Una infancia larga fue preludio de la evolución de un cerebro grande

Un estudio de dientes fósiles de los primeros Homo hallados en Georgia revela una infancia prolongada a pesar de tener un cerebro pequeño y una edad adulta comparable a la de los grandes simios.

Este descubrimiento sugiere que una infancia prolongada, combinada con la transmisión cultural en grupos sociales de tres generaciones, puede haber desencadenado la evolución de un cerebro grande como el de los humanos modernos, lo que pone a prueba la hipótesis del 'cerebro grande, infancia prolongada'. El estudio se publica en Nature.

El equipo de investigación, formado por científicos de la Universidad de Zúrich, el European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) en Francia y el Museo Nacional de Georgia (Georgia), utilizó imágenes de sincrotrón para estudiar el desarrollo dental de un fósil casi adulto de Homo primitivo del yacimiento de Dmanisi en Georgia, datado en torno a 1,77 millones de años atrás.

"La infancia y la cognición no se fosilizan, por lo que debemos confiar en la información indirecta. Los dientes son ideales porque se fosilizan bien y producen anillos diarios, de la misma manera que los árboles producen anillos anuales, que registran su desarrollo", explica en un comunicado Christoph Zollikofer, de la Universidad de Zúrich y primer autor de la investigación, publicada en Nature.

"El desarrollo dental está fuertemente correlacionado con el desarrollo del resto del cuerpo, incluido el desarrollo del cerebro. El acceso a los detalles del crecimiento dental de un homínido fósil proporciona, por lo tanto, una gran cantidad de información sobre su crecimiento general", agrega Paul Tafforeau, científico del ESRF y coautor del estudio.

El proyecto se lanzó en 2005, tras el éxito inicial de los análisis no destructivos de las microestructuras dentales mediante tomografía sincrotrón de contraste de fase en el ESRF. Esta técnica permitió a los científicos crear cortes microscópicos virtuales a través de los dientes de este fósil.

La excepcional calidad de conservación de las estructuras de crecimiento en este espécimen ha permitido reconstruir todas las fases de su crecimiento dental, desde el nacimiento hasta la muerte, con una precisión sin precedentes. En cierto modo, los científicos han conseguido que los dientes de este homínido vuelvan a crecer.

Este proyecto duró casi 18 años desde su concepción inicial en 2005 hasta la finalización de los resultados en 2023. Los científicos escanearon los dientes por primera vez en 2006, y los primeros resultados sobre la edad del fósil al morir se obtuvieron en 2007.

"Esperábamos encontrar un desarrollo dental típico de los primeros homínidos, cercano al de los grandes simios, o un desarrollo dental cercano al de los humanos modernos. Cuando obtuvimos los primeros resultados, no podíamos creer lo que veíamos, porque era algo diferente que implicaba un crecimiento de la corona molar más rápido que en cualquier otro homínido fósil o gran simio actual", explica Tafforeau.

En los años siguientes, se llevaron a cabo cinco series de experimentos y cuatro análisis completos utilizando diferentes enfoques a medida que se realizaban avances técnicos en la obtención de imágenes dentales con sincrotrón. Los resultados apuntan en la misma dirección y pueden tener un gran impacto en la hipótesis del "cerebro grande, infancia prolongada", por lo que los científicos tuvieron que pensar más allá de los esquemas convencionales para entender este fósil.

"Ha sido un proceso lento de maduración, tanto técnico como intelectual, para llegar finalmente a la hipótesis que publicamos hoy", concluye Tafforeau.

"Los resultados mostraron que este individuo murió entre los 11 y 12 años de edad, cuando ya le habían salido las muelas del juicio, como ocurre en los grandes simios a esta edad", explica Vincent Beyrand, coautor del estudio.

Sin embargo, el equipo descubrió que este fósil tenía un patrón de maduración dental sorprendentemente similar al de los humanos, con los dientes posteriores retrasados respecto de los dientes delanteros durante los primeros cinco años de su desarrollo.

"Esto sugiere que los dientes de leche se usaron durante más tiempo que en los grandes simios y que los hijos de esta especie temprana de Homo dependían del apoyo de los adultos durante más tiempo que los de los grandes simios", explica Marcia Ponce de León, de la Universidad de Zúrich y coautora del estudio. "Este podría ser el primer experimento evolutivo de infancia prolongada".

Aquí se pone a prueba la hipótesis del 'cerebro grande, infancia prolongada'. Los primeros individuos de Homo no tenían cerebros mucho más grandes que los grandes simios o los australopitecos, pero posiblemente vivieron más tiempo. De hecho, uno de los cráneos descubiertos en Dmanisi era el de un individuo muy viejo al que le quedaron dientes durante sus últimos años de vida.

"El hecho de que un individuo tan viejo fuera capaz de sobrevivir sin dientes durante varios años indica que el resto del grupo lo cuidó bien", comenta David Lordkipadnize del Museo Nacional de Georgia y coautor del estudio.

Los individuos de mayor edad son los que tienen mayor experiencia, por lo que es probable que su papel en la comunidad fuera el de transmitir sus conocimientos a los individuos jóvenes. Esta estructura de tres generaciones es un aspecto fundamental de la transmisión de la cultura en los seres humanos.

Es bien sabido que los niños pequeños pueden memorizar una enorme cantidad de información gracias a la plasticidad de sus cerebros inmaduros. Sin embargo, cuanto más hay que memorizar, más tiempo se tarda en hacerlo.

Aquí es donde entra en juego la nueva hipótesis. El crecimiento de los niños se habría ralentizado al mismo tiempo que aumentaba la transmisión cultural, lo que haría cada vez más importante la cantidad de información comunicada de mayores a jóvenes.

Esta transmisión les habría permitido hacer un mejor uso de los recursos disponibles al tiempo que desarrollaban comportamientos más complejos, y les habría otorgado así una ventaja evolutiva a favor de una infancia más larga (y probablemente de una vida más larga).

Una vez establecido este mecanismo, la selección natural habría actuado sobre la transmisión cultural y no sólo sobre los rasgos biológicos. Luego, al aumentar la cantidad de información a transmitir, la evolución habría favorecido un aumento del tamaño del cerebro y un retraso en la edad adulta, lo que nos habría permitido aprender más en la infancia y tener tiempo para desarrollar un cerebro más grande a pesar de los recursos alimentarios limitados.

Por lo tanto, es posible que no haya sido el aumento evolutivo del tamaño del cerebro lo que provocó la ralentización del desarrollo humano, sino la prolongación de la infancia y la estructura de tres generaciones que favorecieron la evolución biocultural. Estos mecanismos, a su vez, llevaron a un aumento del tamaño del cerebro, una edad adulta más tardía y una mayor esperanza de vida. Por tanto, el estudio de los dientes de este fósil excepcional podría animar a los investigadores a reconsiderar los mecanismos evolutivos que dieron lugar a nuestra propia especie, el Homo sapiens.