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sábado, 14 de marzo de 2015

Compromiso entre la bipedación y el parto. Implicaciones en el ciclo de vida de la hembra.

Canal del parto en Pan, Australopithecus afarensis y Homo.

Salvo en el caso de los humanos, que precisan ayuda social, los mamíferos paren con bastante facilidad. El feto humano sigue para el parto una trayectoria curva para salir por delante de los isquiones, lo que le obliga a flexionarse y girar en la pelvis.

Se pensó que el origen de estas dificultades era el extraordinario desarrollo cerebral humano: los bebés humanos representan el 6,1% del tamaño del cuerpo de la madre en comparación con los bebés chimpancé (3,3%) y los bebés gorilas (2,7%).

Actualmente se cree que la verdadera razón de las dificultades del parto hay que buscarla en los cambios que la pelvis sufrió para facilitar la bipedación, un compromiso entre una pelvis lo suficientemente ancha para permitir el nacimiento de bebés con grandes cerebros, y lo suficientemente estrecha para una locomoción bípeda eficiente. De acuerdo con este modelo, las pelvis amplias aumentan el coste metabólico de la locomoción al requerir más fuerza de los músculos abductores que estabilizan la pelvis cuando se apoya una sola pierna (pero Whitcome, Miller y Burns, 2017; Cara M. Wall-Scheffler y Marcella J. Myers, 2017). La reducción de la altura de la pelvis, cerró la abertura del canal del parto. La solución a este problema incluye huesos craneales todavía blandos en el feto, nacimiento en un estado muy inmaduro, largo periodo de exterogestación y diseño de la cadera de la hembra menos forzado por la postura bípeda.

Este problema ya existía en el Australopithecus (DeSilva et al, 2017), y fue acrecentándose a medida que el cráneo fue creciendo. Sin embargo, las neandertales tenían un parto más fácil que las hembras de HAM (Weaber y Hublin, 2009)

Según Dunsworth et al (2012) la gestación humana tiene una duración comparable a la de los demás simios y los bebés humanos son superdesarrollados. Para él, el tamaño de la pelvis no es un problema para caminar ni para el nacimiento. La gestación se detiene porque la madre no es capaz de suministrar la energía necesaria.

Tamaño de la pelvis, gestación y tamaño del cerebro
Esta opinión es opuesta a la de la mayoría de los investigadores, que consideran la neotenia como una característica humana (Stephen Jay Gould, 1977). Después del nacimiento, continúan o surgen procesos ontogénicos que en los simios suceden en la matriz y el resultado es una infancia prolongada. Esto permitió el desarrollo de un cerebro extraordinariamente flexible. La selección natural pudo favorecer el nacimiento temprano pues permite que los bebés puedan aprender de la experiencia. Algunos científicos consideran que la anticipación del parto comenzó cuando el cerebro adulto de algún antecesor llegó a 850 cc (Homo rudolfensis, Homo ergaster). Robert D. Martin llama a esto el Rubicón cerebral. A partir de ese punto la evolución no tenía vuelta atrás y se iría acentuando la estrategia K.

Pero esta infancia prolongada convive con un destete temprano, sustituyendo la leche materna con preparados a veces facilitados por otros miembros de la familia además de la propia madre. Según Christopher W. Kuzawa y Jared M. Bragg (2012) el destete temprano, junto con la estrategia K no solo permitió en la hembra humana mantener el consumo energético de su ciclo de vida en una cuantía similar a la del resto de los mamíferos, sino que incluso permitió el alargamiento de su vida.

Anna G. Warrener et al (2015) han puesto a prueba experimentalmente la hipótesis obstétrica con un modelo dinámico.
De acuerdo con los resultados, la anchura de la pelvis no predice el coste mecánico de los abductores y hembras y varones son igualmente eficientes al caminar y correr. 
Por tanto, un canal del parto más amplio no aumenta el costo del aparato locomotor de la hembra. Esta conclusión implica buscar otras explicaciones a las dimensiones de la pelvis femenina.
  • Una posibilidad es que la selección haya favorecido pelvis estrechas para otros aspectos del rendimiento del aparato locomotor, tales como una reducción de lesiones o un aumento de la velocidad, pero estas explicaciones son poco probables.
  • Otra hipótesis es que la anchura de la pelvis se vea limitada por las exigencias de termorregulación. La amplitud de la pelvis varía ecogeográficamente y es más pequeña en poblaciones de latitudes bajas, bajando la masa corporal y minimizando la producción de calor. La capacidad obstétrica del canal del parto parece mantenerse en estas poblaciones gracias a un incremento del diámetro anteroposterior de la pelvis inferior.
  • La aparición de la agricultura puede haber exacerbado el dilema obstétrico, por la disminución de la estatura materna y el aumento del crecimiento neonatal y la adiposidad debido a los cambios en la dieta (Wells, DeSilva y Stock, 2012).
Hasta la pubertad, las pelvis femenina y masculina exhiben un dimorfismo sexual moderado. Con el inicio de la pubertad, las trayectorias ontogenéticas divergen sustancialmente, dando lugar a una rápida expansión de las dimensiones obstétricas de la pelvis hasta los 25-30 años. A partir de los 40, las hembras recuperan un modo de desarrollo similar al de los varones, lo que resulta en una reducción significativa de las dimensiones obstétricas. Esta trayectoria de desarrollo complejo está probablemente relacionada con los niveles de estradiol, lo que apoya la hipótesis de que la solución al dilema obstétrico no fue solamente evolutiva y adaptativa, sino que también interviene la plasticidad en el desarrollo como respuesta a factores ecológicos y nutricionales durante la vida de la hembra (Huseynov et al, 2016).

Recursos web


Anatomy of the Female Pelvis and Fetal Skull

sábado, 8 de marzo de 2014

Hipótesis acerca de las ventajas adaptativas de la bipedación

Cualquier teoría acerca del papel evolutivo de la bipedación debe explicar cuáles son las ventajas adaptativas que confiere o, lo que es lo mismo, en qué consiste el progreso en la explotación de los recursos ambientales que proporciona la postura erguida permanente.

Las sabanas (y más específicamente, las sabanas arboladas) son muy diferentes de los bosques tropicales en términos de productividad. Los bosques tropicales pueden contener cientos de especies de árboles por hectárea cuadrada, mientras que en las sabanas, la diversidad puede ser tan baja como una o dos especies, que producen un menor número de frutos. Las presiones selectivas son, por tanto, radicalmente diferentes y de ahí la importancia de conocer el entorno ecológico de los Hominini tempranos.

Propuestas “culturales”

Según Camilo José Cela Conde y Francisco Ayala, Dart nos proporcionó el pimer modelo firme de interpretación de lo que es un Hominini.
  • Darwin había propuesto que la bipedación surgió cuando nuestros ancestros, debido a un cambio en la forma de recoger alimento o a un cambio en las condiciones ambientales, pasaron a vivir menos en los árboles y comenzaron a hacerlo más en el suelo. La bipedestación pudo surgir para alcanzar los frutos de las ramas desde el suelo y sería una pre-adaptación a la bipedación.
  • Basándose en las propuestas de Darwin, Dart (1925) sostuvo que la bipedación y el uso de herramientas permitieron al Australopithecus africanus colonizar los nuevos ambientes de las sabanas abiertas en Sudáfrica, luego del enfriamiento del planeta. La utilización de sus manos para el asalto y la defensa permitió una reducción en los caninos. Estos elementos se apoyaron mutuamente (feed-back).
  • En 1965, Loring Brace elaboró una hipótesis lineal de la evolución de los Hominini, con estadios conectados gracias al rasgo compartido de la bipedación y el uso de herramientas.
    • Tuttle denominó a estas propuestas “hit’em where it hurst” (golpea donde le duele).
  • A finales de los sesenta se encontraron en África del Este fósiles Hominini muy antiguos, mucho más que cualquier herramienta conocida. Por este motivo, no podemos asumir los modelos de Dart y Brace.

Hipótesis “pre-culturales”

En 1965 Tobias había reconocido que la bipedación aparecía millones de años antes que la construcción de herramientas, la cultura. Si el beneficio de la bipedación no fue la cultura, ¿cuál pudo ser? Se han señalado muchos posibles beneficios.

Hipótesis de la sabana

En la década de 1960, cuando los enfoques ecológicos al estudio de la evolución humana fueron prosperando (Ardrey, 1961, 1976; Cole, 1965; DeVore y Hall, 1965; Howell y Bourliere, 1963; Howells 1962; Tanner 1981) se propuso que las sabanas proporcionaron las condiciones naturales para la evolución humana, identificada por la aparición de la bipedación. Los paisajes más abiertos y la disminución de los recursos alimenticios, obligaron a los Hominini a moverse a través de mayor diversidad de biotopos, con mayor exposición a los depredadores. 

En la segunda mitad del siglo XX, surgieron dos versiones de la hipótesis de la sabana:
  • Una versión representaba las sabanas como prados. La investigación ha demostrado que esta versión no es sostenible.
  • La otra, como entornos de mosaico de temporada, incluyendo un fuerte componente arbolado. Una cantidad creciente de información paleoecológica, proporciona apoyo convincente para esta versión (Pruetz, 2006; Pruetz y Bertolani, 2007)
Sin embargo, las recientes reconstrucciones de los entornos en los que vivían los Hominini tempranos parecen arrojar dudas sobre el grado en que estos biomas jugaron un papel significativo en la aparición del linaje humano (White, Asfaw et al, 2009; White, Suwa y Asfaw, 1994; WoldeGabriel et al, 2009). El descubrimiento de Ardipithecus ramidus a mediados de la década de 1990, asociado a vegetación cerrada y madera fósil llevó al cuestionamiento de la versión "pradera" de la hipótesis de la sabana, favoreciendo en cambio un escenario en el que los primeros Hominini y la bipedación surgieron en ambientes boscosos, antes de la propagación de las sabanas de pastizales (White, Suwa y Asfaw, 1994). Esto fue posteriormente apoyado por la reconstrucción paleoecológica de Orrorin tugenensis (Pickford y Senut, 2001; Senut 2006). Incluso se ha argumentado que algunos australopitecinos podrían haber vivido en los bosques (Rayner et al 1993).

Domínguez Rodrigo (2014) repasa las evidencias a favor de una hipótesis de sabana con fuerte componente arbolado:
  • Cerling et al (2010) y  Cerling, Wynn et al (2011), con base en el análisis comparativo de los isótopos del suelo en los paleobasins Awash y Omo-Turkana, han sugerido que Ardipithecus ramidus vivió dentro del bioma de sabana, con menos de un 25% de terreno cubierto por el arbolado.
  • En su publicación original, White, Suwa y Asfaw (1994) informaron de la presencia de abundantes semillas fosilizadas de Canthium. Esto podría indicar un bosque de sabana. Otra flora y fauna identificadas, pueden ser indicativas de un ecosistema de sabana de bosques en lugar de un bioma más denso o un bosque de ribera.
    • Según White, Ardipithecus ramidus está asociado inequívocamente con un bosque cerrado, lo que falsa la hipótesis de la sabana:
      • Aramis cuenta con uno de los mayores conjuntos faunísticos del Plioceno africano, que lleva un sello claro de arbolado. Las especies más sensibles y abundantes indican un entorno cerrado. Se prodigan la madera fósil y las semillas de árboles.
      • La morfología de manos, pies, extremidades y pelvis de Ardipithecus constituye un patrón esquelético funcional para la trepa, pero que habría limitado el desplazamiento bípedo por entornos abiertos. Los patrones de desgaste dental, la anatomía del diente y el aparato masticatorio indican el consumo de alimentos más suaves y menos abrasivos que el de cualquier otro Hominini. Los isótopos del esmalte se ajustan a condiones arbóreas.
    • En su respuesta, M. Domínguez-Rodrigo insiste en las dudas sobre el componente arbolado del paisaje de Aramis y recuerda que el entorno físico no se corresponde necesariamente con la anatomía. El patrón trepador de Ardipithecus puede ser una adaptación a una parte marginal del mendio ambiente. Por otra parte, aunque la dieta de Ardipithecus era relativamente blanda, su grado de  abrasión era más alto que el de la dieta de los chimpancés que viven en los bosques y su señal isotópica recuerda la de los chimpancés de sabana.
  • Los datos de fitolitos indican también un bosque semideciduo o sabana con arbolado (WoldeGabriel et al, 2009) y sugieren fuertemente que las gramíneas eran un componente muy importante de la vegetación en Aramis.
  • Los restos de Ardipithecus ramidus encontrados en Gona, estaban en asociación con fauna de sabana. Los análisis isotópicos indicaron que las dietas C4 eran más comunes que las dietas C3. Los isótopos del suelo, indican la presencia de una pradera arbolada. La mayoría de los paleosuelos en Gona en este período de tiempo son vertisoles, típicos de ambientes tropicales con bajas precipitaciones estacionales (Semaw et al, 2005; Levin et al, 2008).
  • Las reconstrucciones paleoambientales de las localidades con restos de Ardipithecus kadabba sugieren que aquellos Hominini se adaptaron a un mosaico de ambientes que iban desde el bosque cerrado y abierto a la planicie de pastizales (Su et al, 2009).
  • En Lothagam, la mayor parte de los taxones de macrofauna son típicos de las sabanas (Leakey et al, 1996). Los análisis de isótopos de carbono indican una combinación de plantas C3 y C4. La combinación de todos los indicadores paleoecológicos sugiere un bosque abierto a lo largo de un río (Leakey et al, 1996; Cerling, Wynn et al, 2011). Igualmente, en Woranso-Mille Hominini y algunos papiones expandieron su dieta incluyendo recursos C4 hace 3,76 Ma (Levin et al, 2015).
  • En Tugen Hills (Kenia), los depósitos sedimentarios donde apareció Orrorin tugenensis (Senut et al, 2000) contenían también abundancia de impala, lo que sugiere un bosque de sabana (Pickford y Senut, 2000) o un bosque estacional.
  • Toros Menalla (Chad), la localidad donde se encontró Sahelanthropus tchadensis, proporcionó una gran cantidad de información paleoecológica que indica que Sahelanthropus vivía cerca de un lago, pero no muy lejos de un desierto. La macrofauna es típica de sabana abierta. (Vignaud et al, 2002).
Por consiguiente, en todos los sitios con con restos fósiles de Hominini tempranos, los indicadores sugieren una combinación de plantas C3 y C4, mostrando un patrón de bosque estacional seco. La información disponible sugiere que los Hominini del final del Mioceno se adaptaron a varios entornos de temporada, algunos de ellos claramente reconstruidos como sabanas (por ejemplo, Toros Menalla). La asociación de Ardipithecus a bosque denso fue apoyada con la evidencia de una sola área fosilífera (Aramis), que es muy controvertida y proporciona datos para admitir escenarios de sabana alternativos (Cerling et al, 2010).

¿Por qué aparece la bipedación en un ambiente boscoso?

Yves Coppens (1983).
El bosque tropical al Este del Rift fue perdiendo espesor y la bipedestación fue desarrollándose gradualmente para el desplazamiento por el suelo, sin perder la capacidad de trepa. La tendencia creciente a la sustitución del bosque por espacios más abiertos de sabana supondría una presión selectiva hacia una bipedación cada vez más completa funcionalmente hablando. Y el resultado final del proceso, hacia los 3,5 Ma, sería el de unos seres bípedos que viven en la sabana que darán lugar a dos líneas de evolución diferentes basadas en distintas estrategias adaptativas, los gráciles y los robustos. Un millón de años más tarde esa divergencia se acentúa con el enfriamiento climático y la aparición de los australopitecos robustos extremos y los Homo. La explicación de Coppens tiene la ventaja de la sencillez. Los Hominini se habrían vuelto bípedos por razones estrictamente referidas a la propia locomoción, es decir, a la necesidad de desplazarse por el suelo del bosque abierto. Otros simios desarrollaron o retuvieron respuestas diferentes (el nudilleo). Esta teoría se conoce como East Side Story.

Para Kevin Hunt (1994, 1996), la postura bípeda fue favorecida porque permite recolectar fácilmente los frutos de los árboles bajos que predominan en los bosques africanos. Afirma que los rasgos de los hombros, manos y pies del Australopithecus afarensis le permitían colgarse de una mano mientras se sotenía de pie y se alimentaba con la otra (Postural Feeding Hypothesis).

Elaine Morgan y Alister Hardy defienden que los ancestros de los Hominini vivieron en un hábitat semiacuático (Teoría del Mono Acuático).

Cabe también la posibilidad de que la bipedación evolucionase para desplazarse apoyando los pies en las ramas de los árboles, de un modo parecido a como se desplaza el orangután.

Jonathan Kingdon no cree que debamos buscar un beneficio inmediato a la bipedación. Las variaciones anatómicas que facilitaron la bipedación pudieron derivar de la alimentación en cuclillas, utilizada por ejemplo por los babuinos en campo abierto. La pelvis se haría más flexible y la columna vertebral más vertical y las plantas de los pies más planas, los hombros y la parte superior del cuerpo, menos pesados.

¿Por qué se favorece la bipedación en un ambiente de sabana?

Para Elizabeth Vrba (1980), el cambio vegetacional (la sabana) es el factor desencadenante de la aparición de los Hominini.
Tuttle clasificó las propuestas relacionadas con la sabana:
  • “Schlepp”: Owen Lovejoy (Behavioral model, 1981) enfatiza la monogamia y la contribución de los machos al mantenimiento de las crías. A cambio de un acceso más regular a las hembras, los machos llevaron alimentos a las madres y a las crías. Para ello, liberaron los brazos. El componente selectivo marcó el desarrollo de la bipedación. Implica una especie de hogar-base.
    • El acusado dimorfismo sexual indica la inexistencia de parejas monógamas, lo cual va en contra de esta teoría.
    • Según Christopher Opie et al (2013) la monogamia en los primates surgió para evitar el infanticidio.
    • o Según Susana Carvalho et al (2012) los chimpancés se desplazan sobre dos extremidades en situaciones en las que necesitan monopolizar un recurso, debido, por lo general, a su escasez. Estando de pie sobre dos patas pueden permitirse acarrear mucho más de una vez, ya que sus manos quedan liberadas.
  • “Peeck-a-boo” (echa un vistazo) conducta vigilante, irguiéndose sobre las yerbas altas de la sabana.
  • “Trench coat”: exhibición fálica de los machos para atraer a las hembras (selección sexual).
  • “Tagalong”: (pégate a ellos) seguimiento de las manadas de herbívoros en sus migraciones por la sabana.
  • “Hot to trot”: (demasiado calor para trotar) sistema para perder el calor al quedar expuestos a la radiación solar en la sabana abierta. La bipedación brinda una mejor protección de los rayos solares (John Reader).
    • Peter Wheeler (Thermorregulatory model, 1991) lo denomina “Stand tall and stay cool” (ponte de pie y estarás más fresco). La pérdida del vello corporal proporciona una ventaja termorreguladora a un animal bípedo pero no a un cuadrúpedo del mismo tamaño, pues el aire cerca del suelo está más caliente. Además la sudoración, que elimina el calor, aumentó con la pérdida de pelo (pero Tomás Dávid-Barrett y Robin I.M. Dunbar, 2016)
    • Esto permitió a los Hominini bípedos subsitir con menos agua y permanecer activos en horas de máximo calor.
      • Alan R. Rogers et al (2004) examinaron las secuencias del gen MC1R, responsable de la pigmentación de la piel hallando que la variante para la pigmentación oscura se originó como mucho hace 1,2 Ma, coincidiendo probablemente con la pérdida del vello.
      • Alister Hardy y Elaine Morgan promueven la Teoría del Mono Acuático (AAT), según la cual la pérdida del vello corporal se produjo en una fase acuática de nuestra evolución. Se ha demostrado que esta teoría es incorrecta.
    • Según Graeme Ruxton y David M. Wilkinson (2011) la carrera de fondo precisa una eficiencia locomotora, una tasa de sudoración y un área de pelo similar a la de los humanos modernos. Solo a partir de Homo erectus los Hominini estarían adaptados a este tipo de carrera. La postura erguida no se adoptó por razones de termorregulación, pero una vez adquirida la pérdida de vello y la sudoración abundante se hicieron necesarias para el mantenimiento de la actividad al calor del día.
      • En 2011, Isabelle Dean y Michael Siva-Jothy renovaron una antigua teoría según la cual la pérdida del vello corporal tiene la ventaja adaptativa de detectar más fácilmente los parásitos.
    • Dennis Bramble y Daniel Lieberman defienden que correr pudo ser más importante que caminar para la evolución de la anatomía humana. El tendón de Aquiles, los arcos longitudinales de los pies, las piernas largas, los pies compactos, los dedos de los pies pequeños, la preparación de la rodilla para absorber impactos, los glúteos, la cintura larga, los hombros anchos, las glándulas sudoríparas, la pérdida de cabello, la respiración por la boca, tienen un papel reducido al caminar pero son necesarios para correr.
carrera de resistencia
Algunas adaptaciones a las marchas largas. Adam Benton.
  • “Two feet are better than four”: (dos pies son mejor que cuatro) la bipedia tiene un balance energético favorable a la hora de las marchas largas.
    • Esta propuesta es consistente con el importante número de adaptaciones que el humano muestra para la marcha a largas distancias y más teniendo en cuenta que este tipo de adaptaciones son raras en los animales (Lieberman y Bramble, 2007). Sin embargo, la evidencia arqueológica indica que los Hominini cazaban principalmente adultos y no animales ancianos o infantiles, que son los primeros en desfallecer en las persecuciones largas.
    • Herman Pontzer et al (2013) señalan que la marcha bípeda no es más eficiente que la cuadrúpeda.
Algunas de estas teorías exigen una bipedación funcionalmente distinta en machos y hembras, lo que no se muestra en ningún hominoideo.

Sarah J. Feakins et al (2013) han estudiado la aparición de las praderas en el Valle del Rift y la evolución de los pastos en los últimos 12 Ma. Identificaron un aumento de la biomasa C 4 entre 11-9 Ma. El aumento de biomasa C 4 no estuvo asociado a una expansión de pastizales, lo cual es un indicio de pastos C 3. Esto da lugar a uno modelo de un ecosistema de pastizales y árboles estacionalmente secos sustituido por pastos C 4. En los últimos 12 Ma, no existieron grandes bosques en el este de África.

Los pastos C4, más eficientes en condiciones de luz intensa y poca agua que los pastos C3.


PASTOS C3
PASTOS C4
Óptimo para enzima carboxilativa
20-25ºC
30-35ºC
Acumulación de materia seca
Baja
Alta
Reserva
Azúcares
Almidón

La aparición de pastos C4 es concordante con la de la bipedación. Los datos muestran que estas hierbas, entraron en proporción importante en las dietas de los Hominini (Lee-Thorp et al. 2003). Este recurso sería explotado por los Hominini, pero no por sus parientes cercanos.

Hipótesis de la topografía compleja.

Según Isabelle C. Winder et al (2013)Isabelle C. Winder et al (2015) los primeros Hominini vivieron en terrenos escarpados, variados tectónicamente, persiguiendo a sus presas por las laderas, usando las manos para agarrarse y saltando a dos patas para superar los desniveles.
La rama occidental del Rift Valley se formó hace unos 25 millones años. La formación de la grieta fragmentó la topografía, creando montañas, profundos valles y lagos. Esos nuevos y variados nichos podrían haber catalizado evolución de los primates y la especiación.


Hipótesis de la topografía compleja. Winder et al, 2015.

sábado, 6 de julio de 2013

Modificaciones anatómicas para la bipedación


Servirán a los paleoantropologos para determinar el grado de bipedación de los Hominini.

ELEMENTO MORFOLÓGICO
BÍPEDOS
CUADRÚPEDOS
Laberinto óseo
El laberinto óseo del oído interior humano consta de tres canales semicirculares, en ángulos rectos entre sí.
En los simios, el tamaño y proporciones son muy diferentes.
Foramen magnum y columna vertebral
Foramen magnum en la parte inferior y central de la base del cráneo (pero Ruth et al, 2016)
La columna aumenta de tamaño y se curva en S, para liberar tensiones y soportar mejor el peso:

Extremidades supeiores.
Se acortan pues ya no sirven para la braquiación arborícola ni para el nudilleo propio de los primates (chimpancé y gorila) que realizan un desplazamiento en el suelo utilizando las cuatro extremidades, aunque de un modo parcial.

Coxal (íleon, isquion y pubis)
Más ancho y robusto, por dos razones:
o    La cavidad acetabular articulada con la cabeza femoral deberá soportar el peso del tronco.
o    El ala del iliaco sirve para la inserción de los glúteos.
Una pelvis más ancha mejora la eficiencia locomotora al aumentar la longitud del paso (Hipótesis de Rak).
Esta modificación estrecha el canal del parto con lo que la fase de gestación ha de acortarse para que durante el nacimiento los huesos fetales no estén soldados y la cabeza de la cría sea deformable.
Es más corto para aproximar el centro de masas a las articulaciones de la cadera con el fémur.
Rosenberg y DeSilva, 2017.
Largo y estrecho
Glúteos
El glúteo mayor mantiene erguida la pelvis. Los glúteos medio y menoractúan como abductores de la pierna, estabilizando la cadera al dar cada paso. Su contracción desplaza el peso hacia el pie que está apoyado, equilibrando el cuerpo al caminar o correr.
Todos los glúteos actúan como extensores de la pierna. Para caminar erguidos tienen que balancear y ayudarse de los brazos para mantener el equilibrio.
Huesos de las extremidades inferiores.
Más gruesos. La movilidad articular se restringe tanto a nivel de la cadera como de la rodilla y el tobillo.
Las extremidades inferiores son más largas que las superiores.

Fémur
Se inclina hacia el interior. Las dos articulaciones proximales del fémur están más separadas que las articulaciones distales. Fémur oblicuo y más largo que en el resto de los primates.
Completamente recto. Para conservar el cuerpo erguido tienen que balancear el peso corporal de un lado a otro
Rodillas
Se cierran para poner recta la pierna. En la articulación del fémur distal con la tibia proximal se forma el ángulo bicondilar.
Flexionadas. Necesitan necesitan emplear fuerza muscular para conservar el cuerpo erguido
Pie
Actúa como una plataforma y tiene el dedo gordo alineado con los otros; durante el paso es el último en separarse del suelo.
El pie posee un arco longitudinal o bóveda plantar que amortigua la transmisión de peso al suelo y reduce los costos de energía (Stearne et al, 2016)
La parte media del pie es rígida y actúa como una palanca eficiente durante la fase de propulsión de la marcha bípeda.
Calcáneo robusto para soportar más peso.
El pie de los simios ha evolucionado para agarrar. El dedo gordo se halla en ángulo divergente con respecto a los otros dedos; todos los dedos están curvados.
La parte media del pie es móvil, lo que permite trepar mejor a los árboles.
Calcáneo grácil.

Susanne Lipfert et al (2013) han descrito la interacción específica entre los tobillos, las rodillas, los músculos y tendones en el movimiento de la pierna hacia delante, de manera que se maximiza el movimiento con el consumo de cantidades mínimas de energía.
Curvaturas de la columna vertebral y orientación del foramen magnum
Centro de gravedad

De izquierda a derecha,  huellas de chimpancé, humano actual y Hominini de Laetoli.



Adaptaciones anatómicas para la bipedación
Comparación de las extremidades inferiores
Comparación de las extremidades superiores

Evolución de los huesos largos de los Hominini.
Arriba: húmeros.
Medio: antebrazos.
Abajo: fémures.

Conferencias:
  • Steven Churchill.
    • Pelvic architecture of Australopithecus sediba and the genus Homo.
  • Jeremy DeSilva
    • Foot and ankle diversity in Australopithecus.
  • Matt Tocheri.
    • Insights into hominin bipedalism from Gorilla. 





Te puede interesar:

sábado, 30 de marzo de 2013

Morfología locomotora de los primeros Hominini

Huellas de Laetoli. National Geographic. Kenneth Garrett.

Se duda si los primeros Hominini se desplazaban mediante una bipedación desarrollada o si, por el contrario, mostraban una bipedación parcial, un estadio intermedio, con rasgos primitivos, con persistencia de formas de locomoción anteriores.
Dos son los rasgos morfológicos que pueden servir para dar una respuesta:
v  la forma de la cadera
o    Hay motivos de orden biomecánico que permiten pensar (Deloison) que la rotación necesaria del eje del cuerpo al enderezarse pasa por la pelvis y, por tanto, es muy posible que empezasen por esa parte del cuerpo las transformaciones que condujeron a la bipedación.
§  Del examen de los restos de las caderas de los Australopithecus de África del Este y de Sudáfrica, Poirier concluye que su pelvis contrasta fuertemente con la de los simios y se aproxima mucho a la humana.
o    Existe un consenso en que la evolución funcional de la cadera, y la locomoción, ha tenido lugar a través de cambios del ilio. Así que será, sobre todo, en el ilio donde haya que fijarse para comparar especímenes.
§  El ilio de los grandes simios africanos es mucho más largo y estrecho que el de los humanos. Ese ensanchamiento y acortamiento en nuestra especie es el resultado de la adaptación al bipedismo, de la necesidad de una inserción muscular diferente para lograr el equilibrio necesario en la postura erecta. En las hembras, la pelvis debe permitir el desarrollo completo del feto y su nacimiento de lo que se deriva una anatomía de la cadera diferente en las hembras y los machos, con diseños que podrían considerarse menos forzados por la postura bípeda en el caso de las mujeres.
o    Disponemos de dos pelvis de Australopithecus casi completas: AL 288-1 Lucy (A. afarensis) y STS-14 (A. africanus). El estudio realizado por Lovejoy y otros investigadores llega a la conclusión de que la morfología de la pelvis era ya en esos antiguos Hominini muy similar a la humana actual. Al tener los Australopithecus una capacidad craneal menor, el canal de alumbramiento podía ser más pequeño y por consiguiente las pelvis de las hembras estaría menos forzada por la contradicción entre bipedismo y parto.
§  La idea de que la pelvis muy ancha de los australopitecos les concede ventajas superiores a la hora de una locomoción bípeda ha sido negada por Christine Berge (1991). Parece que la locomoción deducible de la cadera de Lucy supone la presencia de un comportamiento en parte arborícola.
§  Kadanuumuu, hallado en 2005, es bípedo.


En humanos y Australopithecus, la superficie isquiática está inclinada cerca de su punto medio para facilitar la posición erguida y los tendones de la corva han sufrido una transformación para la bipedestación avanzada, mientras que son primitivos en el chimpancé y el Ar. ramidus.
Los tres ilios Hominini son verticalmente cortos y anchos en sentido horizontal, formando una escotadura ciática mayor que está ausente en Pan.
Un punto de crecimiento adicional en la espina ilíaca antero-inferior también está ausente en Pan.
De C. Owen Lovejoy. 2009.

v  la morfología de las extremidades inferiores. Los miembros posteriores también sirven para indicarnos si estamos ante un ser bípedo o cuadrúpedo. Se ha intentado vincular la mofología de la mano con la del pie, basándose en una supuesta influencia de la bipedación en el uso de herramientas o por el contrario en base a una bipedación causada por la necesidad de fabricar y usar herramientas. Sin embargo, parece que la bipedación y la fabricación y uso de herramientas evolucionaron independientemente (Teruo Hashimoto et al 2013)El conjunto de la tibia y el peroné, por un lado, y los huecos del pie, por otro, proporcionan ciertos indicios esenciales de cara a entender la biomecánica de la locomoción. El que sus articulaciones permitan una movilidad muy grande es algo que indica una estructura de los miembros inferiores apta para trepar. La bipedia exige, por el contrario, articulaciones más sólidas y capaces de soportar la distribución del peso en la postura erecta.

Pie de Ardipithecus ramidus. C. Owen Lovejoy. 2009.

o    En 1978 May Leakey y su equipo descubrieron en Laetoli las huellas dejadas por unos seres bípedos hace 3,6 Ma en una capa de cenizas expulsadas por el volcán Sadiman, humedecida por la lluvia y endurecida al secar al sol. Nuevas cenizas enterraron y preservaron las huellas. En otros niveles de Laetoli se encontraron restos de Australopithecus afarensis, por lo que se cree que las huellas corresponden a individuos de esta especie. La mayor diferencia entre la huella que deja el pie de un bípedo y la de un cuadrúpedo estriba tanto en el arco longitudinal, muy marcado en el humano, como en el dedo gordo, que se separa en sentido oblicuo en el chimpancé. Muchos investigadores aceptan estas huellas como pertenecientes a seres bípedos. Por el contrario, Yvette Deloison extrae la conclusión de que la huella de Laetoli muestra una forma intermedia entre chimpancé y humano. En cuanto al contorno, más parecida al chimpancé. Existen rasgos que permiten suponer la funcionalidad prensil del pie. En 2011 un equipo dirigido por Robin Crompton, utilizando la tecnología láser, comprobó que aquéllos individuos caminaban de forma totalmente erguida, impulsándose con la parte delantera del pie, como los humanos modernos. En 2011 Matthews, Breithaupt y Charles Musiba determinaron que había un conjunto de huellas de tres individuos y otro de un individuo que cargaba el peso en el pie izquierdo.
Huella de Laetoli

o    Little foot está formado por un astrágalo, escafoides, cuneiforme y parte de un metatarsiano. Procedente de Sterkfontein (Sudáfrica, 3,5-3 Ma) permaneció en una caja con otros huesos de cercopitecos durante quince años hasta que fue redescubierto por Ronald J. Clarke en 1994 y catalogado como Stw 573. Después, aparecieron hasta doce piezas más. Rastreando en la gruta de procedencia se identificó embebido en la piedra lo que parece ser el esqueleto más completo de un australopitecino. La morfología de Little Foot muestra una mezcla de rasgos simiescos y humanos. El pie sería, por lo que hace al talón, el de un bípedo que soporta el peso del cuerpo sobre sus pies. Pero la bipedia no estaría del todo desarrollada: Little Foot retiene en la parte delantera del pie la capacidad prensil necesaria para una vida arbórea. Para Tobias (1997) eso supone tener que aceptar que mientras el astrágalo había tomado el camino de la remodelación propia de la bipedia habitual, parte del escafoides, el primer cuneiforme y la base del primer metatarsiano no habían hecho lo propio y retenían aún rasgos simiescos. Estamos, pues, ante un estadio intermedio correspondiente a un sistema ecológico de bosque, con mosaicos de pradera intercalados, en el se produce la conversión evolutiva del pie adaptado a la vida arbórea, con un dedo gordo divergente y prensil, en una extremidad adecuada para la bipedia habitual. Otros paleoantropólogos consideran que la posición de dedo gordo del pie es muy similar a la de los humanos modernos.

Little Foot

o    Por lo que hace a África del Este, el yacimiento de Hadar (Etiopía) proporciona especimenes que indican cuál es la morfología del pie de los Australopithecus afarensis. En la serie 333 en donde se encontró a Lucy, se detectan rasgos intermedios que colocan la morfología del pie de Australopithecus afarensis entre la humana y la de los chimpancés. Tiene una antigüedad de entre 3,22-3,18 mda.
o    Un cuarto metatarso del pie izquierdo de afarensis en Hadar (AL 333-160 datado en 3,2 mda), informado en 2011 por Carol Ward, de la Universidad de Missouri, y otros colegas. La rigidez del arco del pie, es similar a la de los humanos modernos, en contraposición a los pies de los simios que son más flexibles para asirse a las ramas de los árboles

AL-333-160
Relaciones angulares en el metatarso.

o    OH8 de Olduvai (Tanzania) ha sido clasificado como Homo habilis y datado en 1,85-1,75 Ma (Patel el at, 2018). Deloison considera el pie funcionalmente moderno.
o    La proliferación de estudios que muestran la presencia de rasgos simiescos en el aparato locomotor de los Hominini más antiguos puede resultar una vía muerta para explicar la conducta de los primeros miembros de nuestra familia si se considera que, epistemológicamente hablando, la presencia de grados intermedios no tiene sentido evolutivo: la persistencia de rasgos primitivos, no es significativa. Existe un argumento fuerte a favor de la gradualidad del proceso adaptativo que condujo al bipedación, y es la presencia de los rasgos morfológicos intermedios entre los humanos y los chimpancés en tres seres tan separados entre sí como son los A. Afarensis de la serie 333 de hadar, Little Foot de Sterkfontein y OH 8 de Olduvai. Los rasgos simiescos son más acusados en los ejemplares muy antiguos que en el de Olduvai. Pero eso es precisamente lo que cabría esperar de un proceso de adquisición gradual de la bipedación. Parece dudoso, pues, que la presencia de etapas intermedias en una bipedia adquirida poco a poco vulnere los principios metodológicos de la teoría del vector direccional.
§  Susman y Stern aventuraron cómo fue progresando la bipedia:
·         Australopithecus afarensis y A. africanus: conducta parcial arbórea muy clara.
·         Paranthropus robustus: Bípedo completo que ha perdido la capacidad de trepar con agilidad.
·         Homo habilis: Bípedo por lo que hace a los pies, pero con unos dedos de las manos funcionalmente aptos para la trepa.
o    Kadanuumuu (Australopithecus afarensis), datado en 3,58 mda., era totalmente bípedo.


El vestíbulo del oído interno.

La conclusión de los estudios de Spoor y colaboradores sobre las estructuras vestibulares del oído establece que Homo ergaster/erectus sería de forma necesaria un bípedo completo, mientras que Australopithecus africanus, muestra un repertorio locomotor que incluye la bipedación optativa y la trepa arbórea. Homo habilis se asemeja más a los monos modernos que a simios o humanos; quizá pasara más tiempo sobre los nudillos o en los árboles que en posición bípeda.