Nuestros predecesores: evidencias fósiles de la historia

evolutiva

IEI – Lleida5 Noviembre 2008

Nieves López Martínez Universidad Complutense de

Madrid

Hace millones de años nuestro planeta húmedo y caliente empezó a enfriarse; las sabanas tropicales se extendieron y nuestros predecesores comenzaron a caminar sobre dos patas. Hemos aparecido en la Tierra muy recientemente y no lo vimos, pero tenemos una herramienta capaz de remontar el tiempo: la Geología

Cuando miramos las rocas, como cuando miramos al cielo, estamos mirando al pasado.

Biólogos, paleontólogos y naturales de una región coinciden en distinguir las mismas especies.

El registro fósil, sin embargo, no ofrece ningún rastro del bestiario de antiguas culturas

Nuestra cultura...

Orden de aparición

Génesis 1 Génesis 2 Astrofísica, Geología, Paleontología

principio cielo, Tierra, tinieblas, aguas cielo y Tierra Cuerpos celestes, Galaxias 1º luz (día), tinieblas (noche) plantas, antes de que naciesen

en la Tierra, antes de la lluvia Estrellas, Sol Planetas, Tierra; Luna

2º firmamento (cielo); división de las aguas sobre y bajo él

una fuente regó la tierra baldía, árida y seca

Océanos

3º tierras emergidas y mares; plantas con semillas y frutos

con el lodo formó Dios al hombre (al varón, Adán)

tierras emergidas

4º cuerpos celestes; sol y luna; estrellas

le colocó en un jardín creado desde el principio

plantas y animales marinos

5º ‘reptiles’ acuáticos y aves; peces

animales terrestres y aves (compañía semejante a él)

plantas y animales terrestres

6º animales terrestres, animales domésticos; hombre y mujer

En ellos, Adán no encuentra su compañía; Dios le duerme y le quita una costilla

aves

7º cese, obra acabada. con la costilla forma la mujer. hombres y mujeres.

El tiempo geológico se mide en millones de años

Eras geológicas:periodos estables separados por cambios bruscos

La evolución y los fósiles

útiles para todo propósito: a favor y contra el darwinismo

Así postuló Darwin la evolución de las especies

cambio morfológico gradual

antepasadocomún

extinciónpor competición

diferenciaciónprogresiva

separación arbitraria entre

“especies” puramente artificiales

el darwinismo asumía que los linajes de organismos evolucionan de forma lineal, gradual y continua

La evolución del caballo en Norteamérica es tan compleja como otras

Así se muestra la evolución en el registro fósil

aparición súbita de tipos de organismos ya diferenciados

extinción no causadapor competición

largos periodos sin modificación

diversificación por radiaciones súbitas

especies y clados bien diferenciados

En la evolución de los Primates vemos

esa misma pauta

periodos de relativa estabilidad con cambios menores

extinción ajena a la competición

rápida radiación de nuevos grupos, ya diferenciados en origen

no se registra ningún posible antepasado común único

Martin, 2004

Se necesita una nueva síntesis evolutiva

2000 - Trends in ecology and evolution, 15: 27-32

¿Qué queremos decir con cambios evolutivos “menores” y “mayores”?

cambiomenor

cambiomayor

ENTRE pares de especies HERMANAS

Las semejanzasmorfológicas y las genéticas pueden ofrecer imágenesdispares.

Dos especies de ranas difieren mucho más en su genomaque dos especies de primates

La Teoría Evolutiva debe conciliar lo que nos encontramos en la Biosfera

y lo que encontramos en el Registro Fósil

En ambos casos se estudian los diseños corporales, elhabitat y el ambiente…

La edad y la duración de loslinajes, la conocemos sólo por el Registro Fósil

¿Qué nos dice nuestro (escaso) registro fósil?

Australopithecus afarensisy A. africanus Paranthropus aethiopicus, P. boisei y P. robustus

Homo habilis, H. rudolfensis, H. ergaster, H. erectus y H. heidelbergensis

H. rhodesiensis, H. neanderthalensis y H. sapiens

reconstruyendo nuestro registro fósil

Seguramente hay nueve taxones más…

más antiguo

más reciente

Wood (2000)

Seguramente hay nueve taxones más…

más antiguo

más reciente

Y siguen apareciendo másespecies de humanos:

Homo georgicus ...Dmanisi (Georgia), 1.8 Ma

Homo floresiensis ...

continuará ....Flores (Indonesia), 0,012 Ma

Homo cepranensis ...Ceprano (Italia), 0,8 Ma

esfuerzos la mayoría de las veces, sin éxito

¿Cuánto cuesta encontrar un fósil humano?

laboriosas excavaciones

Extraer y transportar toneladas de sedimento

que será lavado, tamizado, tratado, concentrado y seleccionado grano a grano

Atapuerca, Sima de los Huesosextracción del sedimento al exteriordesde la Sala de los Cíclopes próxima a la Sima, a unos 500 m de la entrada de Cueva Mayor.

Lavado y tamizado del sedimento en el campo

¿qué es lo que obtenemos, después de todo?

Algunos fósiles de grandes vertebrados

Muchos fósiles de pequeños vertebrados

Rarísimos fósiles de homínidos

en Atapuerca (Sima de los Huesos)

“pre-neandertales” de 0,4 MaHomo heildelbergensis

cráneo AT-404 “Miguelón”

reconstruir el parentesco entre organismos...

Neanderthal

H.ergasterH.erectus

+H.sapiens

reconstruir el parentesco entre organismos......es una tarea interminable

Diferentes datos (anatómicos, moleculares, etc.) a menudo indican diferentes relaciones de parentesco.

H.ergasterH.erectus

Neanderthal+

H.sapiens

una hipótesis filogenética no indica “filiación”

La relación de “antepasado” a “descendiente” (como la de padres a hijos) no puede demostrarse.

Únicamente se puede obtener una probabilidad de ello.

“A single fossil can fundamentally change

the way we reconstruct the tree of life”.

B.Wood, 2002

Taung, 3 mya

Toumai6 mya

Reconstruir la vida de nuestros antecesores

Laetoli, Tanzania

Cenizas volcánicasdatadas en 3,5 Ma

huellas de doshomínidos

bípedosjunto a una rica fauna

bípedos desde hace 6 millones de años

Huella del pie de homínidos bípedos del Plioceno medio (3,5 Ma.), Laetoli (África oriental)

Dos alternativas de explicar la marcha bípeda de los homínidos de Laetoli

con balanceo lateral del cuerpo con balanceo lateral de la pelvis

Laetoli, Tanzania, hace 3,5 Malos primeros homínidos bípedos

Brusco aumento del tamaño corporal hace 2 Ma

Lento aumento del tamaño cerebral

y = 2004,5x-0,0502

R2 = 0,3856

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

100100010000100000100000010000000

log (tiempo, años BP)

volu

men

cra

neal

(cm

3)Homo erectus Homo heidelbergensis neandertalmodernos Flores hominin

tiempo

tam

año

del c

ereb

ro

Durante muchos años se creyó lo contrario: se supuso que el aumento del cerebro había precedido a los demás cambios anatómicos.

Así se contaba la evolución humana en Europa hacia 1920 basada en el falso fósil de Piltdown (UK)

(en la Universidad Complutense lo hacía el prestigioso Prof. Obermaier)

cráneo de humano moderno

mandíbula de orangután

articulación entre ambas piezas, rota

frente y caraimaginariamentereconstruídas

Somos diferentes…

2,5-0,6 Ma

800-100 ka

100-30 ka

30-3 ka

lenguajecon leyesgramaticalesy filogenia

transmisión de conocimientos de forma no biológica (ni sangre, ni genes, ni contacto)

arte y tecnología

El centro de origen de los homínidos...

“Si los orígenes de homínidos ocurrieron rápidamente, seguidos de rápida expansión, como parece probable, puede ser tan inútil buscar un centro de origenespecífico y localizado para los homínidos como lo es para cualquier otro grupo.” (Brunet et al., 1995, Nature, 378:273-274)Hallazgos de

homínidos primitivos en Africa

Sudáfrica

Tanzania

Kenya

EtiopiaTchad

Modelo de la historia biogeográfica de las especies, simétrico en el tiempo.

“...la regla general esun incremento gradual en número, hasta alcanzar su máximo y entonces, más pronto o más tarde, el grupo gradualmentedisminuye”

(Darwin, 1859, ch. 10) gradualorigen /especiación

tiempo

espacio (tamaño del área / de la población)

expansión ydispersión

disminucióny contracción

extincióngradual

Modelo simétricode la historia de una especie (Jenkins, 1994)

rápidoorigen /especiación

tiempo

espacio (tamaño del área / de la población)

aparición /expansión

disminucióny contracción

extincióngradual

Modelo asimétricode la historia de una especie (López-Martínez, 2003)

La historia biogeográfica de las especies es frecuentemente asimétrica en el tiempo

“Hay razón para creer que la completa extinción de las especies de un grupo es generalmente un proceso más lento que su producción”

(Darwin, 1859, ch.10)

Mirazón & Foley, 2004

Arbol incorrecto, que supone expansión gradual de Homo hace unos 2 millones de años.

Los hallazgos de Swisher et al. (1994), Huffman (2001), Larick et al. (2001) y Zhu et al. (2004) muestran una expansión rapidísima

Mirazón & Foley, 2004Swisher et al. 1994; Huffman 2001

Larick et al., 2001Zhu et al. 2004

Cuanto más conocemos el registro fósil de nuestro linaje, más documentamos su rápida expansión.

¿Viviremos también una lenta extinción?