La estufa interior
Es muy posible que la adaptación de los seres humanos a condiciones más frías que las que experimentaron en las sabanas africanas en que evolucionaron las especies de Homo conllevara ciertas variaciones en el patrón anatómico corporal, como se vio en el artículo anterior. Y es muy posible que, además de la anatomía, la fisiología de los seres humanos también cambiase. La tasa metabólica de los hombres y mujeres que se aventuraron en zonas frías pudo elevarse de forma significativa con relación a la de los que vivían en África y en las zonas más meridionales de Eurasia. Valoremos esta posibilidad en su contexto.
Como hemos visto aquí, el mantenimiento de la temperatura corporal constante exige equilibrar ganancias y pérdidas de calor. En la denominada zona termoneutra, la tasa metabólica (y por lo tanto la producción de calor) se mantiene constante, y para que la temperatura corporal se mantenga constante, se modula la pérdida de calor haciendo variar el grado de aislamiento corporal y recurriendo a diferentes niveles de transpiración y posterior evaporación. Las cosas cambian por debajo de esa zona termoneutra. Cuando baja la temperatura, se intensifica la pérdida de calor corporal (por radiación y por conducción o convección), de modo que la única forma de mantener constante la temperatura es elevar la producción de calor. Expresado en otros términos: para compensar la pérdida de calor hay que subir la potencia de la estufa que todos los animales endotermos llevamos dentro.
Por esa razón, es muy probable que los individuos de las diferentes especies del género Homo que colonizaron zonas frías experimentasen una elevación significativa en su tasa metabólica, para producir de ese modo el calor necesario para equilibrar el balance térmico en unas condiciones en las que, necesariamente y a pesar de otras adaptaciones y usos, perdían bastante más calor corporal que en condiciones propias de la sabana.
Se conocen tres vías que permiten elevar la producción de calor en mamíferos. Una es la tiritación. La exposición repentina al frío provoca movimientos musculares involuntarios, rápidos de cierta intensidad que es a lo que llamamos “tiritar”. Esos movimientos provocan un aumento significativo de la producción de calor, pero constituyen una respuesta “aguda”; con el tiempo la tiritación desaparece para dar paso a otra vía termogénica.
Esquema de actuación de la hormona tiroides
La termogénesis (producción de calor) no ligada a la tiritación puede ser, a su vez, de dos tipos. Una consiste en una elevación de carácter general de la actividad metabólica, que viene inducida por la hormona tiroidea. Esta es una hormona cuyo nivel y actividad aumenta a medio y largo plazo en respuesta a la bajada de temperatura ambiental. Y se ha comprobado que en las poblaciones humanas circumpolares su actividad se eleva en respuesta al descenso térmico en mayor medida que en individuos localizados en la misma zona pero procedentes de zonas más templadas. Así pues, hay evidencias de que en la respuesta metabólica al frío mediada por esa hormona, hay una componente genética importante. Por lo tanto, resulta del todo verosímil la posibilidad de que la adaptación a las condiciones frías se basara, en parte al menos, en ese mecanismo hormonal y conllevara una elevación general de la actividad de la hormona tiroidea.
El otro tipo de termogénesis es la que produce la grasa parda. El tejido adiposo pardo es un tejido graso especial. Está formado por células llenas de depósitos lipídicos, pero a diferencia del tejido adiposo blanco, esas células tienen abundantes mitocondrias y se encuentran bien irrigadas. La función de la grasa parda es producir calor, y el mecanismo se basa en la acción de una enzima, llamada termogenina, que desacopla (o desconecta) las vías oxidativas mitocondriales de la producción de ATP (energía utilizable en forma de enlace químico). La consecuencia es que la energía contenida en los lípidos de ese tejido se transforma en calor cuando son metabolizados. El sistema nervioso autónomo (división simpática) y la hormona noradrenalina son los agentes del sistema de coordinación implicados en la activación de la vía termogénica.
Localización de grasa parda en una mujer
Los mamíferos hibernantes tienen abundante grasa parda, y los bebés humanos (que son incapaces de tiritar) también. Hasta hace poco se pensaba que las personas adultas carecemos de ese tejido adiposo, pero ahora sabemos que algunos adultos sí la tienen. También sabemos que suelen ser personas más delgadas (por efecto de su mayor actividad metabólica), y que es más probable tener grasa parda si se trabaja frecuentemente en condiciones de frío en el exterior. Es más, hay investigadores que han propuesto que el confort térmico con el que se vive en las sociedades de Occidente, son la causa de que la prevalencia de la obesidad ha aumentado de forma constante en las últimas décadas. La propuesta parte de la constatación de que la temperatura interna de los hogares en invierno no ha dejado de aumentar, a la vez que aumentaba la obesidad de la gente. Lo que proponen estos investigadores es que el confort térmico facilita (o induce) la pérdida de la grasa parda por hacer innecesario su papel termogénico y, como consecuencia de ello, al descender el metabolismo, también aumenta la acumulación de grasa, pero en depósitos lipídicos de reserva.
Estas consideraciones apoyan la idea de que nuestros antepasados disponían de grasa parda y que ese tejido pudo cumplir un papel esencial como fuente de calor para hacer frente a las duras condiciones que imponía la colonización de zonas septentrionales, con temperaturas muy inferiores a las características del área de procedencia del género Homo.
Tanto si la termogénesis era de carácter general, como si descansaba principalmente en la grasa parda, lo que es evidente es que no es posible tal actividad productora de calor sin el aporte de la suficiente energía en forma de alimento. Es, a todos los efectos, como si fuese una estufa. La estufa metabólica también necesita combustible, y en este caso ese combustible es el alimento, y a poder ser de alto contenido calórico. Por esa razón, la adaptación al frío de base metabólica nos remite, necesariamente, a la disponibilidad de recursos alimenticios como factor limitante último. Esto es, la adaptación a la vida en zonas frías, aparte de ser facilitada por una configuración anatómica adecuada (baja relación S/V corporal) y por adquisiciones culturales y tecnológicas (vestimenta, habitación, fuego), exigió tener acceso a y capacidad para conseguir los recursos alimenticios necesarios para mantener un nivel metabólico muy exigente, parte de cuya actividad se dedicaba de forma íntegra a la producción de calor. Niveles de gasto cercanos a las 4.500 Kcal diarias no serían, según esa hipótesis, excepcionales.
Y con esta idea llegamos al final de este recorrido que, en forma de cuatro artículos, ha repasado los elementos más importantes a considerar en la adaptación de los seres humanos a condiciones térmicas diferentes. No debemos olvidar que nuestra especie ha conseguido colonizar todo tipo de entornos térmicos, y la mayoría de ellos los ocupó cuando aún no disponía de la tecnología ni los recursos de que disponemos hoy.
Fuentes:
A. M. Cypess, S. Lehman, G. Williams, I. Tal, D. Rodman, A. B. Goldfine, F. C. Kuo, E. L. Palmer, Y.-H. Tseng, A. Doria, G. M. Kolodny, y C. R. Kahn (2009): “Identification and Importance of Brown Adipose Tissue in Adult Humans” New England Journal of Medicine 360: 1509-1517
F. Johnson, A. Mavrogianni, M. Ucci, A. Vidal-Puig y J. Wardle (2011): “Could increased time spent in a thermal comfort zone contribute to population increase in obesity?” Obesity Reviews 12: 543-551
W. R. Leonard, M. V. Sorensen, V. A. Galloway, G. J. Spencer, M.J. Mosher, L. Osipova y V. A. Spitsyn (2002): “Climatic influences on basal metabolic rates among circumpolar populations” American Journal of Human Biology 14: 609-620
T. Steegmann Jr, F. J. Cerny y T. W. Holliday (2002): “Neandertal cold adaptation: Physiological and energetic factors” American Journal of Human Biology 14: 566-583
Nota: Tuve acceso a parte de la información utilizada en este artículo gracias a un intercambio con Jesús Méndez en una anotación de César Tomé en Experientia Docet. Esta anotación de Jesús en Dixit Ciencia se refiere a la grasa parda y aunque trata de otro aspecto de la cuestión, me ha parecido muy interesante.
Hola, interesantísimo su artículo. Pero me pregunto, en el caso de las personas mayores, en las que el metabolismo es mucho más lento, cómo hacen para regular su temperatura?
De hecho, a las personas mayores hay que abrigarlas mucho. Es normal ver gente mayor muy abrigada en verano. Pasan frío.
Hola de nuevo, espero no ser “pesada” pero viendo que el cuerpo es tan genial y todo tiene su razón de ser ¿el software del organismo no fue programado para que se regule la temperatura corporal en los viejos? ¿o será que cuando se diseñó el ser humano, simplemente no se evaluó la posibilidad de que llegaran a vivir tantos años?
Bueno, yo nunca diría nada en términos de “diseño”, porque se puede interpretar de modo peligroso. En todo caso, no tengo una respuesta para esa pregunta. No creo que la gente hace 250.000 años llegase a vieja, en el sentido que hoy utilizamos esa palabra. Por eso no me resulta tan extraño. Y luego, creo que hay otro aspecto que merece ser comentado, y es que el cuerpo no es genial; de hecho tiene muchos problemas de “configuración”. En otras palabras, si lo hubiera diseñado alguien, ese diseño habría sido bastante deficiente.
Salud