Los humanos nos maravillamos de nuestros grandes cerebros, que nos han convertido en los animales más avanzados del planeta. Pero hacerlos funcionar requiere mucha energía. Un nuevo estudio sugiere que pagamos un gran precio por ser tan inteligentes. A lo largo de nuestra evolución, los seres humanos se debilitaron en relación con otros primates, cambiando los músculos por el cerebro.

Con un volumen medio de 1.400 centímetros cúbicos, nuestros cerebros son tres veces más grandes que los de nuestros primos evolutivos más cercanos, los chimpancés. Aunque los investigadores debaten por qué nuestros cerebros son tan grandes, una cosa es segura: el cerebro es un órgano costoso. Nuestro cerebro gasta el 20% de nuestra energía cuando estamos en reposo, más del doble de lo que gastan los chimpancés y otros primates. En la década de 1990, los investigadores británicos Leslie Aiello yLeslie Aiello y Peter Wheeler propusieron lo que llamaron la hipótesis del tejido caro, argumentando que el sistema digestivo humano, que utiliza una gran cantidad de energía para metabolizar nuestros alimentos, se había reducido considerablemente para ayudar a pagar ese precio.

Para ver qué otras compensaciones podrían haberse producido, un equipo dirigido por Philipp Khaitovich, biólogo del Instituto Asociado CAS-MPG para la Biología Computacional en Shanghai, China, observó los perfiles de uso de energía de cinco tejidos diferentes en cuatro especies animales. Tres de los tejidos se encontraban en el cerebro: la corteza prefrontal (implicada en la cognición avanzada), la corteza visual primaria (que procesa el sentido de la vista) y la corteza cerebelosa (clave para el control motor). Los otros dos tejidos eran el riñón y el músculo del muslo. Las especies animales del estudio fueron humanos, chimpancés, monos rhesus y ratones, cuyos tejidos se muestrearon poco después de su muerte.

En lugar de medir el uso de la energía directamente, los investigadores utilizaron un indicador indirecto llamado metaboloma: el conjunto de pequeñas moléculas, o metabolitos, que alimentan los tejidos vivos o forman sus estructuras, incluyendo aminoácidos, grasas, azúcares, vitaminas y otros compuestos. El equipo detectó unos 10.000 metabolitos diferentes en cada tipo de tejido y comparó las diferencias metabólicas y genéticas entre estos diversos animales, utilizando una muestra de 14 individuos de cada una de las cuatro especies. Como informan hoy los investigadores en PLOS Biology, las diferencias en los perfiles del metaboloma entre los ratones, los monos y los chimpancés no eran mayores que las diferencias genéticas relativamente pequeñas entre ellos, lo que significa que la evolución probablemente no había alterado de forma significativa ninguno de sus tejidos. Tampoco había pruebas de cambios evolutivos significativos en el riñón humano o en la corteza visual o cerebelosa.

Por otro lado, el perfil del metaboloma de la corteza prefrontal humana estaba dramáticamente alterado con respecto al de otros primates: Utilizando la división entre el ser humano y el ratón (hace 130 millones de años) y entre el ser humano y el mono (hace 45 millones de años) como líneas de base, el equipo calculó que el metaboloma había evolucionado cuatro veces más rápido que el del chimpancé en los aproximadamente 6 millones de años transcurridos desde la división de las líneas humana y del chimpancé. (Las diferencias genéticas entre las dos especies, en cambio, son de sólo un 2%).

Este resultado no fue sorprendente, dadas las montañas de pruebas de la mayor destreza cognitiva del cerebro humano en comparación con el de otros primates. Pero lo que sí sorprendió al equipo fueron las diferencias en los perfiles del músculo esquelético de los primates y de los humanos: el metaboloma humano había evolucionado más de ocho veces más rápido que el de los chimpancés desde que las dos especies tomaron caminos evolutivos distintos.

Para asegurarse de que esta disparidad no se debía simplemente a las diferencias en el entorno y la dieta, el equipo expuso a los monos a algo parecido al estilo de vida humano moderno. Los investigadores tomaron 12 monos macacos y los dividieron en dos grupos de seis cada uno. Un grupo fue colocado en jaulas individuales y solitarias para limitar el ejercicio que podían hacer, y fue alimentado con una dieta cocinada rica en grasas y azúcares; el segundo grupo fue colocado en jaulas solitarias pero alimentado con una dieta normal de alimentos vegetales crudos. Cuando se comparó a estos 12 sujetos con un grupo de control de 17 monos alimentados con dietas normales y a los que se les permitió retozar al aire libre en grupos familiares, las diferencias en sus metabolomas fueron mínimas y no superaron el 3% de los cambios metabólicos detectados en los humanos. Esto descarta explicaciones dietéticas o ambientales para las diferencias, concluyen los investigadores.

Por último, el equipo realizó una prueba clave: comparar la fuerza de macacos, chimpancés y humanos. Aunque estudios anteriores muy limitados habían sugerido que los humanos eran la especie más débil si se tenía en cuenta el tamaño del cuerpo, no se habían realizado comparaciones sistemáticas. Así que los investigadores idearon un experimento en el que macacos, chimpancés y humanos tenían que tirar de un peso ajustable con toda su fuerza, utilizando los músculos de los brazos y las piernas (ver vídeo). Los monos y los chimpancés estaban motivados por su deseo de conseguir una recompensa alimenticia, mientras que los humanos -entre los que había cinco jugadores universitarios de baloncesto y cuatro escaladores profesionales- estaban motivados por las exhortaciones de los investigadores a dar lo mejor de sí mismos en la competición. El resultado: Los humanos demostraron ser, de media, sólo la mitad de fuertes que los otros dos primates.

El equipo admite que aún no está claro por qué las diferencias en el metaboloma entre los humanos y otros primates conducen a una fuerza muscular más débil; cuando los investigadores examinaron las posibles diferencias estructurales entre el músculo del muslo de los chimpancés y el de los humanos, no encontraron ninguna, dejando como explicación más probable las diferencias aún desconocidas en el uso de la energía. Y aunque los investigadores advierten que las diferencias entre los humanos y otros primates podrían deberse en parte a los diferentes niveles de motivación al tirar de las pesas, la consistencia de los resultados indica que los humanos son efectivamente más débiles en general. Los científicos plantean la hipótesis de que la evolución paralela de cerebros más grandes y músculos más débiles en el linaje humano puede no haber sido una coincidencia, sino que se debe a una «reasignación» de recursos energéticos entre ambos tejidos. La idea de esta compensación «es una hipótesis muy simple», dice Khaitovich, «pero en la evolución las explicaciones simples suelen ser las mejores.»

Aiello, que ahora es presidente de la Fundación Wenner-Gren para la Investigación Antropológica en la ciudad de Nueva York, dice que la investigación reciente ha sugerido que «las compensaciones energéticas relevantes para la evolución del cerebro son más complejas» de lo que ella y Wheeler habían sugerido originalmente en su hipótesis del cerebro frente al intestino, y que «este trabajo demuestra otra posible compensación entre los requisitos metabólicos del cerebro y el músculo esquelético.»

Sin embargo, Aiello y otros investigadores creen que los humanos no sólo se debilitaron, sino que empezaron a utilizar sus músculos de formas diferentes que requerían menos fuerza en general, por ejemplo, para la carrera de resistencia durante la caza u otras actividades, una idea que ha sido defendida por Daniel Lieberman, antropólogo de la Universidad de Harvard.

Lieberman dice que el nuevo trabajo «es muy bueno e interesante», pero no se cree su sugerencia de un intercambio de cerebro contra músculo durante la evolución humana. «Los humanos son menos fuertes que los chimpancés, pero no creo que seamos menos atléticos», afirma Lieberman. Así, sostiene que los humanos seguían utilizando una gran cantidad de energía muscular, pero la aplicaban a tareas que mejoraban su supervivencia a largo plazo en lugar de a hazañas de fuerza bruta. Con nuestros cerebros más grandes e inteligentes, dice Lieberman, los humanos idearon formas de ser más eficientes energéticamente, convirtiéndose en cazadores más eficaces, aprendiendo a cocinar nuestra comida y compartiendo los recursos entre grupos más grandes. En otras palabras, en el sorteo evolutivo, a veces la victoria es para el más inteligente y no para el más fuerte.

(Crédito del vídeo: Kasia Bozek)