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LOS ANIMALES SOMOS TUBOS DIGESTIVOS
QUE SE MUEVEN
Desde la perspectiva de la evolución del planeta, comer como lo hacen los animales que conocemos actualmente es una actividad relativamente nueva, desde hace solo algo menos de seiscientos millones de años como máximo. Durante millones de años desde que aparecieron los primeros organismos vivos no observamos en los restos fósiles muchos cambios, hasta el punto de que se habla de los mil millones de años aburridos. Pero hace unos quinientos cuarenta millones de años se produjo un cambio profundo en los animales que vivían en la Tierra. Se discuten las razones de este fenómeno, pero la cantidad de oxígeno que había en la atmósfera aumentó de manera significativa por la aparición de la fotosíntesis. Su presencia permite un nuevo tipo de fisiología que implica respirar, es decir, adquirir oxígeno para transformar la energía química que almacenan animales y plantas en aquella que necesita el sistema nervioso o el movimiento. Usar este tipo de energía es un paso esencial en la evolución de los animales.
Los animales que existían en las primeras etapas de la evolución eran asociaciones sencillas de células muy parecidas entre ellas, que vivían de forma estática, como vemos actualmente con las esponjas. Estas esponjas tienen conductos por donde pasa el agua con los nutrientes que pueden llegar a las células que las componen. También hay animales de una sola célula, parecidos a las amebas, que pueden asociarse temporalmente para aprovechar mejor la disponibilidad de algas de las que se alimentan. Forman cavidades donde los diferentes individuos lanzan las enzimas digestivas a su alrededor y se procuran el producto de la digestión a través de zonas ventrales de su membrana. En los casos en los que el animal debe moverse, las células que lo forman se han de especializar, por ejemplo, en unos pies, y lo mismo pasa con la actividad de comer. Hay células que atrapan las fuentes de energía, otras las digieren y otras transfieren el producto de la digestión al conjunto de las células del organismo porque todas necesitan recibir algún tipo de alimento.
En algunos de los animales primitivos aparecieron cavidades donde podían atrapar y digerir lo que los alimentaba. Estas cavidades son invaginaciones de la epidermis y suelen tener un control de entrada, que denominamos la boca, que se abre cuando sus sentidos avisan de que hay alimento cerca de ellos. Para que la boca funcione son necesarios sistemas de comunicación entre las células que detectan las señales externas y las que producen movimiento. También hay células que coordinan el conjunto y que son de naturaleza nerviosa. En los animales son necesarias, por lo tanto, funciones especializadas del cuerpo, como los sentidos, el movimiento o la digestión, y maneras de comunicar las diferentes funciones entre ellas, lo que requiere un sistema nervioso.
Después de la digestión de lo que comen, estos animales deben liberarse de los residuos que no pueden digerir, y lo pueden hacer por la boca o por algún orificio que aparece de forma esporádica en la pared de la cavidad interna. Una gran novedad se produjo en los animales cuando esta cavidad se abrió de manera duradera por algún punto del cuerpo para evacuar los residuos de los alimentos que no son útiles para la nutrición del animal. De este modo, el sistema digestivo del animal en conjunto acaba formando un tubo. El ano, como la boca, es otra de las novedades cruciales que los animales incorporaron de manera generalizada y esto indica las ventajas que ofrece para su vida. Les permite, por ejemplo, comer por un extremo, digerir los alimentos y expulsarlos de manera simultánea por el otro extremo. Desde hace unos seiscientos millones de años el tubo digestivo ha estado en el centro de la vida de todos los animales.
Los restos de los animales fósiles que hemos encontrado nos indican que en aquel periodo se produjo la aparición de una enorme diversidad de especies que son el origen de los animales que existen actualmente. Es un fenómeno extraordinario que se descubrió a finales del siglo XIX y que se conoce como la explosión del Cámbrico y que ya intrigó a Charles Darwin. No sabemos las razones exactas de estos cambios tan dramáticos que se vivieron de forma casi simultánea en las poblaciones de animales de todo el planeta –y que pueden ser debidas a algún fenómeno geológico o al aumento de oxígeno en la atmósfera producido por los organismos fotosintéticos–, pero el hecho es que en aquel periodo aparecieron muchas nuevas especies. Se ha dicho también que lo que pasó es simplemente una consecuencia del éxito del modelo de estructura de los animales que se había desarrollado a partir de aquel periodo. Este modelo consiste en una estructura con simetría bilateral, que encontramos en todos los animales, y donde en la parte central el tubo digestivo –a través del cual el animal adquiere todo aquello que necesita para vivir– lo transforma, lo incorpora al organismo y expulsa lo que sobra por un extremo.
Desde que podemos analizar el ADN de los organismos vivos y compararlos, sabemos que el modelo de estructura corporal de los animales tiene una correspondencia con la multiplicación de un conjunto de genes, que son los que determinan el desarrollo de órganos más complejos. De este modo, analizando su genoma podemos rastrear cómo los animales fueron adquiriendo una mayor complejidad del mismo modo que lo observamos en los restos fósiles que encontramos en las rocas. El hecho es que desde los erizos de mar o los gusanos hasta los mamíferos, pasando por los insectos y reptiles, el cuerpo de los animales se puede considerar un tubo digestivo rodeado de un conjunto de órganos auxiliares. Los animales fueron desarrollando sentidos más complejos para analizar el medio en el que viven: les permiten detectar la luz, el sonido, o compuestos químicos que están disueltos en el agua o que son volátiles, y también la proximidad o la temperatura de objetos. Los datos pueden transmitirse directamente a sistemas que producen movimiento mediante procesos sencillos, como ya ocurre en las bacterias con sus flagelos, pero que puede complicarse cuando el animal dispone de un sistema muscular complejo como el de los animales. Gracias a las propiedades eléctricas y químicas de las neuronas, el sistema nervioso transmite la información de forma rápida, integra los datos que llegan de los diferentes sentidos y permite coordinar el sistema muscular. Los animales desarrollan también sistemas de protección y sostén que pueden ser externos, como la piel o la cubierta de los insectos, o internos, como el esqueleto de los vertebrados. Y por supuesto, cualquier animal necesita que los alimentos se puedan digerir, es decir, descomponerse en elementos más sencillos, que se transportan por las paredes del intestino hacia el interior del organismo. Cuando el animal se hace más complejo, los nutrientes se han de transportar por el organismo gracias a un sistema circulatorio para transformarlos y almacenarlos y, sobre todo, para que los millones de células que lo componen tengan acceso a la energía y a aquellos materiales que les permiten ejercer su función.
En el centro de todos los animales está, por lo tanto, el tubo digestivo, que está rodeado de un conjunto de órganos accesorios que constituyen una estructura determinada por la información genética característica de cada especie y que forma el cuerpo con sus diferentes órganos y tejidos. El tubo digestivo por los extremos está en contacto con el exterior y por tanto es como una segunda piel que se repliega en el interior. En los animales más complejos, este tubo se ha diversificado en diferentes partes, como la boca, que permite triturar el alimento y empezar la digestión; el esófago, que lo conduce al estómago, y las partes sucesivas del intestino, donde se degradan los alimentos en sus componentes para poder ser transferidos en el interior del cuerpo y ser utilizados. En este proceso sabemos que las funciones del intestino necesitan la cooperación de microorganismos que conviven en el sistema digestivo, evitan la proliferación de infecciones perjudiciales y colaboran en la digestión. De este modo, la piel interna que constituye el tubo digestivo tiene la función de defensa que tiene siempre la piel, que es protegerse de los ataques de organismos externos. Este hecho lo vemos cuando a veces una patología de diferentes orígenes puede llegar a producir la perforación de la pared del intestino. Entonces, los microorganismos que lo pueblan pueden infectar las regiones internas del cuerpo, lo que puede ser extremadamente grave. Por otro lado, el intestino ha de empujar el alimento desde la boca hasta el ano y secretar todo aquello que no se ha podido digerir. Las paredes del intestino deben ser también bastante permeables para que los productos de la digestión entren en el organismo y se esparzan por él.
Alimentarse correctamente implica para todos los animales dedicar una gran parte de su actividad a recorrer y observar el entorno en busca de alimentos, identificar aquellas plantas o animales que pueden ser comidos y evitar todo aquello que puede ser perjudicial, para finalmente introducirlo en su sistema digestivo. La evolución de los animales ha hecho que este proceso pueda llegar a ser muy complejo, pero sin duda es muy eficaz, ya que permite que el animal se alimente de manera correcta. Todos los animales tenemos que explorar el mundo de modo continuo en busca de comida y decidir qué introducimos en nuestro tubo digestivo. Que las especies animales, y la humana no es ninguna excepción, hayan llegado a ser como son es, en gran parte, el resultado de haber tenido éxito en esta empresa, que no acaba nunca mientras el animal siga con vida.
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LA ALIMENTACIÓN HA HECHO
A LA ESPECIE HUMANA
Los orígenes de los vertebrados, que son los grandes animales que pueblan el planeta en la actualidad, debemos buscarlos, como hemos visto, hace más de quinientos millones de años. El modo en que aparecieron a partir de los invertebrados precedentes es una cuestión que ha preocupado a quienes se interesan por la evolución biológica porque la formación de un vertebrado es complicada. Aunque todos los animales tienen en común el tubo digestivo que recorre su cuerpo de punta a punta, solo hay que ver la diferencia que existe entre un pez o un reptil y un molusco, un crustáceo o un insecto. Los vertebrados tienen un esqueleto interno sólido sobre el que se construye el cuerpo y sobre el que se fundamentan toda su actividad y sus movimientos. Es una estructura suficientemente versátil como para que la hayan adoptado todo tipo de animales que corren, vuelan y nadan. La estructura corporal de los vertebrados está basada en un esqueleto interno con sus articulaciones, pero se ha establecido también que un hecho esencial en este proceso fue la formación de la cabeza con la estructura de hueso protectora del cerebro y de un órgano esencial para la alimentación, la mandíbula, que articula la entrada de materiales por la boca y ocupa la parte inferior de la cabeza. Todo esto ha de funcionar correctamente con un número de músculos que mueven el conjunto en todas direcciones. Más tarde, en la mandíbula aparece otro elemento nuevo, que son los dientes, con la complejidad de materiales que implican. Todo esto es esencial para el desarrollo de funciones muy diversas, y en particular para que en la boca empiece el procesamiento de los alimentos, es decir, la trituración y una primera digestión. La estructura de los vertebrados fue un gran éxito evolutivo porque, hasta el momento actual, han sido los animales más grandes y diversificados que existen en la superficie de nuestro planeta.
Durante millones de años los vertebrados vivieron en el mar, y los peces, que son unos de los vertebrados más sencillos, aún viven en él. Pero en algún momento, hace más de trescientos millones de años, los vertebrados salieron del mar. Esto implica cambios muy importantes en su estructura corporal. Su esqueleto tiene que poder sostener el peso del cuerpo sin el apoyo del agua y tiene que poder permitir que el animal se desplace por el suelo. También debe desarrollar unos pulmones que le permitan adquirir el oxígeno del aire y que ya tenían algunos peces de un modo rudimentario. La captación del aire en los vertebrados terrestres se coloca en la cabeza, junto a la boca y el cerebro, donde acaba estableciéndose una gran parte de la complejidad del animal. Para desplazarse, los vertebrados terrestres evolucionan con cuatro extremidades. Esto es diferente de lo que hicieron los insectos que tienen seis patas o las arañas, que tienen ocho. Esta estructura se mantiene en todos los vertebrados, y cuando los mamíferos aparecen hace unos doscientos millones de años, los cambios en su aspecto no son tan grandes respecto a los reptiles, que fueron durante millones de años los animales más grandes tanto sobre la tierra como dentro del agua y en el aire. Un cambio importante que se produjo en los mamíferos, como en las aves, es que controlan la temperatura corporal, lo que los hace independientes de los cambios de temperatura que se dan en la atmósfera. Los mamíferos sobre todo protegen mejor a sus crías durante las primeras etapas de su desarrollo. Este hecho ha permitido que los individuos jóvenes puedan tardar mucho tiempo en desarrollar sus órganos, que en el caso del cerebro humano necesita diversos años para conseguir su estructura definitiva. En la actualidad, las fases juveniles de nuestra especie, incluyendo la infancia y la adolescencia, necesitan más de quince años, lo que requiere una estructura familiar y social bien establecida. Los primeros mamíferos evolucionaron formando sociedades complejas. Una de las consecuencias de esta evolución es que la coordinación de todo el organismo se vuelve más compleja, lo que lleva asociado un crecimiento del cerebro.
Los mamíferos tienen una gran capacidad de adaptación, los encontramos en todos los hábitats del planeta, incluyendo los océanos, donde se hallan animales tan complejos como los delfines, las focas o las ballenas, y algunos se han adaptado al vuelo, como los murciélagos. Una de las líneas de esta evolución, que comprende también a los roedores, dio lugar a los primates, un orden de los mamíferos en el que incluimos a la especie humana. Los antecesores de los primates los encontramos en restos fósiles de hace unos sesenta y cinco millones de años, un tiempo en el que los grandes dinosaurios empezaban a desaparecer. Eran probablemente animales que vivían en los árboles y comían frutas y hojas y probablemente insectos y pequeños animales. Para conseguirlo desarrollaron manos y pies, que les permitían trepar por los árboles y recoger los frutos, que reconocían principalmente por la visión. Por lo tanto, tenían que determinar cuáles eran los frutos adecuados y maduros, lo que supuso el desarrollo de las zonas del cerebro que les permiten tomar este tipo de decisiones.
Los actuales primates no humanos forman un grupo de animales que viven en África y Asia y otro grupo diferente en América y siguen viviendo esencialmente en las zonas boscosas y en las sabanas. Hace unos diez millones de años, la rama que conduce a los grandes primates que conocemos hoy, orangutanes, gorilas, chimpancés y humanos, empezó a diversificarse.
La línea de la evolución de los primates que acaba dando lugar al desarrollo del Homo sapiens es compleja y es un objeto de investigación y debate muy intenso, lo que genera que las ideas vayan evolucionando rápidamente. Es probable que en algún momento hace unos seis millones de años un grupo de primates empezara una evolución al margen de los chimpancés y los bonobos, que todavía hoy son los animales vivos más próximos a los humanos. Una de las características que los diferencian en particular es que empezaron a ponerse erguidos, otra de las particularidades esenciales de las especies relacionadas con la nuestra. Ponerse en pie implica colocar el cráneo en una situación más abierta, lo que permite que el cerebro se vaya desarrollando. La mandíbula humana es también particular en la especie y permite que la musculatura de la boca y la tráquea posibiliten la emisión modulada de sonidos, que es la base del lenguaje articulado humano. Los dientes que se encuentran en los antecesores de los humanos en aquellos periodos nos dicen que algunas de aquellas especies, que debían de tener hasta aquel momento una dieta principalmente vegetariana, empiezan a comer animales, quizás carroña, porque son discutibles las habilidades que tenían aquellos individuos para cazar. Sin embargo, tampoco disponían en el intestino de los mecanismos que permiten a los carroñeros estrictos como los buitres comer carne en descomposición, o sea que si comían carne de animales que otros carnívoros habían cazado, quizás se disputaban los restos con otros como las hienas. Esto requeriría, sin duda, una buena cooperación entre los miembros del grupo humano.
Que los homínidos coman carne tiene efectos diversos. Por un lado, tienen que organizarse para cazar, ya que depender únicamente de los restos de otros carnívoros podría proporcionar una cierta cantidad de carne durante un cierto tiempo, pero no es una fuente muy constante de alimento y existe competencia con respecto a otros animales. Para cazar de manera eficiente, los humanos primitivos tuvieron que desarrollar armas porque sus capacidades físicas son limitadas. Pero, por otro lado, la carne es una fuente importante de proteínas, de vitaminas y de energía, y a su vez estos nutrientes son necesarios para permitir que se desarrolle el cerebro, el órgano que determina las capacidades específicas de la especie.
El cerebro es un gran devorador de energía. En reposo, el organismo de los humanos gasta en el cerebro un 30 % de su energía para mantener su actividad, pero evidentemente sus funciones son las que proporcionan a la especie humana unas capacidades únicas, que le han permitido imponerse en entornos tan variados como lo ha hecho hasta ahora. El cerebro centraliza la recepción de señales que el individuo recibe, las procesa y coordina sus reacciones. Al mismo tiempo es capaz de almacenar una gran cantidad de información procedente de las sensaciones que el individuo va registrando durante su vida. Por eso su desarrollo constante en la evolución de las especies que llevarían a la aparición del Homo sapiens ha sido un factor decisivo en las propiedades que han hecho que esta especie sea tan exitosa.
Estar erguido tiene otra consecuencia, y es que las manos ya no sirven para desplazarse y quedan libres para desempeñar una multitud de funciones nuevas. Las manos evolucionan y los dedos toman una disposición diferente, sobre todo el pulgar, que crece en una posición excéntrica respecto a los otros dedos. De este modo, las manos sirven para desarrollar herramientas para cazar o para triturar la comida. Las hachas de piedra, presentes muy pronto en la evolución de los precursores de la especie humana, son indicaciones fehacientes de las nuevas posibilidades de la especie. En algunos primates, y en la especie humana en particular, las manos son las que llevan la comida a la boca. Les permiten atrapar aquello que puede ser comestible, procesarlo si hace falta y examinarlo con detalle mediante todos los sentidos disponibles para acabar tomando la decisión esencial, que es la de llevar el alimento a la boca, por donde se introduce al tubo digestivo en un gesto decisivo para la función de alimentarse.
La especie humana es una especie social y así lo fueron sus precursoras. Constituir grupos organizados permite a sus miembros cuidar a los jóvenes y a los viejos que no pueden valerse por sí mismos, defenderse de los ataques de otros animales y otros grupos de su misma especie o de especies parecidas y acceder a alimentos que serían difíciles de conseguir para individuos aislados, como es el caso de la caza de grandes mamíferos. Al mismo tiempo, mantener una organización social es complejo y hay que resolver cuestiones internas de manera continuada, por ejemplo repartir el poder o el sexo entre quienes componen la sociedad, pero también los alimentos que se obtienen de manera organizada. Todo esto implica el desarrollo de unas capacidades nuevas en el cerebro. La complejidad de las sociedades humanas implica la necesidad de tratar de comprender el comportamiento del entorno en el que viven y el de los miembros de la misma sociedad. También se ha establecido que las especies de primates que basan su alimentación en frutos y semillas más que en hojas necesitan una mayor capacidad de distinguir lo que comen, lo que conduce a que se seleccionen cerebros más complejos. Este conjunto de necesidades estaría, según estas ideas, en el origen de la aparición de propiedades que consideramos humanas, como la inteligencia o la conciencia, y en las que se basan las ventajas evolutivas de los humanos. La capacidad de crear una abstracción del mundo que lo rodea es una característica que aparece en el Homo sapiens. Sus manifestaciones artísticas, que son a menudo representaciones de animales de los que depende la vida del grupo, son testigos excepcionales de estas propiedades tan características de los humanos.
La especie humana desarrolló un conjunto de maneras de comunicarse entre los componentes de sus grupos sociales, en el que destaca el lenguaje. Muchos animales se comunican entre ellos mediante sonidos, pero el lenguaje humano, modulado por una laringe desarrollada y apoyado en las capacidades excepcionales del cerebro, permite transmitir conceptos complejos, cosa que le proporciona unas posibilidades únicas. El lenguaje de la especie humana es en sí mismo complejo en cuanto a la riqueza de sonidos que puede emitir, pero, además, su capacidad de conectar con conceptos complejos generados con el cerebro permite a las sociedades humanas transmitir experiencia y cultura. En cuanto a la comida, las sociedades humanas pueden transmitir cómo y dónde encontrar las plantas de las que se alimentan o cómo organizarse para cazar grandes animales. Dentro de las sociedades, probablemente la presencia de algún miembro de más edad les permitía transmitir mensajes sobre cómo organizar su sociedad o cómo tratar de comprender el mundo en el que vivían.
Todo lo que hemos ido descubriendo hasta la actualidad nos dice que la formación de la especie humana se produjo en África hace unos ciento cincuenta mil años. Es sobre todo en el sur y en el este del continente africano donde se han encontrado los restos de las especies que fueron adquiriendo características que consideramos las propias de la humana. También hemos deducido que, en al menos dos ocasiones, los homínidos salen del continente africano y se expanden por Europa y Asia. Uno de estos casos se dio hace más de un millón y medio de años, cuando lo que denominamos Homo erectus empieza un viaje que da lugar a especies muy diversas, como el humano de Flores, que con una altura de un metro y un cerebro pequeño habitaba en algunas de las islas de la actual Indonesia. También sabemos que otra especie poblaba Europa –a la que hemos denominado Neandertal por el primer lugar donde fueron descubiertos en Alemania–, que es testigo de esta otra salida de África anterior a la formación de los humanos modernos. Con el descubrimiento de nuevos restos antiguos quedó claro que los neandertales no eran los únicos homínidos que poblaban Europa y Asia antes de la llegada del Homo sapiens. De unos pequeños restos en una cueva del sur de Siberia cerca de la población de Denisova se pudo extraer suficiente ADN para determinar que correspondía a una especie relacionada con los neandertales, pero diferente. Otros restos aparecidos en China nos hablan de que había más especies parecidas y de que todas se extinguieron con la llegada de los humanos.
Se calcula que el Homo sapiens salió de África hace unos cien mil años, al parecer en una oleada única de no sabemos cuántos individuos, pero no muchos. En algún momento los humanos modernos encuentran a los otros homínidos, como los neandertales o los denisovanos, que se habían establecido en Europa y Asia, las especies conviven y se cruzan entre ellas pero compiten por el territorio y la comida. En los genomas de los humanos que vivimos en Europa han quedado restos de los genomas de los neandertales, y lo mismo sucede con los restos de los denisovanos en el genoma de los humanos del este de Asia. Por lo tanto, la convivencia entre las diferentes especies hubo de ser frecuente. Sin embargo, hace unos treinta mil años el Homo sapiens ya era la única especie de homínido que poblaba el planeta, que va ocupando de manera progresiva. Este viaje tuvo etapas complejas, como el paso al continente americano, para lo que hubo que esperar a que el puente entre las actuales Siberia y Alaska permitiera el acceso de probablemente más de una oleada de poblaciones humanas. Y especialmente como la aventura de poblar el Pacífico, que fue completada por los navegantes polinesios y maoríes, no mucho antes de que los navegantes europeos llegaran a aquellas tierras. Los individuos de aquellas poblaciones que empezaron a poblar el planeta eran esencialmente como nosotros, formaban sociedades complejas y si nos los cruzáramos por la calle, vestidos y moviéndose cómo nosotros, no nos parecerían nada extraños. Incluso podría ser que fueran más inteligentes que los actuales humanos.
Aquellos humanos se pasaron milenios explorando el entorno y desarrollando su curiosidad, lo que les hacía preguntarse qué había más allá de las zonas donde habitaban. La curiosidad humana y la necesidad de explorar lo desconocido para buscar nuevas tierras donde habitar, de ir a ver lo que hay después del horizonte o más allá de un río o de un brazo de mar, ha sido el motor de la expansión de la especie, lo que no se ha extinguido nunca. Y durante este proceso se tuvieron que ir adaptando a alimentarse con lo que encontraban en los nuevos territorios. En este viaje, la especie humana ha ido remodelando el paisaje del planeta y provocando cambios profundos en las especies que lo pueblan, pero al mismo tiempo ha cambiado la propia especie para poder sobrevivir en los nuevos entornos y para poder alimentarse de nuevas plantas y animales que iba encontrando en cada lugar. Estos cambios se transmiten a la vez de una generación a la siguiente por los genes de los padres y por la cultura, que en su conjunto la sociedad adopta como la más adecuada a cada circunstancia.
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