Homo ergaster

Dos millones de años de cambios climáticos y evolución humana
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Dos millones de años de cambios climáticos y evolución humana

Un nuevo trabajo describe la relación entre las distintas situaciones climáticas acaecidas a lo largo de los últimos dos millones de años, con la presencia geográfica y los momentos de expansión y reemplazo de las principales especies de homininos que han evolucionado en el planeta durante este periodo. Se trata de un enorme proyecto, con algunas líneas de investigación que comenzaron hace ya dos décadas y que fueron proporcionando publicaciones de resultados parciales.

Comencemos recordando qué son los ciclos de Milankovitch. Hace ya un siglo, el científico serbio Milutin Milankovitch desarrolló modelos matemáticos que relacionan la variación orbital de la Tierra, motivada por las interacciones gravitacionales con el Sol, la Luna y el resto de planetas, con la distribución y estacionalidad de la irradiación solar, y que sirven para entender los condicionantes naturales del clima en el pasado y en el futuro. Así, hay tres grandes movimientos orbitales que condicionan el clima del planeta:

  • Oblicuidad: es una leve variación del ángulo que forman la eclíptica (plano de la órbita terrestre) y el plano del ecuador, y que oscila entre 21,5º y 24,5º cada 41.000 años. Cuando este ángulo aumenta, la estacionalidad es mayor.
  • Excentricidad: la órbita terrestre es una elipse cuya excentricidad varía entre 0,0034 (es decir, una forma casi circular) y 0,06 a lo largo de dos ciclos superpuestos: uno principal cada 413.000 años y otros con frecuencia de 100.000 años. Afecta a la cantidad total de radiación solar recibida: máxima en perihelio (menor distancia al Sol, 147 millones de km) y mínima en afelio (mayor distancia al Sol, 152 millones de km). Con excentricidad máxima, la diferencia de insolación entre perihelio y afelio alcanza el 30% (actualmente es el 3,5%).
  • Precesión: es la circunferencia que va dibujando el eje entre los dos polos terrestres (como una peonza cuando va deteniéndose) cada 25.771 años. Impacta invirtiendo las situaciones de verano e invierno en afelio o perihelio.

Elementos fundamentales de la órbita terrestre y ciclos de Milankovitch. Crédito: Javier Martín-Chivelet et al (2015)

Actualmente nos encontramos en un periodo interglaciar con excentricidad baja (0,018) y decreciente, oblicuidad media (23,4º) y decreciente, y el perihelio ocurre durante el verano austral. Tenemos estaciones bien contrastadas, y el hemisferio norte está inclinado hacia el Sol en afelio (verano boreal), lo que suaviza las temperaturas estivales (variación menos extrema), y al contrario en el hemisferio sur (variación más extrema).

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Buscadores de fósiles, ER 3883 y la variabilidad en Homo ergaster
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Buscadores de fósiles, ER 3883 y la variabilidad en Homo ergaster

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Cuando pensamos en los primeros representantes de nuestro género Homo, hay una tendencia normal a situarnos en el este de África, debido al número y relevancia de los hallazgos en distintos sitios del Gran Valle del Rift. Este inmenso territorio se extiende desde el llamado Cuerno de África en el noreste, abarcando la región del Triángulo de Afar, la cuenca del lago Turkana, que se divide en una rama occidental y otra oriental, y llega hasta Malawi.

Allí, desde los años 1960, un grupo excepcional de buscadores de fósiles ha tenido un importante papel en muchos hallazgos, tanto de homininos como de otros primates, en distintas campañas coordinadas principalmente por miembros de la familia Leakey en las primeras décadas. De hecho, de los Leakey recibieron una formación con foco particular en anatomía, para ayudarles a identificar piezas fragmentarias, dado que en muchas ocasiones se encontraban solos en el campo.

Gran Valle del Rift, en el este de África. Crédito: Roberto Sáez, sobre Google Maps.

Los miembros de este grupo, apodado Hominid Gang, fueron descubriendo decenas de fósiles entre los que se cuentan algunos especímenes icónicos sobre los que ya he escrito en el blog: KNM-ER 1470 (Homo rudolfensis), descubierto en 1972, ER 3733 (Homo ergaster) en 1975, WT 17000 Black Skull (Paranthropus aethiopicus) en 1985, varios fósiles de Australopithecus anamensis desde 1994… Y muchos otros que conforman una enorme lista imposible de recopilar aquí, aunque como excepción me gusta recordar a ER 1808, una Homo ergaster encontrada en 1973 por Kamoya Kimeu (miembro del Hominid Gang): su patología ósea le otorga un protagonismo singular en mi libro «Evolución humana: Prehistoria y origen de la compasión», como algunos recordaréis. Sigue leyendo →

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El primer hominino con un cerebro de 1000 cc

Aquí tenemos al «Homínido de Olduvai 9» (OH 9, por sus siglas en inglés), un cráneo parcial encontrado por Louis Leakey en 1960 en el sitio LLK de la Garganta de Olduvai. Su antigüedad se estima en al menos 1,47 millones de años.

El fósil conserva la estructura supraorbital y partes del frontal, del lateral izquierdo (poco del derecho), de la región occipital y de la base del cráneo. La parte superior de la calota y la cara por debajo de los huesos nasales no se han conservado. Sin embargo, son suficientes elementos para poder estudiarlo con detalle y compararlo con otros especímenes.

Se ha estimado su capacidad craneal en 1067 cc, siendo el ejemplar de Homo más antiguo que supera el umbral de los 1000 cc, según se ilustra en la siguiente tabla. Recordemos que el tamaño del cerebro no tiene una equivalencia exacta con la capacidad craneal pero, en ausencia de cerebros dado que no fosilizan, es una dimensión muy útil y aproximada para estudiar la evolución de este órgano.

Capacidad craneal de Homo erectus según rango temporal y geografía. Basado en Susan Anton (2003) Natural History of Homo erectus, Yearbook of Physical Anthropology 46:126–170, table 2

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Homo ergaster y la mutación en el gen MYH16

En 2004 Hansell Stedman descubrió una mutación en el gen MYH16. Este gen codifica para la cadena pesada de la miosina, una proteína esencial de la musculatura masticatoria. La mutación tuvo lugar hace 2,4 Ma en el linaje homínido que dio origen al género Homo y parece encontrarse en todas las especies humanas y solo en ellas. El gen mutado condicionó una disminución de la musculatura masticatoria, desapareciendo las inserciones sagitales de los potentes músculos temporales, que constreñían el cráneo.

Al desaparecer esta constricción se inició un proceso de dehiscencia de suturas, aumento del volumen craneal y secundariamente del volumen cerebral.

Referencia: Stedman, H. H. et al. «Myosin gene mutation correlates with anatomical changes in the human lineage». Nature, 428, 415 – 418, doi:10.1038/nature02358 y comentarios en «Jaw-dropping theory of human evolution» [enlace].

Es posible que esta mutación se expresara de una forma extraordinaria en Homo ergaster (1,8 – 0,5 Ma). En su proceso evolutivo, el cerebro aumentó pasando de los 450 cc del volumen cerebral de los australopitecinos a los 900 cc (cifras aproximadas) y desarrolló unas habilidades revolucionarias:

  • Homo ergaster pudo buscar y elegir instrumentos con una forma adecuada para su función.
  • Se asocia también a la industria lítica Achelense o Modo 2 (Ej: bifaces, hendedores, triedros…).
  • No hay evidencias de pensamiento simbólico aunque pudo elaborar abstracciones rudimentarias (reconocer un animal a partir de sus huellas).
  • La anatomía de su aparato fonador y su capacidad cerebral sugieren que pudo ser la primera especie del género Homo con capacidad para el lenguaje articulado y alguna forma de comunicación lingüística.
  • Esta posible capacidad lingüística apoya la hipótesis de que Homo ergaster pudo ser la primera especie del género Homo en establecer relaciones sociales complejas.

Homo ergaster es considerada probable candidata a ser la primera especie del género Homo en el linaje directo de los humanos modernos. La ubicación de Homo ergaster entre otras especies cercanas se ilustra a través de la siguiente tabla, que no es un “árbol filogenético” sino un esquema simplificado:

– Contigüidad en las filas: posible relación entre algunas especies.
– Flechas: extinción estimada de algunas especies.
– Faltan especies (Paranthropus, Denisovanos, H. naledi, H. floresiensis…)
– Las cifras son orientativas.
– En verde = Especies australopitecinas más probables en la transición al género Homo.
– En marrón = Especies humanas más probables en nuestro linaje directo.

En definitiva, la mutación en el gen MYH16 pudo ser uno de los factores relevantes en el proceso evolutivo de Homo ergaster.

En primates no humanos, MYH16 se expresa exclusivamente en músculos de la cabeza, incluidos los músculos encargados de la masticación; en humanos, una mutación en este gen produce la pérdida de su función. En ese sentido, al realizarse comparaciones con otros primates, los humanos tienen un sistema para la masticación poco desarrollado, sugiriendo que la pérdida del gen MYH16 fue parcialmente responsable de ello (Rosales-Reynoso, 2018).

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Two very different specimens that coexisted: P. boisei ER 406 and H. ergaster ER 3733

Two very different specimens were found in sediments of the same age (1.7 million years) in Koobi Fora, Turkana Basin in nothern Kenya:

  • A complete but toothless cranium of Paranthropus boisei, KNM ER 406, discovered by Richard Leakey in 1968.
  • A complete cranium of Homo ergaster, KNM ER 3733, discovered by Bernard Ngeneo – in Richard Leakey’s team – in 1975.

ER 406 P. boisei and ER 3733 H. ergaster. Photo credit: Roberto Sáez

These finds were important because they were breaking the ‘simple species hypothesis’ in human evolution. According to this principle, only one species can inhabit a specific ecological niche. Those two specimens virtually coexisted, but they were really different in terms of morphology, cranial capacity and type of resources consumed:

  • The massive masticatory features and teeth associated to Paranthropus boisei are designed for a repeated activity chewing and crushing hard vegetables.
  • The Acheulean tools associated to Homo ergaster suggest a hunting or scavenving activity to get richer meat resources.

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