Por Yulán Úbeda · Vocal de Investigación de la APE
Gómez-Robles, A., Hopkins, W. D., and Sherwood, C. C. (2014). Modular structure facilitates mosaic evolution of the brain in chimpanzees and humans. Nat Commun, 5.
En esta sección queremos hacernos eco de publicaciones en revistas científicas cuyos autores, o parte de ellos, son españoles. Contactaremos con ellos para que nos comenten, a través de una entrevista, los aspectos más relevantes de sus estudios, así como algunas curiosidades.
En esta ocasión contamos con la investigadora Dra. Aida Gómez-Robles, primera autora, junto a William D. Hopkins y Chet C. Sherwood, del artículo Modular structure facilitates mosaic evolution of the brain in chimpanzees and humans, aparecido recientemente en la revista Nature Communications.
Permíteme una brevísima introducción a tu artículo para nuestros lectores: El estudio analiza cómo se relacionan entre sí las distintas áreas del cerebro entre chimpancés y humanos. Y como era de esperar, habéis encontrado áreas similares heredadas del ancestro común y otras diferentes surgidas durante las respectivas historias evolutivas. Concluyendo que los factores más importantes que determinan su variación, son las interacciones entre regiones adyacentes que varían de manera coordinada. Mientras que las partes separadas pueden evolucionar de manera independiente de otras regiones. Los resultados de este trabajo indican que el cerebro es capaz de responder de manera flexible a determinadas presiones selectivas y que ello da lugar a un patrón de evolución en mosaico por el que distintas adaptaciones cerebrales han aparecido en distintos momentos de nuestra historia. ¿Hay algo más que quieras comentar/puntualizar para hacer más claro tu estudio a nuestros lectores?
Nuestro trabajo intenta abordar uno de los debates clásicos en neurociencia evolutiva, que se centra en si la evolución del cerebro de los mamíferos es fundamentalmente el resultado de los cambios de tamaño cerebral y de cambios alométricos asociados (es decir, el cerebro completo evoluciona de manera coordinada), o si el cerebro es mucho más “flexible” y distintas áreas pueden cambiar independientemente de las demás (en mosaico). Nuestro artículo no estudia el origen o la identidad de esas áreas, sino la manera en la que interaccionan, es decir, si la variación en cada una de esas áreas depende de la variación en las demás.
¿Cuáles son los resultados más significativos que le gustaría resaltar de este estudio?; ¿eran esperados?
El resultado más importante es que, dentro de cada especie, cada región cerebral presenta un grado de independencia muy alto de las demás, lo que permite que cada una de estas regiones pueda responder a determinadas presiones selectivas sin producir grandes cambios en las otras regiones del cerebro. En otras palabras, eso significa que los cerebros de humanos y de chimpancés (que seguramente son los más similares a los de los primeros homínidos) son muy flexibles a nivel evolutivo.
¿Qué diferencias/innovaciones se han introducido en este estudio en comparación con otros ya existentes?
Nuestro trabajo se diferencia de otros en tres puntos fundamentales. Primero, se centra en la comparación entre chimpancés y humanos con la pretensión de hacer inferencias sobre la evolución cerebral en los homínidos fósiles. Segundo, evaluamos la variación dentro de cada especie para entender cómo esos cambios intraespecíficos pueden influenciar la formación de nuevas especies. Tercero, combinamos herramientas metodológicas que vienen de campos muy distintos, como la neurociencia (resonancias magnéticas estructurales) y la paleoantropología (reconstrucciones 3D y morfometría geométrica).
Comentaba anteriormente que determinadas presiones selectivas hacen que el cerebro sea capaz de responder de manera más flexible. No obstante, la identificación de esos factores selectivos requieren un entendimiento más profundo, más allá de aquellos aportados por la antropología y la neurobiología. ¿Cuáles crees que podrían ser las direcciones futuras para obtener una explicación completa en relación a este aspecto?
Esa es la gran pregunta. A pesar del gran desarrollo que está viviendo la neurociencia en los últimos años, la realidad es que aún sabemos muy poco de la relación que existe entre determinadas variaciones anatómicas y variaciones en el comportamiento. Por lo tanto, aunque desde la neuroanatomía comparada o desde la paleoneurología se puedan descifrar ciertos cambios anatómicos, aún nos queda mucho para saber cómo se relacionan con aquellos comportamientos que pueden conferir ventajas selectivas. Actualmente hay grandes proyectos en marcha tanto en Europa como en EEUU que están dedicando muchísimos recursos a intentar descifrar el funcionamiento del cerebro humano incorporando distintas perspectivas (anatómicas, histológicas, moleculares, funcionales, bioinformáticas…), y seguramente muchos avances importantes vendrán por ahí.
En tu estudio concluyes que ambas especies (chimpancés y humanos) son especialmente flexibles debido a la independencia relativa de sus distintas áreas. No obstante, el grado de plasticidad del cerebro humano resulta especialmente interesante ¿Puedes comentarnos algo más en relación con este aspecto?
Este trabajo no habla sobre plasticidad cerebral, sino sobre capacidad de evolucionar (algo que inglés se denomina “evolvability” y que no sé si alguien se ha atrevido a traducir al español). La plasticidad se refiere a los cambios cerebrales que se producen a lo largo de la vida de un individuo, mientras que la “capacidad de evolucionar” se refiere a cambios que se dan a lo largo de generaciones y que, si se mantienen en el tiempo, dan lugar a nuevas especies. La plasticidad en sí también puede evolucionar, y esa es la línea de investigación en la que estoy trabajando ahora.
Además de este estudio anatómico planteas la necesidad de analizar el componente genético de los individuos estudiados para poder entender también cuál es el papel sobre las variaciones anatómicas que nos acabaron por convertir en lo que somos ahora. ¿Os estáis dedicando a ello?
Sí, estamos utilizando métodos de genética quantitativa para entender cuál es el componente genético de la variación cerebral. Estos métodos, sin embargo, no estudian los genes en sí. Lo que estudian es la similitud entre individuos relacionados (padres e hijos, hermanos, abuelos-nietos, etc.) para estimar qué parte de la variación total se debe a los genes compartidos.
Tal y como habéis hecho en vuestro estudio, una de las maneras para tratar de averiguar qué transformaciones ha experimentado el cerebro durante la evolución humana consiste en comparar este órgano de nuestra especie con el de los chimpancés, el ser vivo al que nos une un parentesco más estrecho, y del que nos separamos hace unos 5,5-7 millones de años. No obstante, hay otra especie igualmente cercana a nosotros como son los bonobos (un “primo-hermano” de los chimpancés cuyas líneas evolutivas se diferenciaron entre sí hace unos 2,5 millones de años).
Supongo que sería interesante también hacer un estudio comparado con esta especie. ¿Crees que se encontrarían resultados diferentes, respecto a los obtenidos en chimpancés?
A nivel de anatomía general, los cerebros de chimpancés y bonobos son muy parecidos. Sin embargo, esta similitud contrasta fuertemente con las diferencias de comportamiento entre las dos especies: los chimpancés tienen un comportamiento muy agresivo y dominado por los machos, mientras que los bonobos son mucho más pacíficos y matriarcales. Nuestro estudio es anatómico, así que una comparación con cerebros de bonobos probablemente no cambiase mucho los resultados. Pero otro tipo de comparaciones (a nivel molecular, celular, histológico…) sí que podrían ofrecer diferencias. Al fin y al cabo, las diferencias comportamentales de chimpancés y bonobos residen en diferencias cerebrales incluso si, como decía antes, aún no entendemos las relaciones exactas entre anatomía y comportamiento.
El estudio ha sido llevado a cabo en 189 chimpancés alojados en el Yerkes National Primate Research Center (YNPRC) en Atlanta, Georgia y en la Universidad de Texas MD Anderson Cancer Center (UTMDACC) en Bastrop, Texas. Aunque tu estudio en principio no sea altamente invasivo, los chimpancés alojados en este tipo de centros en ocasiones son sometidos a investigaciones biomédicas y en todos los casos están sujetos a condiciones severas de cautividad que incluyen el aislamiento social, privación sensorial, cautividad prolongada o separación maternal entre otras. Créeme que no pretendo incomodarte al respecto en relación con tu investigación. Pero me gustaría saber ¿que opinión te merece? ¿Crees que el avance de la ciencia justifica este tipo de usos? ¿En algún momento te has planteado este tipo de cuestiones en relación a tu investigación?
Sí, claro que me preocupa este tema. Como antropóloga, el estudio de los chimpancés me parece indispensable para aprender sobre nosotros mismos, pero no creo que la búsqueda del conocimiento científico lo justifique todo. Creo que la sociedad está intentando encontrar la solución a este problema, aunque quizás desde posturas demasiado extremas que no tienen en cuenta su complejidad. Uno de los factores a considerar es que existen chimpancés en cautividad como resultado de programas desarrollados en el pasado y que no hay una salida inmediata para esta situación. En mi opinión, el reto es maximizar el valor científico de estas poblaciones de chimpancés, mejorando al mismo tiempo sus condiciones de vida y garantizando su bienestar.
Hace apenas un año (en Octubre de 2013), con un estudio basado en dentición, sorprendiste a la comunidad científica al retrasar en miles de años el momento (500.000 años antes de lo que se creía) de la separación entre neandertales y homo sapiens. Ahora, has vuelto a situarte en la cresta de la ola de la Paleoantropología internacional con esta nueva investigación en la que planteas que el cerebro de chimpancés y humanos es especialmente flexible y adaptable debido a la independencia relativa de sus distintas áreas. ¿Cuál de las dos investigaciones te resulta más interesante a nivel científico? ¿Y cuál más reconfortante a nivel personal?
Tanto a nivel científico como a nivel personal, el estudio de la evolución cerebral me parece uno de los temas más interesantes en los que un investigador puede trabajar. El estudio de los dientes fósiles es importante para entender posibles escenarios evolutivos, pero nuestro cerebro es lo que nos define como especie y lo que nos diferencia de otras especies con las que tenemos una relación evolutiva estrechísima. Como recién llegada al campo de la evolución cerebral, me fascinan también las implicaciones filosóficas y sociales que están inevitablemente unidas al estudio del funcionamiento de nuestro cerebro.
¿Te planteas continuar esta línea de investigación? ¿Cuáles serían ahora los aspectos que te gustaría abordar, o crees que se deberían abordar?
Sí, espero seguir con esta línea de investigación y combinarla con el análisis de la evolución cerebral de los homínidos fósiles, de la que tenemos una evidencia indirecta consistente en la anatomía endocraneal. Actualmente estoy explorando cuáles son los cambios anatómicos que han hecho que nuestros cerebros sean especialmente plásticos y “moldeables” ante diferentes influencias ambientales, y ese es el tema en el que espero centrarme en un futuro próximo.
Al “hilo” de este asunto, has cambiado las campañas de excavación por el trabajo de laboratorio. Los que nos dedicamos a la investigación, sabemos que la mayor parte de trabajo viene dedicada al análisis y procesamiento de los datos, más que al trabajo de campo. No obstante, ¿Ahora que no lo realizas, lo echas de menos?
Lo echo de menos en parte. En general me gusta más el trabajo de laboratorio que el de campo, pero la verdad es que tener la oportunidad de trabajar en el campo y desconectar una temporada no viene nada mal…
¿Cuál fue tu motivación (o tu mentor) para dedicarte a estudiar evolución humana? ¿Y cuál ha sido el desencadenante para que redirijas tu interés hacia la evolución cerebral?
Mi interés en la evolución humana está fundado en una enorme curiosidad por entender la singularidad de nuestra especie. Creo que esa curiosidad viene de lejos, pero nunca pensé que fuese posible ganarse la vida como antropóloga. Empecé a considerar en serio esa opción cuando empecé a colaborar en el Laboratorio de Antropología de la Universidad de Granada y, posteriormente, cuando pude incorporarme al equipo investigador de Atapuerca para realizar mi tesis doctoral. La cuestión de la evolución cerebral me había interesado siempre y, tras terminar mi tesis, me di cuenta de que si no iniciaba esa línea de investigación como postdoc, seguramente no lo iba a hacer nunca. Además, seguramente también se dieron las circunstancias profesionales y personales adecuadas para que me plantease ese cambio.
Durante años colaboraste con el equipo del Centro Nacional de Investigación sobre Evolución Humana (CENIEH), en Burgos, especializándose en la evolución de los dientes. Igualmente, imagino que el trabajar en el laboratorio de Neuroanatomía Evolutiva del departamento de Antropología de la Universidad de George Washington, es una experiencia muy enriquecedora.
Sin duda. Todas las experiencias son enriquecedoras y me considero muy afortunada por haber podido trabajar en diferentes instituciones haciendo cosas muy distintas. El contexto científico y social es muy diferente en EEUU y en Europa, y adaptarse a esos diferentes contextos es siempre un reto, pero también es enriquecedor a nivel intelectual y personal.
Dada la difícil situación que atraviesa la investigación en nuestro país, ¿Estarías dispuesta a volver a investigar a España cuando acabes tu estancia en EEUU?
Estaría encantada, pero dudo que sea posible. No es sólo que los recursos y los medios sean tan escasos, sino que la endogamia de la ciencia española hace que los pocos recursos disponibles no siempre se inviertan de la forma más eficiente o justa. Si a eso se le suma la cantidad de investigadores que han salido de España en los últimos años y que están esperando una oportunidad para volver y el estancamiento total del mercado laboral científico, el panorama no es precisamente esperanzador.
