Caminar erguidos: la historia de un hueso que giró y cambió nuestra especie

Pero ¿cómo consiguió la evolución remodelar una estructura tan compleja? Un nuevo estudio liderado por científicos de Harvard ha revelado dos cambios genéticos que fueron fundamentales para rediseñaron nuestra pelvis y permitieron a nuestros ancestros convertirse en bípedos capaces de recorrer el planeta. Los resultados acaban de publicarse en la revista 'Nature'.

«Lo que hemos demostrado aquí es que en la evolución humana hubo un cambio mecánico completo. No hay una situación paralela a eso en otros primates», explica Terence Capellini, profesor y director del Departamento de Biología Evolutiva Humana de Harvard y autor del estudio. «La evolución de características novedosas, como la transición de aletas a extremidades o el desarrollo de las alas del murciélago a partir de los dedos de sus antepasados mamíferos, suele implicar transformaciones drásticas. Aquí vemos que la transformación que los humanos hicieron lo mismo, pero de forma gradual».

Los científicos sabían desde hace tiempo que la pelvis humana es única entre los primates. En chimpancés, bonobos o gorilas, el hueso superior de la cadera, llamado ilion, es alto, estrecho y orientado de adelante hacia atrás, como una fina cuchilla que sirve de anclaje a potentes músculos para trepar. Sin embargo, en los humanos, ese hueso se ha rotado hacia los lados para formar una especie de cuenco -de hecho, 'pelvis' proviene del latín y significa 'cuenco' o 'recipiente'-. Ese ensanchamiento proporciona puntos de inserción a los músculos que nos permiten mantener el equilibrio cuando cambiamos el peso de una pierna a otra al andar o correr.

Hasta ahora, lo que no se entendía era cómo la pelvis llegó a adoptar esa forma. El nuevo trabajo responde a esa incógnita: la evolución la transformó en dos grandes pasos.

El primero de esos cambios fue un giro inesperado en el modo de crecer del hueso. Normalmente, los huesos largos se forman a partir de cartílago en placas de crecimiento que se alinean en el eje longitudinal. Ese cartílago se osifica más tarde para convertirse en hueso.

En los humanos, en las primeras semanas de desarrollo embrionario, el ilion también sigue esa pauta inicial. Pero alrededor del día 53, algo sorprendente ocurre: la placa de crecimiento se reorienta de manera perpendicular, girando 90 grados.

El resultado es que, de golpe, el hueso se acorta en altura y se ensancha lateralmente. «No me lo esperaba en absoluto -reconoce Capellini-. Pensaba en una progresión paso a paso: primero acortarlo y luego ensancharlo. Pero la histología reveló que en realidad dio un giro completo, haciéndolo bajo y ancho al mismo tiempo».

El otro gran cambio evolutivo afectó al momento en que el hueso empieza a osificarse. En la mayoría de huesos, el centro de osificación aparece en mitad del eje y desde ahí se expande hacia los extremos. En los humanos, en cambio, el ilion inicia este proceso en la parte posterior, junto al sacro, y lo hace de forma radial.

Lo más llamativo es que la osificación interna se retrasa unas 16 semanas respecto al patrón habitual. Esto permite que el cartílago mantenga su forma de cuenco mientras crece, cambiando radicalmente la geometría de la pelvis. «Embrionariamente, a las diez semanas ya tienes una pelvis», resume Capellini.

La investigación no se detuvo en la anatomía. El equipo combinó técnicas como multiómica unicelular y transcriptómica espacial para identificar los mecanismos moleculares detrás de estos giros evolutivos. Así, encontraron más de 300 genes implicados, pero tres destacaron por su papel central: por un lado, SOX9 y PTH1R, que controlan la reorientación de la placa de crecimiento; y RUNX2, que regula el retraso en la osificación.

La importancia de estos genes quedó clara al relacionarlos con enfermedades humanas. Por ejemplo, mutaciones en SOX9 provocan displasia campomélica, una condición en la que los huesos de la cadera son anormalmente estrechos y sin ensanchamiento lateral. Mutaciones en PTH1R causan síndromes que también se asocian a caderas estrechas.

«Esto nos muestra que el ensanchamiento del ilion humano es muy sensible al control de SOX9 y a la señalización de PTHrP a través de PTH1R», concluye el artículo.

Los autores sugieren que el primer gran cambio, la reorientación de las placas de crecimiento, apareció cuando los homínidos se separaron de los simios africanos, hace entre 5 y 8 millones de años. La pelvis habría seguido siendo un foco de innovación evolutiva durante millones de años, sometida además a nuevas presiones como el llamado «dilema obstétrico»: la necesidad de mantener una pelvis suficientemente ancha para parir bebés de gran cabeza y hombros, pero lo bastante estrecha para caminar y correr con eficiencia.

El retraso en la osificación, creen los investigadores, pudo haberse consolidado hace unos 2 millones de años, coincidiendo con la aparición del género Homo. De hecho, el registro fósil respalda esta hipótesis: el Ardipithecus de hace 4,4 millones de años ya mostraba rasgos incipientes de pelvis humana, aunque aún conservaba adaptaciones para trepar. En el Australopithecus afarensis -la especie de la célebre Lucy, que vivió hace 3,2 millones de años- el ensanchamiento de las caderas estaba más marcado, en línea con un bipedalismo más habitual.

«Todos los homínidos fósiles desde ese momento vieron aumentada su pelvis de un modo distinto al de cualquier otro primate anterior», asegura Capellini. «El crecimiento del tamaño cerebral que se produjo después no deben interpretarse en un modelo de aumento como el de chimpancés u otros primates. El modelo es lo que ocurre en humanos y homininos: un nuevo modo de hacer la pelvis».

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El estudio refuerza la idea de que la evolución funciona como un proceso acumulativo más que como un salto brusco. Primero aparece una «estructura mínima viable» que permite una nueva función (en este caso, la postura erguida), y después se ajusta y perfecciona para optimizarla.

«Este tipo de procesos explica cómo, sin grandes revoluciones genéticas, se pueden producir pequeños cambios que se van acumulando gradualmente y pueden producir resultados evolutivos muy significativos a lo largo del tiempo», señala para el SMC José-Miguel Carretero Díaz, profesor titular de Paleontología en el departamento de Ciencias Históricas y Geografía de la Universidad de Burgos (UBU) y director del Laboratorio de Evolución Humana de la UBU.

Por su parte, Juan Manuel Jiménez Arenas, profesor titular del departamento de Prehistoria y Arqueología de la Universidad de Granada, indica: «Aunque el bipedismo, por su singularidad dentro de los primates, se ha considerado una característica íntimamente unida a la historia evolutiva de los humanos, muchos de los mecanismos que subyacen a este complejo cambio (que ha afectado a todas las partes de nuestro cuerpo) permanecen ocultos. Sin embargo, estudios como este contribuyen de forma sólida a ampliar el conocimiento sobre nuestra particular locomoción».

Como escriben los autores, «el bipedalismo representa una adaptación en mosaico, ensamblada progresivamente a través de cambios estructurales y funcionales». En otras palabras, el viaje de nuestros ancestros hacia el bipedalismo no fue un salto repentino, sino una construcción paciente en dos grandes pasos: primero, un giro en la forma de crecer; luego, una alteración en el ritmo del hueso. Dos innovaciones que nos dieron la base para caminar erguidos… y, con ello, para ser humanos.