Hallan en Sudáfrica un notable cráneo de 'Paranthropus robustus' que muestra cambios evolutivos debido a la variación del clima
Se pensaba que los machos de la especie humana extinta Paranthropus robustus eran sustancialmente más grandes que las hembras, al igual que se observa diferencias de tamaño en los primates de hoy en día, como gorilas, orangutanes y babuinos. Pero un nuevo descubrimiento de fósiles en Sudáfrica sugiere que el P. robustus evolucionó rápidamente durante un período turbulento de cambio climático local hace aproximadamente 2 millones de años, lo que dio como resultado cambios en su anatomía y que anteriormente se atribuían al dimorfismo sexual.
Un equipo internacional de investigación que incluye a antropólogos de la Universidad de Washington, en St. Louis, informó sobre su descubrimiento en el sistema de cuevas Drimolen, rico en fósiles, al noroeste de Johannesburgo, en la revista Nature Ecology & Evolution el pasado 9 de noviembre.
"Este es el tipo de fenómeno que puede ser difícil de documentar en el registro fósil, especialmente respecto a la evolución humana temprana", dijo David Strait (izquierda), profesor de antropología biológica en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington.
El fósil, notablemente bien conservado, que se describe en el documento fue descubierto por una estudiante, Samantha Good (derecha, con parte del cráneo de Paranthropus robustus que desenterró en junio de 2018 que participó en la Escuela de Campo de la Cueva Drimolen, codirigida por Strait.
Los investigadores ya sabían que la aparición del P. robustus en Sudáfrica coincide aproximadamente con la desaparición del Australopithecus, un humano temprano algo más primitivo, y la aparición en la región de los primeros representantes del género Homo, al que pertenecen los humanos actuales. Esta transición tuvo lugar muy rápidamente, quizás en unas pocas decenas de miles de años.
Los yacimientos arqueológicos de Drimolen y Swartkrans cercanos, en Sudáfrica. (Mapa cortesía de Andy Herries).
"La hipótesis de trabajo al principio ha sido que el cambio climático creó un estrés entre las poblaciones de Australopithecus que eventualmente condujeron a su desaparición, pero que las condiciones ambientales fueron más favorables para los individuos de los géneros Homo y Paranthropus, quienes pudieron haberse dispersado en la región desde otros lugares", dice Strait. "Pero ahora vemos que las condiciones ambientales probablemente fueron también estresantes para el 'Paranthropus' y que necesitaron adaptarse para sobrevivir".
El nuevo espécimen descubierto en Drimolen, identificado como DNH 155, es claramente un macho, pero difiere en aspectos importantes de otros P. robustus previamente descubiertos en el cercano yacimiento de Swartkrans, al noroeste de Johannesburgo, donde se han encontrado la mayoría de los fósiles de esta especie.
El cráneo DNH 155 de Paranthropus robustus fotografiado en vistas frontal (a), lateral izquierdo (b), superior (c) y oblicuo (d). Barra de escala - 10 mm. Crédito de la imagen: Martin et al.
La evolución dentro de una especie puede ser difícil de ver en el registro fósil, dado que los cambios pueden ser sutiles y el propio registro fósil es notoriamente incompleto.
Por lo general, el registro fósil revela patrones a mayor escala, como cuando especies o grupos de especies aparecen o se extinguen. Así que este descubrimiento de Drimolen proporciona una ventana rara vez vista sobre la evolución humana temprana.
El nuevo Paranthropus hallado es más grande que un miembro bien estudiado de la especie descubierto previamente en Drimolen —un individuo conocido como DNH 7 (derecha), y que se presume es una hembra—, pero es considerablemente más pequeño que los supuestos machos hallados en Swartkrans.
"Ahora se diría que la diferencia entre los dos sitios ya no se puede explicar simplemente como diferencias entre machos y hembras, sino más bien como diferencias a nivel de población entre ambos sitios", dice Jesse Martin (izquierda), estudiante de doctorado en la Universidad La Trobe, Victoria, Australia, y coprimer autor del estudio. "Nuestro reciente trabajo ha demostrado que Drimolen es anterior a Swartkrans en unos 200.000 años, por lo que creemos que el 'P. robustus' evolucionó con el tiempo, con Drimolen representando una población temprana y Swartkrans representando una población anatómicamente derivada posterior".
"Se puede utilizar el registro fósil para ayudar a reconstruir las relaciones evolutivas entre especies, y ese patrón puede proporcionar todo tipo de conocimientos sobre los procesos que dieron forma a la evolución de grupos particulares", dice Martin. "Ahora bien, en el caso del 'P. robustus' podemos ver muestras discretas de la especie extraídas en la misma región geográfica, pero en momentos ligeramente diferentes, que exhiben sutiles diferencias anatómicas, y eso es consistente con los cambios dentro de una especie".
"Es muy importante poder documentar el cambio evolutivo dentro de un linaje", afirma Angeline Leece (izquierda), de la Universidad La Trobe, la otra primera autora del estudio. "Ello nos permite hacer preguntas muy específicas sobre los procesos evolutivos. Por ejemplo, ahora sabemos que el tamaño de los dientes cambia con el tiempo en la especie, lo que plantea la pregunta de por qué sucede. Hay razones para creer que los cambios ambientales colocaron a estas poblaciones bajo un estrés dietético, y eso apunta a futuras investigaciones que nos permitirán probar esta posibilidad".
El codirector del proyecto arqueológico en Drimolen, el geo-arqueólogo Andy Herries (derecha), igualmente de la Universidad de La Trobe, declara: "Como todas las demás criaturas de la tierra, nuestros antepasados se adaptaron y evolucionaron de acuerdo con el paisaje y el entorno que los rodeaba. Por primera vez en Sudáfrica, tenemos la datación y la evidencia morfológica que nos permite ver tales cambios en un antiguo linaje de homínidos a través de una breve ventana de tiempo".
Las evidencias de un cambio climático rápido, pero significativo, durante este período en Sudáfrica proviene de una variedad de fuentes. Críticamente, los fósiles indican que ciertos mamíferos asociados con ambientes de bosques o matorrales se extinguieron o se volvieron menos frecuentes, mientras que otras especies asociadas con ambientes más secos y abiertos aparecieron localmente por primera vez.
"El 'P. robustus' es notable porque posee una serie de características en su cráneo, mandíbulas y dientes que indican que se adaptó a una dieta que consistió en alimentos muy duros o muy correoseos", dice Strait. "Creemos que estas adaptaciones le permitieron sobrevivir con alimentos que eran mecánicamente difíciles de comer, a medida que el ambiente cambiaba para ser más frío y seco, lo que provocó cambios en la vegetación local".
"Pero los especímenes de Drimolen exhiben características esqueléticas que sugieren que sus músculos masticadores estaban posicionados de tal manera que los hacían menos capaces de morder y masticar con tanta fuerza como la población posterior de 'P. robustus' de Swartkrans", agrega Strait. "En el transcurso de 200.000 años, un clima seco probablemente llevó a la selección natural a favorecer la evolución de un aparato de masticación más eficiente y poderoso en la especie".
La cantera principal de Drimolen se halla a 6 km de Sterkfontein, otro yacimiento arqueológico relavante.
La profesora Leece dijo que era notable que el P. robustus apareciera aproximadamente al mismo tiempo que nuestro antepasado directo, el Homo erectus, tal como lo documenta un cráneo de H. erectus infantil que el equipo descubrió en el mismo yacimiento de Drimolen en 2015.
"Estas dos especies enormemente diferentes, el 'H. erectus' con sus cerebros relativamente grandes y dientes pequeños, y el 'P. robustus' con sus dientes relativamente grandes y cerebros pequeños, representan experimentos evolutivos divergentes", dice Leece. "Si bien fuimos el linaje que ganó al final, el registro fósil sugiere que el 'P. robustus' era mucho más común que el 'H. erectus' en el paisaje hace dos millones de años".
En términos más generales, los investigadores creen que este descubrimiento sirve como advertencia para reconocer especies en el registro fósil. Téngase en cuenta que se ha descubierto una gran cantidad de especies humanas fósiles durante el último cuarto de siglo, y muchas de estas nuevas designaciones de especies se basan en una pequeña cantidad de fósiles en solo uno o unos pocos sitios en áreas geográficas pequeñas y rangos de tiempo estrechos.
Recreación de un artista de 'Paranthropus robustus' utilizando herramientas de pedernal.
"Creemos que la paleoantropología debe ser un poco más crítica sobre la interpretación de la variación de la anatomía como evidencia de la presencia de múltiples especies", precisa Strait. "Dependiendo de la antigüedad de las muestras fósiles, las diferencias en la anatomía ósea podrían representar cambios dentro de los linajes en lugar de evidencia de múltiples especies".
La codirectora del proyecto, Stephanie Baker (izquierda), de la Universidad de Johannesburgo, concluye: "Drimolen se está convirtiendo rápidamente en un punto de acceso importante para el descubrimiento de los primeros homínidos, y es también un testimonio de la dedicación del equipo actual a la excavación holística y el análisis de campo posterior. El cráneo DNH 155 es uno de los especímenes de 'P. robustus' mejor conservados que conoce la ciencia. Este es un ejemplo de lo que una investigación cuidadosa y a gran escala puede decirnos sobre nuestros ancestros lejanos".
Fuentes: phys.org | Universidad La Trobe | sci-news.com | timeslive.co.za | 9 de noviembre de 2020
El cráneo de dos millones de años perteneciente a la especie Paranthropus robustus.
En el Día del Padre, en junio de 2018, la estudiante de antropología Samantha Good estaba trabajando en una excavación en el conjunto de cuevas de Drimolen, en la llamada 'Cuna de la Humanidad', en Sudáfrica. Acababa de descubrir lo que parecía ser un diente canino que sobresalía del sedimento marrón suelto. Good siguió investigando hasta que encontró dos dientes más y un paladar parcial, y a continuación alertó a sus instructores.
“Creo que dije 'algo interesante está sucediendo'”, recuerda Good, estudiante de pregrado en antropología en la Universidad de Vancouver Island, en Columbia Británica, y que participa en una escuela de campo en el yacimiento de Drimolen. "Y, de hecho, fue algo muy interesante".
Angeline Leece, paleoantropóloga de la Universidad La Trobe, en Melbourne, Australia, vino a ver qué había encontrado la estudiante Good. "Creo que mi respiración se detuvo por un segundo", comenta la Dra. Leece. “Miré a Good y no dije nada. Pero ella vio mi cara y dijo: 'Sí, eso es lo que pensé'”.
La estudiante Good eventualmente se enteraría que había desenterrado un cráneo de dos millones de años de antigüedad que pertenecía a un Paranthropus robustus, nuestro primo humano ancestral de dientes grandes y cerebro pequeño. Es el espécimen más antiguo y mejor conservado que se ha encontrado hasta ahora de esta especie, la cual vivió junto con nuestro antepasado el Homo erectus y ambos pudieron haber competido por los recursos. El cráneo hallado proporciona la mejor evidencia de un antepasado de la humanidad que evolucionó para adaptarse a un clima cambiante, y que un equipo de investigadores ha detallado en la revista Nature Ecology & Evolution.
Foto: El cráneo reconstruido de DNH 155. (Jesse Martin y David Strait)
Hace unos dos millones de años se cree que esta zona de Sudáfrica experimentó un cambio climático caótico. El entorno regional se transformó desde condiciones húmedas y exuberantes a condiciones más secas y áridas. Para que una especie como el P. robustus pudiera sobrevivir en ese terreno probablemente habría necesitado masticar plantas duras. Pero el espécimen encontrado en la cueva de Drimolen no parecía encajar con lo que algunos científicos habían declarado anteriormente acerca de este pariente humano.
Etiquetaron el cráneo como DNH 155 y determinaron que pertenecía a un macho. Si bien se habían encontrado otros cráneos en Drimolen, estos pertenecían principalmente a hembras, y además este macho era más pequeño que los machos de P. robustus hallados en una cueva cercana, en Swartkrans, y que es 200.000 años más reciente que el yacimiento de Drimolen.
Las excavaciones se realizan en la cantera principal de Drimolen, a 40 km al noroeste de Johannesburgo.
Algunos científicos sugirieron que, dado que habían encontrado en su mayoría machos grandes en Swartkrans y en su mayoría hembras pequeñas en Drimolen, tales diferencias de tamaño podrían atribuirse al dimorfismo sexual o las diferencias físicas entre machos y hembras que se ven en distintas especies, como los leones con melenas. El argumento era que, más o menos, solo los machos vivían en Swartkrans y solo las hembras en Drimolen.
"Ahora, esa interpretación no me parece correcta", dice la Dra. Leece. "Lo que me parece, en cambio, es que tenemos machos y hembras en Drimolen, y machos y hembras en Swartkrans, pero los de Drimolen eran en general más pequeños".
Ese día en la cueva ella deslizó su dedo debajo de la tierra y sintió la gran cresta sagital de la parte superior del cráneo del P. robustus. Sin embargo, había tantos huesos dispersos del mimso que los excavadores tuvieron que utilizar un pegamento especial de conservación para porder adherir los mismos, junto con el sedimento adherido, para asegurarse de que no se perdiese nada.
Excavación del fósil DNH 155 en el campamento de campo después de ser retirado del sitio en un bloque.Crédito...Andy Herries, Arqueología de La Trobe.
La Dra. Leece y Andy Herries, un geoarqueólogo también en Universidad de La Trobe, sacaron el espécimen del suelo en un gran bloque de tierra y huesos y se lo entregaron a Jesse Martin, un estudiante de doctorado en la misma universidad, para que lo reconstruyera minuciosamente.
Después de unas semanas de pegar los huesos y aspirar con una pajita la tierra adherida, Martin pudo enseñar el cráneo manchado que estaba atrapado en el sedimento. DNH 155 estaba tan bien conservado que uno de los miembros de su equipo, David Strait, un paleoantropólogo de la Universidad de Washington, en St. Louis, comentó que tenía los conductos nasolagrimales intactos. Le dijo a Martin: "Este Paranthropus podría haber llorado".
Estudiantes de la escuela de campo de Drimolen tamizando sedimentos en busca de fósiles de pequeños mamíferos. (Foto: David Strait)
Además de ser más pequeño que los machos de P. robustus que vivían en Swartkrans, el cráneo DNH 155 indicaba que sus músculos masticadores no eran tan fuertes como los de aquellos. Martin dijo que las diferencias sugieren que DNH 155 y los otros P. robustus encontrados en Drimolen eran más pequeños, no porque fueran todas hembras, sino porque eran formas anteriores de la especie, es decir, pertenecientes a una población que aún no había sido sometida a las presiones ambientales que favorecían tamaños más grandes y músculos de mandíbulas más fuertes.
"Básicamente, no eran todavía esa enorme máquina de masticar y triturar en la que se convertirán más tarde", precisa Martin.
El cambio anatómico habría sido el resultado de una microevolución, un cambio evolutivo producido dentro de la especie. Tal cambio morfológico, dijeron los científicos, probablemente fue el resultado de la adaptación del P. robustus a un clima cambiante. Los miembros de la especie que pudieron cambiar, como consecuencia de lo anterior, a un suministro alternativo de alimentos sobrevivieron y transmitieron sus rasgos a su descendencia.
Amélie Beaudet (izquierda), paleoantropóloga de la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, y que no participó en el estudio, dijo que las conclusiones de este estudio alentarán a los científicos a reconsiderar algunas hipótesis previas sobre cómo y por qué los especímenes de P. robustus que pertenecen a la misma especie pueden verse de modo tan diferente.
"También es importante el hecho de que los autores del estudio no anunciaron que el hallazgo realizado pertenecía a una nueva especie de homínido fósil", afirma Marcia Ponce de León, paleoantropóloga de la Universidad de Zurich, en Suiza. "Lo que hicieron, en su lugar, fue plantearse la interesante pregunta de cómo una especie conocida cambió durante su evolución".
Debido a que la estudiante Good fue la que halló el cráneo DNH 155, se le otorgaron derechos de dedicatoria. Y, como quiera que el mismo era el "Fósil del Día del Padre", se lo dedicó a su padre, Ian.
Fuente: nytimes.com | miragenews.com | 9 de noviembre de 2020
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