¿Cómo nos hicimos bípedos?

25.03.2021

Cuándo los investigadores descubren restos fósiles de homininos extintos con una elevada capacidad craneal, esmalte dental grueso, caninos reducidos, bipedos y con asociación de útiles líticos, entre otros, es categorizado dentro del género Homo, es decir, humano.

De entre estas características, si hay alguna que ha suscitado un mayor debate entre la comunidad científica es el bipedismo, un tipo de locomoción basado en la marcha erguida sobre las extremidades posteriores, sobre su origen y las causas que motivaron a la adopción de la bipedia.

Si bien es cierto que no hay una teoría unitaria aceptada por la mayoría de la comunidad científica, que explique por qué unos primates habituados a la vida arborícola adoptan una locomoción bípeda, no es menos cierto que se han propuesto toda una serie de factores que pudieron posibilitar la aparición del bipedismo, centrados todos ellos en responder al por qué y no al cómo.

Estos son los factores propuestos:

  • Transporte: la liberación de las manos permite el transporte de objetos.

  • Armas y herramientas: la liberación de las manos permite el uso de armas y herramientas.

  • Alimentos vegetales, agua y crías: la liberación de las manos permite el transporte de alimentos vegetales, recogida de agua y transporte de crías.

  • Desplazamiento en busca de comida: la desaparición de los bosques e imposición de la sabana, debido a la crisis climática, obligó a los homínidos a caminar largas distancia en busca de alimentos.

  • Obtención de alimentos procedentes de arbustos: Una postura erguida permite la obtención de los alimentos en arbustos.

  • Obtención de semillas: Una postura erguida y liberación de las manos permite la obtención de semillas.

  • Obtención de provisiones para el grupo: la liberación de las manos y una locomoción más eficiente permite la acumulación de provisiones alimenticias para el grupo.

  • Termoregulación: un postura erguida implica una menor superficie expuesta a los rayos solares y a refrescarse mejor por evaporación que una postura cuadrúpeda.

  • Visión por encima de los arbustos: la postura erguida permite ver por encima de los arbustos, hecho crucial en un medio dominado por la sabana.

  • Vida acuática: una postura erguida permite un mejor desarrollo de actividades acuáticas.

Para finales del Mioceno (23 ma - 5 ma) se registró un enfriamiento que se agudizó hace 2,5 millones de años y que afectó al clima de África. Las corrientes de aire frío y menos húmedo en verano perjudicaron los bosques tropicales del este del continente y favorecieron a la extensión de los espacios abiertos de sabana. A esto se añade la deriva continental, producida durante el Mioceno, que conllevó la conformación de la gran falla del Rift. Todo ello dio como resultado la elevación de África oriental con la formación de cadenas montañosas, las cuales impedían que los vientos alisos, mezclados con los procedentes del atlánticos, descargaran como lo habían venido haciendo hasta el momento, lo que produjo un desecamiento del este del continente africano y la expansión de los espacios abiertos de sabana. Las cronología de este acontecimiento coincide con las proporcionadas por la biología molecular para la separación entre homínidos y póngidos.

No obstante, no debemos entender el bipedismo como una consecuencia directa del cambio climático, pues se conocen homíninos bípedos previos a esta crisis climática. Lo que posiblemente pasó fue que aquellas especies primates predispuestas para la bipedestación se adaptaron mejor a los espacios abiertos generados por los cambios climáticos, viéndose también favorecidos por el comportamiento social y cooperativo.

La hipótesis para la adopción del bipedismo establece que los primeros hominidos se moverían por un medio desbrozado, es decir, manchas boscosas pequeñas diseminadas en un medio abierto, alternando la vida arbórea y terrestre, como evidencian la morfología ósea y dental.

Ejemplo de medio desbrozado
Ejemplo de medio desbrozado

Hasta ahora solo se ha hablado del por qué, pero ¿cómo pasamos de una locomoción cuadrúpeda a una bípeda?. Si observamos a varios niños que esten aprendiendo a andar podremos observan un patrón: desplazamiento vasculante → desplazamiento no vascular con brazos a la altura del pecho, de esta formas las escápulas mantienen la columna vertebral en el tramo torácico, y, con el vientre abultado hacia fuera como consecuencia del mantenimiento de la pelvis hacia arriba por parte de la musculatura adbominal. Esto ocurre porque la musculatura del eje axial, aquella situada en torno a la columna vertebral es inmadura.

Un par de meses después del inicio de la locomoción y una vez la musculatura del eje axial madura, los brazos dejan de estar a la altura del pecho y pasan a cumplir su función en la locomoción y la tripa entra hacia dentro, lo que quiere decir que los adbdominales cumplen su función de interconectar la pelvis con la columna. Por tanto, en la locomoción bípeda es más importante la columna vertebral (eje axial) que la pelvis, pues es la responsable de más del 60% de los impulsos en la marcha.

MUSCULATURA  COLUMNA VERTEBRAL
MUSCULATURA COLUMNA VERTEBRAL

El patrón de locomoción actual proviene del patrón denominado "onda ondulante", se trata de un movimiento ondulante en el plano frontal, típico de reptiles. En nuestro caso, la locomoción bípeda se trata de un movimiento ondulante pero en el plano transversal, produciéndose rotación de la columna.

PATRÓN ONDA ONDULANTE
PATRÓN ONDA ONDULANTE

¿Qué cambio tuvo que producirse para que fuera posible la locomoción bípeda? Para responder a ello existen dos teorías principalmente:

1. Hipótesis de Washburn: establece que el bipedismo, iniciado en la pelvis, se debe a una mutación al azar que produjo el desplazamiento de los iliones, lo que produjo una ventaja adaptativa en un nicho concreto con reproducción diferencial de aquellos con la mutación.

Pero esta teoría presenta una serie de inconvenientes:

  • La función no ha provocado el giro, es decir, el hecho de que suponga una ventaja no va a provocar su giro, si no que es el sistema nervioso central el que tiene que encontrar la utilizad de la locomoción.
  • Si existe competencia entre la locomoción bípeda y otro tipo de locomoción, el tipo de pelvis seleccionada por la selección natural sería aquella más competente para el tipo de locomoción predominante del momento, en este caso la locomoción cuadrúpeda y por tanto la pelvis simiesca. Si se produce un giro de los iliones y la locomoción bípeda no es la locomoción hegemónica, dicho giro se revertiría al no ser útil. Esto choca con la teoría actual que dice que la locomoción bípeda se da en un entorno arborícol
  • Si comparamos la biomecánica de ambas locomociones ¿el balanceo en la locomoción del chimpancé se debe realmente a la posición dorsal de los iliones, y por tanto incapacidad del glúteo medio, que no permite mantener el cuerpo en el plano axial o es debido a la columna vertebral?Al tener un patrón cruzado, adelantamiento del miembro inferior contrario al miembro superior adelantado, se espera que la rotación entre la pelvis y el tórax sea la misma pero contraria. En humanos esta rotación se produce en un etapa llamada desfase y en los chimpancés en una llamada fase, por lo que se esperaría de los chimpancés tuvieran un patrón homólogo, avanzarán unilateralmente, y no un patrón cruzado.

¿Por qué ocurre esto? La respuesta está en que el chimpancé vascula, es decir, se inclina hacia el lado que apoya, no manteniéndose en el eje axial debido a que la columna no se puede gestionar en su punto central. Al inclinarse, por biomecánica se produce una rotación del lado contrario (patrón cruzado). Los chimpancés tienen incapacidad para caminar bípedos porque no pueden mantener la columna en el eje longitudinal debido a que no es su locomoción principal y porque las fibras que tienen entorno a la columna vertebral son solo de un 32% (los humanos tenemos un 70%) del tipo 1, tipo de fibra que se debe tener para mantener la columna en dicho eje.

Las fibras del tipo 1 son esenciales para la locomoción bípeda porque funcionan como un punto de anclaje cuando estamos apoyados sobre un solo pie, momento más crítico de nuestra locomoción, por tanto pasamos a tener dos puntos de apoyo, uno en el pie y otro en la parte torácica de la columna. Los chimpancés no tienen este segundo apoyo al disponer de muy pocas fibras de este tipo, lo cual es compensado con la vasculación, principal causa de la incapacidad de estos para la bipedestación.


2. Hipótesis neuro - plástica: esta hipótesis establece que la flexión hacia adelante de los ilíacos no es una causa de la bipedestación, sino que es una consecuencia del cambio del tipo de fibra muscular en el eje axial. ¿Por qué cambio el tipo de fibra? El bipedismo está presente en todos los primates aunque sea de manera auxiliar, simplemente adoptamos un patrón auxiliar como primario y esto solo puede ocurrir en una etapa temprana del desarrollo, cuando los huesos son altamente plásticos.

¿Cómo cambiamos este patrón? La imitación reiterada de un comportamiento bípedo hizo que se modificaran las fibras musculares que rodeaban la columna vertebral, hecho que sabemos científicamente que puede ocurren en una etapa temprana. Toda vez que el comportamiento bípedo de esa comunidad (o comunidades independientes) alcanzase una masa crítica suficiente entre sus miembros como para que dicho comportamiento se "viralizase" en la norma social, el proceso, a partir de entonces, apenas se tomaría entre 1 y 3 generaciones en modificar las estructuras nucleares: tronco, pelvis y fémur, siendo plenamente funcionales para operar en tierra firme conservando rasgos arborícoras.

Las neuronas espejos pueden influir en el programa genético; los humanos estamos predeterminados genéticamente para la bipedia, pero en circunstancias especiales, cuando la crianza es en entornos cuadrúpedos, se llega a modificar la situación y la cuadrupedia pasa a ser la locomoción principal.

Por tanto, si adoptamos el patrón neurológico de la bipedestación, nos tenemos que dotar de un cuerpo apto para la bipedestación, lo que implica que el sistema neural modifica plásticamente el sistema músculo-esquelético: se modificaron las fibras del tipo 2 al tipo 1, pasando a tener un puesto de apoyo estable por la musculatura abdominal y pasamos de un torax tipo campana a un torax tipo tonel.

Este periodo temporal tan corto también responde a la cuestión sobre progresividad o simultaneidad. En resumen, la pelvis cambio de una vez, y de forma simultánea durante los primeros años de vida con el patrón neural bípedo operando a pleno rendimiento en todos los infantes de la comunidad al mismo tiempo.

En conclusión, la plasticidad fenotípica junto con la variabilidad de patrones posturales disponibles en la ontogénesis temprana fueron los factores que brindaron la posibilidad de transitar rutas motoras alternativas a las que geneticamente tenían predefinidas nuestros ancestros prebípedos. En ello, el potente estimulo de la imitación del comportamiento bípedo, por parte de unas crías inmersas en bipedismo, supuso el catalizador para la transformación de la costumbre en norma y la norma en biología. 

Escrito por: Alba Delgado