Historias de cromosomas X y Y: La calvicie y la diversidad humana

Los eunucos ni padecen gota ni se quedan
calvos.
Hipócrates, Aforismos y Sentencias

Hipócrates. Busto por Peter Paul Rubens

Hipócrates, el padre de la medicina occidental, tenía buenas razones para interesarse en la pérdida del cabello ya que, según las imágenes que de él existen, sufría de los síntomas de lo que hoy en día conocemos como alopecia androgénica masculina o calvicie común.  Precisamente la observación de Hipócrates de que los eunucos no desarrollan calvicie fue una de las pistas para entender el mecanismo próximo de la pérdida de cabello.  En los años 1940s se demostró que la presencia de testosterona es necesaria para el desarrollo de la calvicie común.  Tal como lo notó Hipócrates, las personas castradas o con alguna disfunción en la producción de hormonas masculinas nunca desarrollan alopecia.

Ahora bien, para que se manifieste la calvicie es necesario también que la persona tenga predisposición genética.  Desde principios del siglo XX se observó que la tendencia a la alopecia se hereda principalmente por vía materna.  En otras palabras, un buen predictor de calvicie en un hombre es la presencia de la condición en los hermanos de su madre y en otros parientes por la rama materna.  En 2005 se identificó en el cromosoma X un gen que controla la manera en que los folículos de los cabellos interactúan con las hormonas masculinas, determinando así el desarrollo de la calvicie.  El cromosoma X de los hombres se hereda directamente de la madre, de manera que el descubrimiento del gen corroboraba la observación de que la calvicie tiende a manifestarse a lo largo de las líneas maternas.

Sin embargo, el proceso es más complicado.  En 2008 se reportó el descubrimiento de un gen en el cromosoma 20 que está también involucrado en el desarrollo de la calvicie.  Este gen no es dominante ni recesivo, sino aditivo; las personas con una copia del gen son más propensas a la calvicie, pero menos que los que tienen dos copias.  El que un hombre desarrolle calvicie prematura o no depende entonces de la interacción de dos genes, uno de los cuales está ligado al cromosoma X, y de los niveles de hormonas sexuales en su cuerpo.  Conocer los antecedentes familiares de calvicie puede darnos indicios sobre la probabilidad de desarrollar alopecia, pero se trata en realidad de un fenómeno que está determinado tanto por la genética como por las condiciones ambientales.

La escala Norwood-Hamilton de calvicie

La incidencia de la calvicie es alta.  En las sociedades occidentales alrededor de un 40% de los hombres la desarrollan antes de los 40 años, y el porcentaje aumenta considerablemente con la edad.  ¿Qué proceso biológico puede explicar la existencia de tanta gente calva?  Se ha sugerido que la calvicie podría ser beneficiosa por otorgar al hombre una imagen de sabiduría y estatus social.  Según esta hipótesis, las personas calvas tendrían mayores probabilidades de pasar copias de sus genes a las siguientes generaciones.  La herencia por vía materna, sin embargo, debilita esta hipótesis porque tendría que existir algún mecanismo que ligara las ventajas de la calvicie con la sobrevivencia y reproducción de los parientes femeninos.

Una explicación más simple tiene que ver con la baja diversidad que existe en el cromosoma X en las poblaciones humanas fuera de África.  En el Congreso Internacional de Genética Humana que se desarrolló en octubre de este año en Montreal, Canadá, Andrew Clark, de la Universidad de Cornell, mostró evidencia de que el número de alelos polimórficos (es decir, que pueden tener diferentes formas) es significativamente mayor en los cromosomas X de mujeres de África que en mujeres de otros continentes.

La explicación para este patrón es que cuando los ancestros de los seres humanos de Europa, Asia y el resto del mundo salieron de África lo hicieron en grupos pequeños.  Por un simple efecto de tamaño de muestra pequeño (lo que en genética de poblaciones se conoce como un cuello de botella), sólo una pequeña parte de la diversidad original en África pudo ser transmitida al resto de la población humana.  En el caso del cromosoma X la pérdida de diversidad pudo haber sido aún mayor si en los grupos nómadas la proporción de mujeres era muy baja, como parece ser que fue el caso.

Consuelo o no para los millones de hombres que sufren calvicie, tal vez la alta frecuencia del gen de la alopecia en el cromosoma X sea simplemente un reflejo de la historia de la evolución y migración de los seres humanos.

Referencias
Gibbons, A. 2011. X-tra diversity for Africans.  Science 334:582-583.
Gottipati, S., L. Arbiza, A. Siepel, A. G. Clark, A. Keinan. 2011. Analyses of X-linked and autosomal genetic variation in population-scale whole genome sequencing. Nature genetics, 43(8): 741-743.
Yip, L., N. Rufaut, R. Sinclair. 2011. Role of genetics and sex steroid hormones in male androgenetic alopecia and female pattern hair loss: An update of what we now know. Australasian Journal of Dermatology 52:81-88-

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Historias de cromosomas X y Y: El imperio genético de Gengis Kan

Gengis Kan. Siglo XIV, pintura y tinta sobre seda.

La vida de Temujin, mejor conocido con el nombre de Gengis Kan (pronunciado Jan), pareció terminar a los nueve años.  Tras la muerte de su padre en 1171, los enemigos de su familia expulsaron al joven Temujin, quien se vio obligado a vivir en la miseria durante muchos años.  Después de un tiempo, sin embargo, el futuro Gengis Kan logró reunir un ejército con el que comenzó a sojuzgar a diferentes tribus de Mongolia e incorporarlas a su propio imperio.  Su estrategia era simple, sanguinaria y eficiente: después de conquistar un pueblo, nunca dejaba enemigos vivos que pudieran vengarse.

En el momento de su muerte, en 1227, el imperio de Gengis Kan se extendía en buena parte del Asia central, desde el mar Caspio hasta el océano Pacífico y desde el sur de Rusia hasta la China central y Afganistán.  Sus descendientes expandieron aún más el imperio, hasta alcanzar a finales del siglo XIII la Europa oriental, partes de la península Arábiga, el sur de China y Corea.

Además de uno de los imperios más extensos de la historia, Gengis Kan dejó otro legado, que aún hoy en día puede detectarse en las poblaciones humanas de las regiones que otrora formaron parte de su territorio.  En 2003, un grupo de investigación liderado por Tatiana Zerjal, de la Universidad de Oxford, encontró un haplotipo (una combinación particular y distinguible de alelos) curiosamente común en los cromosomas Y de personas del centro de Asia.  En esta zona, aproximadamente el 8% de los hombres poseen cromosomas Y con el haplotipo identificado por Zerjal y sus colegas, lo que significa que alrededor de 16 millones de personas (cerca del 0.2% de la población mundial) tienen este tipo de cromosoma Y.

Los cromosomas sexuales X y Y

En el mecanismo de determinación del sexo en los mamíferos, los machos poseen un cromosoma X y un cromosoma Y, mientras que las hembras tienen dos copias del cromosoma X.  Esto implica que el cromosoma Y que posee un macho es una copia del de su padre y que aparecerá replicado en toda la descendencia por vía paterna.  Se puede deducir entonces que los 16 millones de personas en el Asia central que presentan el haplotipo encontrado por Zerjal y colaboradores tienen un ancestro común por vía paterna.  Según la estimación de los autores del estudio, ese hipotético ancestro común debe haber vivido hace unos 1,000 años en la región de lo que hoy en día es Mongolia.  Como hay una coincidencia casi perfecta entre la zona en la que el haplotipo existe y la extensión del Imperio Mongol del siglo XIII, parece claro que el haplotipo se extendió junto con la expansión del imperio, muy probablemente a través de la descendencia del propio Gengis Kan y otros miembros de su clan con el mismo tipo de cromosoma Y.

El mecanismo que permitió la proliferación del haplotipo descubierto por Zerjal y colegas también parece claro.  Gengis Kan y sus descendientes directos no sólo acostumbraban tomar como suyas a las mujeres de los pueblos conquistados, sino que tenían por norma eliminar a todos los hombres y niños.  De esta manera, a medida que el Imperio Mongol se extendía, el cromosoma Y característico de Gengis Kan se hacía cada vez más común en las zonas conquistadas.  Aún hoy en día, más de 700 años después, el “imperio genético” del otrora miserable Temujin es claramente detectable en el genoma de 16 millones de personas.

El Imperio Mongol a la muerte de Gengis Kan (azul) y en su máxima extensión (1280, amarillo)

Referencia
Zerjal, T. et al. 2003. The genetic legacy of the Mongols.  American Journal of Human Genetics 72:717-721.

Santa Rosalía, la cabra siciliana y las hienas inglesas

Santa Rosalía, por Anton van Dick

En 1624 la peste azotó Palermo, causando miles de muertes.  Los agobiados habitantes de la ciudad siciliana encontraron un rayo de esperanza cuando se escucharon rumores de que un cazador había recibido en sueños la visita de una misteriosa mujer que había vivido en la zona casi 500 años atrás.  Rosalía de Palermo, supuesta descendiente de Carlomagno establecida en Palermo a mediados del siglo XII, decidió a temprana edad retirarse al monte Pellegrino de Sicilia para dedicarse a la adoración de Dios y morir en la soledad.   Nadie supo de ella hasta que el cazador afirmó en 1624 haber recibido instrucciones precisas para buscar los restos de Rosalía en una cueva y llevarlos a Palermo.  De hacerlo así, la peste cedería gracias a la interseción de la mujer ante Dios.

Según cuenta la tradición, el cazador en efecto halló los restos de Rosalía, los cuales fueron exhibidos en el pueblo.  Sin embargo, no fue hasta que se organizaron procesiones con aquellos vetustos huesos que, milagrosamente, la plaga terminó.  Los habitantes de la ciudad regresaron a la vida normal, no sin antes construir un santuario en Pellegrino para resguardar las reliquias de la prodigiosa mujer.  Hoy en día, Santa Rosalía de Palermo es venerada en todo el mundo católico y es invocada principalmente para la curación de enfermedades infecciosas.

Ya en el siglo XX, el nombre de Santa Rosalía entró al lexicón de la ecología y la biología evolutiva cuando G. E. Hutchinson publicó en 1959 su famoso ensayo titulado “Homenaje a Santa Rosalía o ¿Por qué hay tantas especies de animales?”  En él, Hutchinson propuso la existencia de una serie de mecanismos que permitían la convivencia de especies similares en el mismo ambiente, desencadenando así la evolución de numerosos tipos de animales.  En el ensayo, Hutchinson explica que la observación de dos especies de insectos en una poza cercana al santuario de Santa Rosalía lo inspiró para plantear su hipótesis, y propuso que Rosalía de Palermo fuese la santa patrona de los estudios ecológicos y evolutivos.

En los años 1980s, las ideas de Hutchinson sobre los mecanismos de coexistencia de las especies fueron sujeto de un escrutinio pocas veces visto.  En uno de los artículos publicados para refutar a Hutchinson, los autores Daniel Simberloff y William Boecklen incluyeron una referencia al descubrimiento en el siglo XIX de que las supuestas reliquias de Santa Rosalía no podían haber pertenecido a ella porque en realidad eran ¡huesos de cabra!  Un reportaje publicado en la revista Science en 1984 en el que se reseña la controversia entre la escuela de Hutchinson y la de Simberloff lleva el inusual título de “Santa Rosalía era una cabra”.  Por supuesto, la propuesta de adoptar a Santa Rosalía como santa patrona del oficio no ha encontrado eco entre los ecólogos y los biólogos evolucionistas.

William Buckland (1784 - 1856)

La historia de la cabra y Santa Rosalía es narrada en un libro de 1894 en el que se recopilan las cartas de William Buckland, un pastor protestante y renombrado naturalista inglés de la primera mitad del siglo XIX.  Buckland es recordado por haber escrito la primera descripción completa de un dinosaurio y por sus meticulosos estudios geológicos y paleontológicos.  En 1826, Buckland y su esposa se encontraban en Palermo a la mitad de su viaje de bodas.  Como todos los visitantes, los Buckland acudieron al santuario de Santa Rosalía, en donde los huesos de la santa se exhibían detrás de una reja.  Bastó una simple mirada del avezado naturalista para darse cuenta de la verdad: Aquellas supuestas reliquias de Rosalía no eran restos humanos sino huesos de cabra.  Se dice que los sacerdotes encargados del santuario intentaron descalificar las afirmaciones de Buckland, quien a final de cuentas no era católico.  De todas maneras, desde entonces las reliquias de Santa Rosalía permanecen en un cofre, escondidas de la vista de los visitantes.  Eso no obsta, sin embargo, para que cada 15 de julio se realice una procesión en la que miles de devotos recuerdan los eventos de 1624 y ruegan a Santa Rosalía protección contra las enfermedades.

El asunto de Santa Rosalía no fue el primer episodio, ni el último, en el que el Reverendo Buckland antepuso la evidencia empírica a las creencias religiosas.  En 1820, el naturalista publicó un libro sobre los métodos y alcances de la geología y sobre cómo esta naciente ciencia podía ayudar a demostrar los episodios bíblicos, como por ejemplo el diluvio universal narrado en el libro del Génesis.  Por aquella época se encontraron en la cueva de Kirkdale, en Yorkshire, numerosos restos óseos que fueron identificados como pertenecientes a animales no existentes en Inglaterra, como hienas, elefantes, hipopótamos, rinocerontes y ciervos gigantescos.  Para muchos, este hallazgo era una prueba de que el diluvio bíblico había llevado los restos de esos animales hasta Inglaterra desde sus hábitats naturales en los trópicos.

Buckland en la cueva de Kirkdale. Ilustración de W. Conybeare

Buckland, sin embargo, de inmediato se dio cuenta de un problema con la interpretación bíblica: Los restos óseos se encontraban en una cámara a la que sólo se podía acceder a través de un estrecho túnel.  Claramente, los animales no podían haber sido arrastrados por el agua.  Una observación más detallada mostró que muchos de los huesos mostraban señales de haber sido roídos.  En lo que probablemente haya sido la primera comparación empírica para poner a prueba una hipótesis paleobiológica, Buckland consiguió en el zoológico restos de alimentación de las hienas, y las marcas que encontró en los huesos coincidieron perfectamente con las de los huesos de la cueva de Kirkdale. Buckland llegó a la conclusión de que la cueva había sido en algún momento remoto una guarida de hienas, las cuales habían arrastrado hasta ahí los restos de los otros animales.  No se requería de una gran inundación para explicar la presencia de huesos en Kirkdale.

A pesar de haber descartado la cueva de Kirkdale como prueba del diluvio, el Reverendo Buckland siguió defendiendo la idea de que las estructuras geológicas podían aportar pruebas de la gran inundación.  Al final de su vida, sin embargo, convencido por el peso de la evidencia empírica, terminó por aceptar la hipótesis de que las glaciaciones del pasado eran las responsables de muchos de los patrones geológicos que una observación ligera podía llevar a interpretar como vestigios del diluvio universal.   Buckland de hecho fue uno de los primeros creyentes de los que hoy en día se llaman “creacionistas de la Tierra antigua” (old earth creationists), que no suscriben una interpretación literal del Génesis y piensan que los episodios bíblicos se refieren a un período de miles de años.  En todo caso, Buckland debe ser recordado por ser un auténtico científico convencido del poder de la evidencia empírica.

Referencias
Gordon, E. O. B. y W. Buckland. 1894. The life and correspondence of William Buckland, D.D., F. R. S., sometime Dean of Westminster, twice president of the Geological Society, and first president of the British Association. Cambridge University Press.  (Pp. 95-96).  http://www.archive.org/stream/lifecorresponden00gordrich#page/n13/mode/2up
Hutchinson, G. E. 1959. Homage to Santa Rosalia ir Why are there so many kinds of animals? The American Naturalist 93:145-159.

¿Vivimos en tiempos violentos?

Sin artes, sin letras; sin sociedad; y lo que es peor de todo, el miedo perpetuo y el peligro de una muerte violenta; la vida del hombre, solitaria, miserable, cruel, brutal y corta.

Thomas Hobbes, Leviatán

Mucha gente podría encontrar en las palabras de Hobbes una nítida descripción de la vida moderna.  En las noticias diarias se ha vuelto ya una costumbre leer o escuchar terroríficas narraciones de actos de guerra, ataques terroristas, brutales asesinatos masivos o de sociedades enteras que viven en el terror y la incertidumbre.  La impactantes imágenes de los últimos minutos de la vida de Muamar El Gadafi son solamente el más reciente ejemplo de la presencia continua de la violencia en los medios masivos de comunicación, y por tanto, en nuestras vidas.  En la televisión, los programas sobre asesinos en serie, laboratorios forenses y sobre los crímenes más atroces gozan de un altísimo rating.  En la vida real, en México los noticieros presentan cada día el recuento de los cadáveres que las bandas del crimen organizado abandonan sin el menor pudor en las calles, haciendo que la población sienta que su vida es cada vez más parecida a la del estado de la naturaleza de Hobbes: solitaria, miserable, cruel, brutal y corta.

Pero, ¿es verdad que el mundo moderno es la fase más violenta de la historia de la humanidad?  Esta es la primera pregunta que se plantea Steven Pinker, profesor de psicología de la Universidad de Harvard en su nuevo libro, The better angels of our nature: The decline of violence in history and its causes (2011, Viking Adult, 832 pp).  Pinker es claro y veloz en contestar con un rotundo no.  De hecho, argumenta, la segunda mitad del siglo XX fue la época más tranquila en la historia del ser humano, y los últimos 25 años pueden considerarse aún menos violentos.  Esta es una afirmación que va en completa contradicción con la percepción de la mayoría de la gente, pero Pinker utiliza una buena parte de su enciclopédica obra  de 832 páginas para presentar datos y argumentar su punto: cualquier momento de la historia fue mucho más violento que el actual.

Desde los tiempos de Ötzi el hombre de la Edad del Cobre cuyos restos fueron encontrados en un glaciar de los Alpes hasta la Segunda Guerra Mundial, la historia de la humanidad es una secuencia de eventos violentos y muertes del hombre por el hombre.  Cacsualmente, en el número de noviembre de National Geographic se publica un reportaje sobre un estudio forense que se realizó recientemente a los restos de 5,300 años de antigüedad de Ötzi.  En el estudio se confirmó que la muerte del kilogenario (como lo llama Pinker) se produjo por la ruptura de una arteria causada por una flecha disparada por la espalda.  Parece ser que lo último que hizo Ötzi en su vida fue disfrutar de una abundante comida, apenas unos momentos antes de ser asesinado por sorpresa.

Caín asesinando a su hermano Abel. Imagen del siglo XV

Las muertes violentas y la sangre fría son componentes centrales de las narraciones épicas de todos los pueblos.  Pinker nos presenta un recuento detallado y extenso de los episodios violentos que aparecen por ejemplo en los libros clásicos de Homero y en el Antiguo Testamento.  ¿Cuál es el dato más antiguo que se tiene de una tasa de criminalidad?  Bueno, responde Pinker, consideremos que cuando Caín asesinó a su hermano Abel, la población total del mundo era de cuatro personas, de manera que en ese momento la tasa de muertes violentas fue de un 25%.  Los relatos bíblicos de la furia de Yahvé y las numerosas guerras que emprendió su pueblo elegido, las narraciones de las guerras floridas de los Aztecas, las conquistas de Gengis Khan y de Atila el Huno, aquel que donde pisaba su caballo no volvía a crecer la hierba, las épicas de los cruzados, las expediciones de conquista y las interminables guerras de los últimos siglos nos convencen de que en el pasado la muerte violenta, el genocidio, la tortura, los ataques sexuales y otras formas de violencia eran mucho más comunes.

Entonces, si realmente la violencia ha decrecido, como afirma Pinker, ¿cómo podemos explicar el fenómeno?  Para empezar, nos explica Pinker, el porcentaje de muertes que se producen a raíz de la guerra es mucho menor en sociedades organizadas en estados.  Con datos recopilados de sitios arqueológicos y de estudios antropológicos de grupos tribales modernos, Pinker observa que tal porcentaje puede llegar a ser de más del 50% y que en general es de más del 15%.  En los estados, por el contrario, el porcentaje es mucho menor, incluso si se considera la Segunda Guerra Mundial y los genocidios que durante ella se cometieron.  De hecho, parece ser que la sociedad-estado más violenta, de acuerdo con la métrica de Pinker, fue la de los Aztecas, en donde la probabilidad de ser muerto (y comido) durante una guerra era de hasta un 5%.  En cierta forma, que Pinker es cuidadoso en ponderar, el pacto social de Hobbes, el paso desde la sociedad de la naturaleza hacia la sociedad del estado, ha logrado disminuir la violencia en las sociedades modernas.

Ahora bien, hay que recordar que Steven Pinker es uno de los proponentes más visibles de la llamada psicología evolutiva, la disciplina que intenta explicar varios de los comportamientos y atributos humanos a la luz de la evolución por selección natural.  Pinker en particular ha defendido la postura de que el lenguaje humano puede explicarse como una adaptación evolutiva en el sentido estricto de la palabra.  En este contexto, algunos lectores de Pinker (y probablemente muchos de sus detractores) esperarían encontrar una explicación evolutiva a la tendencia a la reducción de la violencia.  Pinker, sin embargo, es bastante cuidadoso en discutir que el tiempo en el que se han producido los cambios que él analiza no permite pensar en cambios en las proporciones génicas de las poblaciones humanas que pudieran explicar las tendencias.  Se trata, más bien, de cambios en la actitud y en la percepción de la gente sobre las relaciones personales y los derechos humanos.  Estos cambios están asociados con el desarrollo de las ciencias y las artes y con un incremento detectable en la inteligencia promedio de las personas en los últimos cientos de años.

De hecho, ese desarrollo intelectual es probablemente la razón de que percibamos nuestros tiempos como los más violentos de la historia.  El hecho de que veamos la violencia como algo aborrecible hace que estemos más atentos a ella y que reprobemos con vehemencia los hechos violentos que parecen ser el pan de cada día.  No es que la tendencia natural  a la violencia haya desaparecido, sino que el funcionamiento de las sociedades modernas ha permitido controlar de alguna manera las tendencias naturales a la violencia.  Probablemente las personas seguirán teniendo los demonios internos que las impulsen a cometer o a disfrutar los actos violentos, pero existirán también los “ángeles más bondadosos”, esos que aparecen en el título del libro, que permitirán controlar esos impulsos.

Los luchadores mongoles ancestrales

Luchadores mongoles durante el Naadam. Wikipedia

El Naadam es el festival cultural más importante en Mongolia.  Durante tres días, cientos de contendientes participan en “los tres juegos de los hombres” que dan vida al festival: arquería, carreras de caballos y la famosa lucha mongola o Bökh, en la que los gladiadores se enfrentan sin más arma que su propio cuerpo hasta encontrar al campeón.  Las reglas y el protocolo asociados a esta competencia son tan básicos que al observar a los contendientes uno puede fácilmente echar a volar la imaginación y evocar las grandes hazañas de los invencibles guerreros mongoles de la era de Gengis Kan, quien promovió el Bökh como una forma de entrenamiento de alto nivel.  Existen platones del siglo III A.C. con representaciones de luchadores mongoles que, con su imagen capturada en el tiempo, parecen querer demostrarnos que la lucha es tan antigua como la propia cultura mongola, o tal vez más antigua.

Mongolia es también sitio de una de las formaciones geológicas más interesantes desde el punto de vista paleontológico.  En los años 1920s, Roy Chapman Andrews y su equipo del Museo Americano de Historia Natural cautivaron al público estadounidense con los relatos de sus expediciones al desierto de Gobi en busca de fósiles.  Andrews era un científico muy serio y experimentado, pero también era un intrépido aventurero que no se detenía ante nada con tal de conseguir los ejemplares importantes.  Su imagen, que algunos han especulado que podría haber sido la inspiración para el personaje de Indiana Jones, llegó incluso a aparecer en la portada de la revista Time.

Roy Chapman Andrews (con sombrero y binoculares) en el desierto de Gobi

Las expediciones de Andrews se concentraron en la formación Djadochta en el sur de Mongolia, que corresponden al Cretácico superior, con una edad de entre 75 y 84 millones de años.  La reconstrucción del sitio indica que en esa época la región era árida, con pequeñas e intermitentes corrientes de agua y con un paisaje dominado por extensos bancos de arena.  El descubrimiento más famoso de la expedición de Andrews fue el de los primeros huevos de dinosaurio que se conocieron, que fueron asignados originalmente a Protoceratops, un pariente de Triceratops, el famoso dinosaurio con tres cuernos.  Hace unos años se demostró que en realidad los huevos descubiertos por Andrews son de Oviraptor, un dinosaurio depredador.

En los años de la dominación soviética sobre Mongolia, la formación Djadochta siguió siendo explorada por paleontólogos rusos y polacos. En 1971, una expedición conjunta Polonia-Mongolia descubrió una de las piezas fósiles más asombrosas que se conocen.  Se trata de los restos de dos dinosaurios trabados en lo que aparenta ser una última lucha por la vida, en una pose no muy diferente a la de los guerreros del Bökh.  Uno de los animales, un Velociraptor, muestra la garra en forma de hoz de su pata trasera aparentemente clavada en el costado del otro ejemplar, un Protoceratops.  Una de las patas delanteras del velocirraptor parece estar siendo mordida, en actitud defensiva, por su enemigo.

Reconstrucción de la batalla final entre un Protoceratops y un Velociraptor. Ilustración de Raúl Martín publicada en Chiappe LM (2003)

A diferencia de muchos otros fósiles, los restos de estos dinosaurios no están comprimidos y permiten incluso apreciar la disposición en tres dimensiones de los cuerpos de estos luchadores ancestrales.  Todo parece indicar que la muerte sorprendió a los dos dinosaurios justo en el momento en el que el velocirraptor atacaba a su posible víctima.  Dadas las características del sedimento y la reconstrucción del ambiente, el escenario más plausible es que los dos animales hayan sido sepultados por el colapso de una duna o por una repentina tormenta de arena.  Según un estudio reciente, los paleobiólogos pueden incluso especular sobre la hora en la que se libró esta singular batalla: Muy probablemente al atardecer o durante la noche.

Lars Schmitz y Ryosuke Motani, paleobiólogos de la Universidad de California, analizaron la anatomía de las estructuras óseas asociadas con el ojo de varias especies de dinosaurios y otros reptiles para establecer los patrones de actividad diaria de estos animales.  La actividad de un animal puede ser diurna, nocturna, catemeral (con actividad tanto en el día como en la noche), o crepuscular (concentrada en el atardecer o amanecer).  Existe una muy buena correlación entre el patrón de actividad y la capacidad de captación de luz del aparato óptico.  Lógicamente, los animales nocturnos tienden a tener ojos de gran diámetro para formar imágenes más luminosas en la retina, aún en condiciones de baja luz en el ambiente.  Los animales diurnos, en cambio, tienden a tener ojos con diámetros pequeños para formar imágenes más nítidas y con mayor profundidad de enfoque en condiciones de iluminación intensa.  El tamaño del ojo puede inferirse midiendo el diámetro interior del anillo esclerótico, una estructura ósea que da soporte a la esclerótica (“el blanco del ojo”) en la mayoría de los reptiles y aves.

Esqueleto de un ictiosaurio. Nótese el enorme anillo esclerótico en la región del ojo.

Schmitz y Motani midieron el diámetro de los anillos escleróticos de 33 especies mesozoicas, a las que clasificaron en tres categorías: fotópicas, con anillos escleróticos pequeños y con actividad diurna; escotópicas, con anillos grandes y actividad nocturna; mesópicas, con anillos de tamaño intermedio y actividad catemeral o crepuscular.  Los investigadores encontraron que la mayoría de las especies voladoras (pterosaurios y aves) eran diurnas.  Por el contrario, varias de las especies de depredadores eran principalmente nocturnas, mientras que muchos herbívoros eran catemerales.

La gran mayoría de las reconstrucciones de los ambientes en el Mesozoico muestran escenas diurnas de dinosaurios y otros animales.  Tradicionalmente se ha pensado que en el mundo mesozoico existía una separación del nicho temporal, con los dinosaurios siendo activos durante el día y relegando a los mamíferos primitivos a la noche.  Los datos de Schmitz y Motani parecen refutar ese escenario.  De acuerdo con ellos, los herbívoros, particularmente los grandes saurópodos como Diplodocus, habrían estado activos tanto de día como de noche, lo cual es consistente con la idea de que los herbívoros de gran talla necesitan alimentarse en forma continua para poder mantener funcionando sus enormes cuerpos.  Varios depredadores, entre ellos Velociraptor, habrían sido nocturnos, tal como lo son muchos de los carnívoros modernos.

En el contexto del estudio de Schmitz y Motani, los productores de la serie de películas Parque Jurásico parecen haber acertado en la reconstrucción de algunos de los dinosaurios mostrados en las películas.  Los gigantescos braquiosaurios aparecen en Parque Jurásico alimentándose tanto de día como de noche, en concordancia con lo que se podría esperar de esos saurópodos de peso completo.  Por otro lado, los depredadores en los filmes de la serie parecen estar activos todo el día, pero las escenas más aterradoras son generalmente nocturnas, protagonizadas por tiranosaurios y velocirraptores (Parque Jurásico y El Mundo Perdido) y espinosaurios (Parque Jurásico III).

También a partir de los resultados de Schmitz y Motani podemos saber más sobre los dinosaurios trabados en lucha mortal.  Los Protoceratops eran catemerales o crepusculares, mientras que los velocirraptores eran principalmente nocturnos.  Entonces podemos deducir que la batalla final de los dos animales capturados en el material fósil de Djadochta ocurrió muy probablemente al atardecer o, con una probabilidad un poco menor, durante la noche.  Echando a volar la imaginación, podemos visualizar a los dos dinosaurios trabados en una lucha ancestral, con sus siluetas dibujadas por los últimos rayos solares de un día normal de hace 80 millones de años.  A la mitad de la tremenda batalla por la subsistencia, los dos animales se ven sorprendidos por la repentina caída de arena sobre sus cuerpos aún trabados en feroz lucha.  Ese instante, esa estampa fugaz de la vida cretácica, quedó atrapado en el maravilloso fósil de Djadochta.

De regreso al presente, al observar las enconadas batallas de los luchadores del Bökh, al recordar la historia de Gengis Kan y sus temibles guerreros del siglo XIII, y al contemplar la reconstrucción del fósil de la lucha de los dinosaurios cretácicos, no podemos sino pensar en la desértica zona del Gobi como el escenario de una y mil batallas que los diferentes habitantes de lo que ahora es Mongolia han librado desde hace millones de años.

Referencias

Chiappe LM (2003) A Field Trip to the Mesozoic. PLoS Biol 1(2): e40. doi:10.1371/journal.pbio.0000040

Schmitz, L. y R. Motani. 2011. Nocturnality in dinosaurs inferred from scleral ring and orbit morphology. Science 332:705-708.

 

La historia de Phineas Gage y la barreta que le atravesó la cabeza

El daguerrotipo de la izquierda muestra la imagen de un hombre de mediados del siglo XIX. Acicalado y bien vestido, el personaje exhala un aire de fortaleza y decisión, impresión que se corrobora al examinar las manos, claramente las de una persona acostumbrada al trabajo duro. La expresión seria y hasta retadora, típica de una época en la que la técnica fotográfica obligaba a los modelos a permanecer inmóviles varios minutos, se refuerza por la falta del ojo izquierdo, ¿tal vez la huella de una herida en el trabajo?

Lo más notable en la imagen, sin embargo, es la barra que el personaje sujeta con lo que parece una combinación de entrañable aprecio y furioso odio.  Se trata sin duda de un instrumento de trabajo pesado por el que el hombre tiene sentimientos intensos.  Pero, ¿Qué es el misterioso objeto?

Cuando Jack y Beverly Wilgus adquirieron el daguerrotipo, supusieron que el personaje era un ballenero y que lo que sujetaba con sus manos era un arpón de los usados en el siglo XIX durante las cacerías de ballenas. Incluso imaginaron que el hombre podría haber perdido el ojo en una de esas cacerías. Después de subir la imagen a internet, sin embargo, los Wilgus comenzaron a recibir mensajes en los que los expertos explicaban porqué la barra en la imagen no podía ser un arpón. Finalmente, algún internauta sugirió: ¿Será posible que la imagen sea un retrato de Phineas Gage?

La saga de Phineas Gage comenzó el 13 de septiembre de 1848.  Parecía un día común para el joven capataz de 25 años que trabajaba en la construcción de la vía de ferrocarril en la vecindad de Cavendish, estado de Vermont, en los Estados Unidos. Esa tarde, tal como lo había hecho decenas de veces, Gage colocó una carga explosiva en un hueco perforado en la roca y comenzó a compactarla usando una barra de hierro que siempre cargaba. Esta vez algo no salió bien; tal vez el joven olvidó colocar una capa de arena encima de la pólvora, o la barreta produjo una chispa al chocar con la roca. El caso es que la mezcla hizo explosión, propulsando la varilla hacia la cabeza del joven.

Los compañeros de Gage que se acercaron al escuchar el estallido quedaron estupefactos.  La barra metálica, de poco más de un metro de largo y unos tres centímetros de diámetro, había atravesado el cráneo del infortunado capataz y había volado 25 metros más allá del sitio de la explosión, “manchada de sangre y sesos”, según un relato de la época. Pero lo más sorprendente fue que Gage, con un grotesco agujero en su cabeza, recuperó el conocimiento a los pocos minutos, pudo hablar y hasta caminar hasta el carruaje que lo transportó hasta la posada donde se alojaba. Ahí, los médicos pudieron controlar la hemorragia, al tiempo que Gage platicaba con ellos y relataba su extraordinaria experiencia.

La recuperación posterior del joven Gage fue aún más asombrosa. La compañía ferroviaria se negó a contratar de nuevo a Gage, quien pasó un tiempo con su familia y después algunos meses en Chile. Finalmente murió en 1861, después de sufrir una serie de ataques con convulsiones. Su cráneo y la barreta del accidente fueron donados al Museo Warren de Anatomía, en la Universidad de Harvard, lo que ha permitido, entre otras cosas, corroborar que efectivamente la persona retratada en el daguerrotipo de los Wilgus es ni más ni menos Phineas Gage. Resulta que la barreta tiene una inscripción que comienza diciendo “Esta es la barreta que fue disparada a través de la cabeza de Mr Phinehas [sic] P. Gage …” Un análisis detallado mostró que esta inscripción puede verse en la imagen de la barreta en el daguerrotipo de los Wilgus.

El caso Gage fue seguido de cerca por el médico John Harlow, quien describió con detalle la naturaleza del daño causado por la barreta (como puede verse en la ilustración de la izquierda) y las secuelas de las heridas. Uno de los aspectos más discutidos de los reportes de Harlow es el aparente cambio en su personalidad de Gage después del accidente. El joven gozaba de una fama de persona responsable y recatada, y según Harlow en los años posteriores al incidente de Cavendish su conducta era irascible, desenfadada, descortés y hasta obscena. El caso se ha usado como ejemplo de libro de texto de como una lesión en el lóbulo frontal puede ocasionar dramáticos cambios en la personalidad y conducta de una persona.

En 1994, un estudio publicado en Science por H. Damasio y colaboradores postuló que la barreta debía haber dañado no sólo el lóbulo frontal izquierdo de Gage, sino también la conexión de este lóbulo con el hemisferio derecho del cerebro. Este tipo de lesiones, según el estudio de Damasio et al., normalmente produce pérdida de la capacidad cognitiva y del manejo de las emociones, todo esto consistente con la descripción de Harlow sobre el comportamiento de Gage después del incidente.

Más recientemente, en 2004, Ratiu y Talos realizaron una reconstrucción digital del cráneo de Gage y mostraron que probablemente la barreta no lesionó parte alguna del hemisferio derecho del cerebro. Este modelo digital, aunado a la imagen que nos presenta el daguerrotipo de la colección Wilgus, parece restar fuerza a la imagen común de un Gage irresponsable y fuera de control en sus últimos años. El daguerrotipo Wilgus, y uno más reciente hallado en los archivos de la familia Gage, muestran en cambio una persona esmerada y con evidente fortaleza.

¿Qué tanto cambió la personalidad de Gage después de su accidente? ¿Qué efecto pudieron haber tenido las lesiones cerebrales en esos cambios? Seguramente los científicos seguirán debatiendo estos temas por años. Lo que sin duda no cambiara es nuestro nivel de asombro ante el hecho de que una persona pueda no sólo sobrevivir, sino llevar una vida más o menos normal por más de once años después de que su cabeza haya sido perforada por una barreta de construcción.

Figuras

(1) Daguerrotipo de Phineas Gage de la colección Wilgus.  (copyright:  “From the collection of Jack and Beverly Wilgus”). Esta es una imagen invertida lateralmente del daguerrotipo original, que muestra el daño en el ojo izquierdo. Los daguerrotipos formaban imágenes especulares (con las partes izquierda y derecha invertidas).
(2) Esquema publicado por John Harlow en uno de sus reportes sobre el caso Phineas Gage, mostrando la reconstrucción del médico de la trayectoria de la barreta al atravesar el cráneo de Gage.

Referencias
Damasio H. et al. 1994. The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient. Science 264:1102-1105.
Ratiu, P. & I.-F. Talos. 2004. New England Journal of Medicine 351:e21. Muestra la reconstrucción digital del cráneo de Gages y de la zona donde debe haber penetrado la barreta.

¿Es la ballena un pez?

“¿Es la ballena un pez?” se preguntaba retóricamente William Sampson en el título de su Reporte fidedigno sobre el caso de James Maurice contra Samuel Judd. El “reporte fidedigno” se refería a un sonado caso que se ventiló en una corte neoyorquina sobre un incidente aparentemente intrascendente. El inspector del muelle James Maurice había levantado una demanda en contra de Samuel Judd, dueño de la New-York Spermaceti Oil & Candle Factory, una fábrica de cera y velas, por haberse negado a pagar 75 dólares en comisiones por la revisión de tres barriles de aceite de ballena. Corría el año de 1818 y un reglamento del estado de Nueva York obligaba la inspección rutinaria de cualquier embarque de aceite de pescado. La razón aludida por Judd para no pagar la tarifa sonaría muy razonable hoy en día: Las ballenas no son peces, por lo tanto el aceite de ballena no puede considerarse como aceite de pescado.

El espermaceti, llamado también aceite de ballena, es en realidad una cera que utilizan algunas ballenas en los órganos asociados con la flotación. En particular, los cachalotes (Physeter macrocephalus) pueden acumular hasta tres toneladas de espermaceti en los enormes órganos especializados que poseen en sus cabezas. En el siglo XIX se empleaba regularmente el espermaceti en la industria cosmética, como lubricante o en la elaboración de velas. Judd estaba en lo correcto al negarse a pagar la tarifa pues la sustancia que había adquirido no era un “aceite” y mucho menos de pescado.

A principios del siglo XIX, sin embargo, la percepción del común de la gente sobre la taxonomía animal era muy distinta a la actual. Para la mayoría de las personas, incluyendo muchas mentes ilustradas, la división bíblica de los animales en tres categorías era clarísima e incuestionable. Existían criaturas del mar (peces), de la tierra (bestias) y del aire (aves). Claramente las ballenas debían clasificarse con los peces y no con las bestias de la tierra.

Ya Aristóteles había dejado en claro que las ballenas debían considerarse mamíferos. Sin embargo, naturalistas posteriores, como Plinio el Viejo, olvidaron las enseñanzas de Aristóteles y perpetuaron la imagen de los cetáceos como un tipo de pez, usada esta palabra en un sentido muy amplio que incluía todo tipo de vida marina. Incluso Carlos Linneo, el padre de la taxonomía, clasificó las ballenas con los peces en la primera edición de su Systema Naturae (1734), aunque para la décima edición de la obra (1758) incluyó ya los cetáceos dentro del grupo de los mamíferos.

La imagen generalizada de las ballenas como peces aparece magistralmente ilustrada en Moby Dick, la celebrada novela de Herman Melville (1851). En ella, en voz de Ismael, podemos darnos una idea de la percepción que tenían los balleneros del siglo XIX sobre los gigantescos seres que perseguían en sus frágiles embarcaciones. Aunque Melville cita a naturalistas como el propio Linneo y Cuvier (“la ballena es un animal mamífero carente de patas traseras”), nos presenta esta interpretación de Ismael:

Así que quede claro que, dejando a un lado toda discusión, parto de la antigua y buena base de que la ballena es un pez, y acudo al sagrado Jonás para que me respalde.

Y remata Ismael: “Para resumir, una ballena es un pez que lanza agua y que tiene una cola horizontal”.

El contexto y desarrollo del juicio Maurice v. Judd están vívidamente detallados en el libro de D. Graham Burnett Trying Leviathan: The Nineteenth-Century New York case that put a whale on trial and challenged the order of nature (Princeton University Press, 2007). No podemos confiar demasiado en la fidelidad del reporte de Sampson, pues fue él el abogado del demandante que usó como argumentos la percepción común del concepto de “pescado” y la visión bíblica de la naturaleza.

Por parte de la defensa, el testigo principal fue el naturalista Samuel Latham Mitchill, autor de una monografía sobre los peces de Nueva York y quien literalmente llevó lo último de la ciencia a la corte. Usando argumentos tomados de Linneo y de Cuvier, Mitchill defendió la postura de que las ballenas no son peces sino mamíferos y que por tanto el cobro de un impuesto sobre el aceite de pescado a un cargamento de espermaceti era injustificado. “Una ballena no es más pez que un hombre”, sentenció.

El veredicto final fue a favor del demandante. De acuerdo con la reglamentación vigente en el momento, cualquier “aceite” proveniente del mar debía considerarse “aceite de pescado” y pagar la tarifa establecida. Judd se vio obligado a pagar los 75 dólares que debía y otros $72.27 en multas. Sin embargo, a raíz del sonado caso, las autoridades se dieron cuenta del agujero legal que representaba el considerar la cera de ballena como aceite de pescado. Poco después el reglamento fue enmendado y el espermaceti fue eximido del pago de las tarifas correspondientes al aceite de pescado.

Muy pocas personas podrían dudar en el siglo XXI que las ballenas no son peces. En el contexto de Maurice v. Judd, sin embargo, desde un punto de vista estrictamente legal, el veredicto fue probablemente correcto. De todas maneras, con el paso del tiempo el uso de productos derivados de las ballenas cayó en desuso y la percepción actual sobre esos animales es completamente diferente a la del siglo XIX.

Años más tarde, en un caso similar, Nix v. Hedden (1883), la Suprema Corte de los Estados Unidos determinó que los tomates son verduras y no frutas para zanjar un caso en el que unos comerciantes de tomates se negaban a pagar un impuesto establecido para la importación de verduras, aduciendo que el tomate es, en el sentido botánico, una fruta. La corte determinó que los términos “fruta” y “verdura” debían entenderse en un sentido legal y gastronómico y no en términos botánicos.

¿Pez o mamífero?, ¿Fruta o verdura? La confrontación de los conceptos científicos con las ideas religiosas y con las definiciones legales será siempre un tema interesante y debatido. Las historias de la ballena y del tomate son sólo dos capítulos en esa inacabable saga de contradicciones.

Figuras
(1) Ilustración del siglo XIX de una edición de Moby Dick, de Herman Melville.
(2) Cacería de un cachalote, ilustración de Currier & Ives, ca. 1850.
(3) Rótulo de un producto del siglo XIX del espermaceti, el Jonah Sperm Oil .

Notas y referencias
Arita, H. T.  2000.  Moby Dick y sus ancestros. Ciencias 59:8-10.

Burnett, D. G. 2007. Trying Leviathan: The Nineteenth-Century New York case that put a whale on trial and challenged the order of nature. Princeton University Press.

Sampson, W. 1819. Is a whale a fish? An accurate report of the case of James Maurice against Samuel Judd. Van Winkle, Nueva York (citado y discutido por Burnett 2007).