En 1995, los investigadores Leslie Aiello y Peter Wheeler apuntaron una posible explicación al hecho de que los humanos tengamos un cerebro tan grande y costoso en comparación a otras especies. Durante la evolución, especulaban, había habido una especie de compensación entre el desarrollo de nuestro aparato digestivo y el crecimiento del cerebro. A medida que habíamos empezado a cocinar con fuego y a aprovechar de manera más efectiva los nutrientes, nuestros antepasados habían ido teniendo estómagos e intestinos sucesivamente más pequeños a cambio de un cerebro que consumía más recursos.
La idea, conocida como hipótesis del
"Tejido Energéticamente Costoso", era atractiva y sencilla, así que enseguida se hizo popular, pero no había ningún estudio que la analizara sistemáticamente. Un equipo de la Universidad de Zurich, liderado por la española
Ana Navarrete, ha pasado los últimos años diseccionando y catalogando los cerebros y vísceras de decenas de especies de mamíferos para ver si esta regla se cumplía. El resultado
lo acaban de publicar en Nature y
desmiente esta relación en los mamíferos, pero habrá que seguir estudiando el caso particular de los primates. El estudio apunta, además, otras interesantes ideas sobre la relación entre masa encefálica y acumulación de grasa corporal. Hablamos con Ana Navarrete para que nos dé más detalles.
Pregunta. ¿Tener un cerebro como el nuestro es demasiado caro energéticamente?
Respuesta. Nuestro cerebro resulta excepcionalmente caro porque es excepcionalmente grande. Además, en comparación con otros tejidos, el tejido nervioso consume mucha energía. En recién nacidos, en los que el cerebro aún está en desarrollo, consume un 60%. En adultos, nuestro cerebro consume una quinta parte de la energía que producimos diariamente y, con ello, consume lo mismo que toda nuestra musculatura en estado de reposo. Es decir, 1,3 kilos de cerebro están consumiendo lo mismo que 27 kilos de músculo (en un hombre de 65 kilos). Para hacerse una idea de lo costoso que es el cerebro humano en comparación con cerebros de otras especies, en chimpancés “sólo” consume un 13%, en otros mamíferos más pequeños como el ratón doméstico un 8.5% y en el mamífero medio 5%. Podríamos decir sin mucho margen de errar que nuestro cerebro es el órgano más caro que existe.
P. Se ha pasado dos años diseccionando animales, ¿cuántos han analizado y cuáles son las conclusiones?
R. He diseccionado alrededor de 450 animales. Estos procedían mayoritariamente de museos, que reciben donaciones de instituciones zoológicas o de guardas forestales. En el estudio sólo incluimos 191 especímenes, pertenecientes a 100 especies de mamíferos, incluyendo 23 especies de primates. Uno de los objetivos de este estudio era probar la validez de la Hipótesis del Tejido Energéticamente Costoso (expensive-tissue hypothesis). Esta hipótesis predice que, para aumentar el tamaño del cerebro y poder mantener este órgano, hay que reducir gastos reduciendo el tamaño de otros órganos. Así, la energía ahorrada se puede invertir en aumentar el tamaño del cerebro. Hasta nuestro estudio, la hipótesis había sido testada utilizando mediciones de órganos de diferentes fuentes, nunca del mismo individuo, en varios grupos animales. Los resultados de estudios anteriores contradecían la hipótesis en algunos grupos y la defendían en otros, pero su validez estaba pendiente de la aparición de datos morfológicos completos en un gran número de especies.
P. ¿Entonces es errónea la hipótesis de que "sacrificamos" tripas a cambio de cerebro?
R. Con nuestras 100 especies, hemos demostrado que no existe ninguna correlación negativa entre cerebro y digestivo. Tampoco pudimos encontrar ninguna correlación negativa entre cerebro y otros órganos “caros”, como son el corazón, el hígado o los riñones. Estos resultados indican que la Hipótesis del Tejido Energéticamente Costoso no es válida en mamíferos. Aún así, hay que tener en cuenta que esta hipótesis fue originalmente propuesta para explicar el aumento del tamaño del cerebro en nuestro linaje. No podemos descartar que, aunque en el resto de los mamíferos la hipótesis no explique cómo otras especies desarrollaron cerebros más grandes, ésta pueda aún explicar cómo ocurrió en nuestra historia evolutiva. En todo caso, encontramos algo muy interesante desde el punto de vista energético: animales que tienen cerebros grandes tienen reservas de grasa (tejido adiposo) pequeñas, y viceversa.
P. Poniendo un caso concreto, ¿cuánto pesan el cerebro y los intestinos de un humano y un chimpancé comparativamente?
R. En un humano varón de 65 kilos de peso, el cerebro pesa 1.300 gramos y el digestivo 1.100 gramos. No tengo ninguna medición de chimpancés en los que cerebro y digestivo hayan sido medidos en los mismos individuos. En bonobos, tengo una hembra de 38 kilos de peso, con un cerebro de 370 gramos y un digestivo de 1.790 gramos (no fue incluida en los análisis porque no pudimos medir la grasa corporal). Es difícil comparar especies de distinto peso corporal, pero comparativamente, los humanos tienen cerebros más grandes y digestivos más pequeños.
P. ¿Cómo era esta relación cerebro-aparato digestivo en los 23 primates que estudiaron? ¿Se contradecía con lo visto en el resto de mamíferos?
R. En primates, como en mamíferos, no pudimos encontrar una correlación negativa entre cerebro y digestivo (total, estómago o intestinos). En comparación con los mamíferos en general, los primates son diferentes porque los que tienen cerebros más grandes tienen también digestivos grandes (en mamíferos no se observaba la correlación, sino una tendencia). Esto se debe, probablemente, a que todos nuestros primates eran animales que habían sido mantenidos en cautividad. Si pudiéramos corregir el efecto de la cautividad, probablemente observaríamos que no hay correlación.
P. ¿ Y qué relación hay entre tener un cerebro grande y las reservas de grasa?
R. Cerebros y grasas se relacionan de manera inversa. Esto es sorprendente, porque, aunque el cerebro es “caro”, la grasa es el tejido más “barato” de nuestro cuerpo. Sólo resulta costoso en términos de locomoción, ya que se necesita más energía para transportar un cuerpo con más grasa. La correlación entre cerebro y grasa refleja que el acumulo de grasas y las mayores capacidades cognitivas (asociadas a cerebros más grandes) son dos estrategias diferentes para la supervivencia y que estas estrategias normalmente son mutuamente excluyentes.
P. Si se cumple la regla de más cerebro-menos grasa en todos los casos, ¿por qué los humanos acumulamos más grasa que otros primates? ¿No es contradictorio?
R. Es cierto que los humanos tenemos mucha más grasa corporal que otros primates. En los chimpancés y los bonobos, la grasa corporal constituye un 3-10% del tamaño corporal. En humanos sin sobrepeso, la grasa corporal constituye un 14-26%, aunque existe gran variabilidad entre poblaciones humanas. Acumular grasa en el cuerpo y desarrollar cerebros más grandes para aumentar las capacidades cognitivas son dos estrategias que hemos podido compaginar porque hemos superados los costes asociados a incrementar la masa corporal debido a la grasa. Para otras especies de mamíferos, como aquéllas que se desplazan a cuatro patas o son arborícolas, pesar más significa tener que gastar más energía transportando ese peso. Nuestros ancestros consiguieron ahorrar energía en el transporte con el bipedalismo. En estas circunstancias, un incremento de peso supone aún un incremento de los costes de transporte, pero éste último es menos acusado que en animales cuadrúpedos. Aparte de los humanos, hay otras especies que han conseguido compaginar las dos estrategias: mamíferos acuáticos, como los cetáceos, tienen cerebros grandes y grandes cantidades de tejido adiposo. En estos animales el coste del incremento de peso es muy reducido debido al medio en el que viven.
P. Entonces, respecto a otros primates, ¿ahorramos energía poniéndonos de pie?
R. En comparación con otros primates, arborícolas o terrestre, el bipedalismo es una forma mucho más eficiente de transporte.
P. ¿Qué otros factores pudieron influir en el desarrollo de nuestro cerebro? ¿Cómo afectó el hecho de cocinar los alimentos, por ejemplo?
R. En la evolución de nuestro cerebro han jugado un papel otros factores relacionados con la energética. Primero, se incrementó la cantidad de energía a disposición del sistema gracias a un aumento en la calidad de la dieta (al incorporar grasas y proteínas naturales en la dieta), a la cooperación en la cría y la reducción de las fluctuaciones de los recursos disponibles mediante cultura. Segundo, se optimizó la energía disponibles reduciendo los costes de locomoción por bipedalismo y los costes de reproducción, aumentando la longevidad y alargando el periodo del desarrollo, por ejemplo.
Cocinar los alimentos entraría dentro de la categoría de estrategias que permitieron la reducción de las fluctuaciones de los recursos, ya que permitió que nuestros antepasados pudieran acceder a una serie de recursos no disponibles anteriormente, fuera porque sin ser cocinados eran demasiado difíciles de procesar o tóxicos. Recientemente, un estudio ha demostrado, que cocinar los alimentos permite una mejor asimilación de la energía contenida en la dieta. Dentro de la Hipótesis del Tejido Energéticamente Costoso, se considera que cocinar y la mejora en la calidad de la dieta permitió “liberar” el digestivo y redireccionar la energía ahorrada en digestión hacia un mayor tamaño del cerebro.
P. ¿También influyó la cooperación en la cría? ¿Cómo afectó la longevidad y la presencia de abuelos?
R. Eso afirman los estudios publicados por Karin Isler, que es coautora en este artículo. Karin demostró que la cooperación en la cría libera a la madre de parte del coste energético de reproducción, permitiéndole “fabricar” más crías, pero también permite aumentar y estabilizar la cantidad de energía que se pone a disposición de la progenie. Cuanta más energía en el sistema, más puede ser destinada a aumentar cerebro.
