resulta insuficiente para mantener la constancia térmica. Y es ahí donde entra en juego la evaporación. La mayor parte de los mamíferos recurren a la evaporación que tiene lugar en las superficies respiratorias, y suelen facilitarla mediante el jadeo. Pero algunos mamíferos, y entre ellos los primates, recurren al sudor para refrigerarse por evaporación.

Así pues, los homínidos que pasaron de los bosques a la sabana dando lugar a un nuevo clado, el de los homininos, contaban con la transpiración como mecanismo para regular la temperatura corporal en un entorno tan exigente como la sabana. Y ese alto nivel de exigencia pudo ser satisfecho gracias a dos procesos complementarios.

Por un lado, aumentó la capacidad de sudoración. Ninguna otra especie de mamífero es capaz de producir tanto sudor como la especie humana, y lo hace en forma de secreción acuosa muy ligera, producida por glándulas sudoríparas ecrinas. Tenemos entre 50 y 300 de esas glándulas por cm², o lo que es lo mismo, un individuo puede tener entre 2 y 5 millones de ellas. En reposo, en la sombra a 25ºC, producimos el equivalente a 0,3-0,5 l de sudor por día; si realizamos trabajo intenso a temperaturas moderadas, podemos producir 1 l h^-1. Y en una carrera de fondo llegamos a producir entre 1’5 y 2 l h^-1. Las tasas de sudoración máximas varían entre 6 y 15 l por día, porque el organismo no puede producir sudor a tasas máximas de forma indefinida. Tanta sudoración proporciona un potencial refrigerador impresionante. Si para calentar 1 ml de agua de 0ºC a 100ºC se necesita aportar 100 cal, la evaporación de ese mismo volumen de agua necesita el aporte de 584 cal. Así pues, 1 l de sudor evaporado en la piel retira 584 kcal del organismo. Y eso significa que se puede llegar a disipar una cantidad de calor equivalente a 10 veces el consumo energético diario de una persona. La sudoración resulta especialmente eficaz si el individuo desarrolla una actividad como, por ejemplo, correr. Un individuo que corre a una velocidad de 3 m s^-1 desarrolla una potencia del orden de 600 W; pues bien, resulta que si ese individuo no fuese capaz de superar el 80% de su capacidad máxima de sudoración, no podría mantener constante su temperatura corporal.

Y por el otro lado, además de aumentar la capacidad de sudoración, también se perdió la gruesa capa de pelaje que tenían nuestros antepasados de la selva y que aún tienen chimpancés y bonobos. El pelaje es un aislante excelente; gracias a él los animales disponen de un buen aislamiento que evita tanto la pérdida como la ganancia de calor. Si el modo de vida de un animal no es muy activo, el pelaje resulta útil. El problema surge cuando el animal, por desarrollar una actividad intensa, es incapaz de disipar todo el calor que su metabolismo produce. No solo dificulta la disipación de calor por conducción, también entorpece la que se produce por evaporación del sudor. Tal es así, que de acuerdo con simulaciones con modelos realistas, un hominino cubierto de pelaje no podría caminar rápido durante más de 20 minutos; sufriría antes un golpe de calor. Nuestro linaje perdió el pelaje quizás en las primeras especies del género Homo, hace alrededor de 2 millones de años, y con toda seguridad se había perdido ya casi completamente hace 1,2, pues en esa época se produjo la última mutación que proporcionó el color oscuro de la piel a los africanos.

Así pues, sudoración y desnudez parecen haber sido claves en la evolución del linaje humano, pues ambos elementos han proporcionado un enorme poder de adaptación a la vida en zonas cálidas y secas. Y eso no quiere decir que deba descartarse que otras presiones selectivas hayan actuado a favor de ellos.

Nota: Este es el segundo artículo de una serie que recoge las ideas expresadas en mi intervención de Amazings Atapuerca el pasado 1 de junio. He escrito sobre estas cuestiones en ocasiones anteriores, pero he querido redactar este texto para generar un relato coherente de los problemas térmicos a los que ha debido hacer frente el linaje humano en su evolución.

Fuentes:

Richard R. González, Samuel N. Cheuvront, Brett R. Ely, Daniel S. Moran, Amir Hadid, Thomas L. Endrusick y Michael N. Sawka (2012): “Sweat rate prediction equations for outdoor exercise with transient solar radiation” Journal of Applied Physiology 112: 1300-1310

Nina G. Jablonski (2010): “Origen de la piel desnuda” Investigación y Ciencia, abril 2010: 22-29

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