Estudio sugiere que los hombros y codos humanos evolucionaron inicialmente como frenos para los simios trepadores.

5 de septiembre de 2023

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por Dartmouth College

Los hombros giratorios y los codos extensibles que permiten a los humanos alcanzar una repisa alta o lanzar una pelota con amigos pueden haber evolucionado por primera vez como un sistema de frenado natural para nuestros ancestros primates que simplemente necesitaban bajar de los árboles sin morir.

Dartmouth reporta que los simios y los primeros humanos probablemente evolucionaron hombros de movimiento libre y codos flexibles para frenar su descenso de los árboles a medida que la gravedad actuaba sobre sus cuerpos más pesados. El artículo, "El descenso y la evolución de las morfologías de las extremidades anteriores de los simios", se publica en Royal Society Open Science.

Según los investigadores, cuando los primeros humanos abandonaron los bosques para ir a la sabana, sus apéndices versátiles eran esenciales para recolectar alimentos y utilizar herramientas para la caza y la defensa.

Los investigadores utilizaron software deportivo de análisis y estadísticas para comparar videos y fotogramas que tomaron de chimpancés y monos pequeños llamados mangabeys escalando en estado salvaje.

Descubrieron que los chimpancés y los mangabeys escalaban los árboles de manera similar, con los hombros y los codos doblados cerca del cuerpo. Sin embargo, al bajar, los chimpancés extendían los brazos por encima de su cabeza para agarrarse a las ramas como una persona que baja por una escalera mientras su mayor peso los tiraba hacia abajo primero.

Luke Fannin, primer autor del estudio y estudiante de posgrado en el programa de Ecología, Evolución, Medio Ambiente y Sociedad de Dartmouth, dijo que los hallazgos son unos de los primeros en identificar la importancia del "descenso" en la evolución de los simios y los primeros humanos, que están más relacionados genéticamente entre sí que con los monos.

La investigación existente ha observado a los chimpancés ascendiendo y navegando por los árboles, generalmente en configuraciones experimentales, pero el extenso video de los investigadores tomado en estado salvaje les permitió examinar cómo se adaptaban los cuerpos de los animales para bajar, dijo Fannin.

'Nuestro estudio plantea la idea de que el descenso es un factor subestimado, pero increíblemente importante en las diferencias anatómicas divergentes entre los monos y los simios que finalmente se manifestarían en los humanos', dijo Fannin. 'El descenso representaba un desafío físico tan significativo dado el tamaño de los simios y los primeros humanos que su morfología habría respondido a través de la selección natural debido al riesgo de caídas'.

'Nuestro campo ha pensado en los simios escalando árboles durante mucho tiempo, lo que faltaba en la literatura era cualquier enfoque en cómo salían de un árbol. Hemos estado ignorando la segunda mitad de este comportamiento', dijo Jeremy DeSilva, coautor del estudio y profesor y presidente de antropología en Dartmouth.

'Los primeros simios evolucionaron hace 20 millones de años en el tipo de bosques dispersos donde subirían a un árbol para obtener su comida, luego bajarían y se trasladarían al siguiente árbol', dijo DeSilva.

'Salir de un árbol presenta todo tipo de nuevos desafíos. Los grandes simios no pueden permitirse caer porque podría matarlos o lesionarlos gravemente. La selección natural habría favorecido aquellas anatomías que les permitieran descender de manera segura', dijo DeSilva.

Los hombros y los codos flexibles heredados de los simios ancestrales habrían permitido a los primeros humanos, como el Australopithecus, trepar a los árboles por la noche para protegerse y bajar a la luz del día sin sufrir daños, dijo DeSilva.

Una vez que el Homo erectus pudo usar el fuego para protegerse de los depredadores nocturnos, la forma humana adoptó hombros más anchos capaces de un ángulo de 90 grados que, combinados con hombros y codos de movimiento libre, hicieron que nuestros antepasados fueran excelentes lanzadores de lanzas (los simios no pueden lanzar con precisión).

'Esta misma anatomía de los primeros simios con un par de ajustes. Ahora tienes algo que puede lanzar una lanza o piedras para protegerse de ser comido o matar cosas para comer. Eso es lo que hace la evolución, es un gran inventor', dijo DeSilva.

'El descenso de un árbol estableció el escenario anatómico para algo que evolucionaría millones de años después', dijo. 'Cuando un mariscal de campo de la NFL lanza un balón de fútbol, ese movimiento se debe a nuestros antepasados simios'.

A pesar de la falta de gracia de los chimpancés, dijo Fannin, sus brazos se han adaptado para garantizar que los animales lleguen al suelo de manera segura, y sus extremidades son sorprendentemente similares a las de los humanos modernos.

'It's the template that we came from—going down was probably far more of a challenge for our early ancestors, too,' Fannin said. 'Even once humans became upright, the ability to ascend, then descend, a tree would've been incredibly useful for safety and nourishment, which is the name of the game when it comes to survival. We're modified, but the hallmarks of our ape ancestry remain in our modern skeletons.'

The researchers also studied the anatomical structure of chimp and mangabey arms using skeletal collections at Harvard University and The Ohio State University, respectively. Like people, chimps have a shallow ball-and-socket shoulder that—while more easily dislocated—allows for a greater range of movement, Fannin said. And like humans, chimps can fully extend their arms thanks to the reduced length of the bone just behind the elbow known as the olecranon process.

Mangabeys and other monkeys are built more like quadrupedal animals such as cats and dogs, with deep pear-shaped shoulder sockets and elbows with a protruding olecranon process that make the joint resemble the letter L. While these joints are more stable, they have a much more limited flexibility and range of movement.

The researchers' analysis showed that the angle of a chimp's shoulders was 14 degrees greater during descent than when climbing up. And their arm extended outward at the elbow 34 degrees more when coming down from a tree than going up. The angles at which mangabeys positioned their shoulders and elbows were only marginally different—4 degrees or less—when they were ascending a tree versus downclimbing.

'If cats could talk, they would tell you that climbing down is trickier than climbing up and many human rock climbers would agree. But the question is why is it so hard,' said study co-author Nathaniel Dominy, the Charles Hansen Professor of Anthropology and Fannin's adviser.

'The reason is that you're not only resisting the pull of gravity, but you also have to decelerate,' Dominy said. 'Our study is important for tackling a theoretical problem with formal measurements of how wild primates climb up and down. We found important differences between monkeys and chimpanzees that may explain why the shoulders and elbows of apes evolved greater flexibility.'

Co-author Mary Joy, who led the study with Fannin for her undergraduate thesis and graduated from Dartmouth in 2021, was reviewing videos of chimps that DeSilva had filmed when she noticed the difference in how the animals descended trees than how they went up them.

'It was very erratic, just crashing down, everything's flying. It's very much a controlled fall,' Joy said. 'In the end, we concluded that the way chimps descend a tree is likely related to weight. Greater momentum potentially expends less energy and they're much more likely to reach the ground safely than by making small, restricted movements.'

But as a trail runner, Joy knew the pained feeling of inching down an incline in short clips instead of just hurtling down the path with the pull of gravity, her legs extended forward to catch her at the end of each stride.

'When I'm moving downhill, the slower I'm going and restricting my movement, the more I'm fatiguing. It catches up to me very quickly. No one would think the speed and abandon with which chimps climb down from trees would be the preferred method for a heavier primate, but my experience tells me it's more energy efficient,' she said.

'Movement in humans is a masterpiece of evolutionary compromises,' Joy said. 'This increased range of motion that began in apes ended up being pretty good for us. What would the advantage of losing that be? If evolution selected for people with less range of motion, what advantages would that confer? I can't see any advantage to losing that.'

Journal information: Royal Society Open Science

Provided by Dartmouth College