Homínidos corriendo en la sabana (II): el factor térmico

En el artículo anterior vimos cuáles son las características que hubieron de desarrollar los homininos que colonizaron la sabana y que, presumiblemente, perseguían a sus presas corriendo. En este vamos a tratar del modo en que regulaban su temperatura corporal en un entorno tan exigente, y las condiciones anatómicas y funcionales que dicha regulación impuso.

La actividad física genera calor, y ese calor es susceptible de acumularse en el organismo y provocar una elevación peligrosa de la temperatura corporal. Por eso, también es preciso considerar elementos relativos al control térmico. Es precisamente la capacidad para mantener la temperatura corporal constante bajo condiciones de esfuerzo prolongado, el rasgo que más nos diferencia de otros mamíferos en estos aspectos y lo que nos permite correr largas distancias.

Hombres y mujeres pueden mantener balances térmicos neutros mientras corren, incluso, a pleno sol. El metabolismo de un hombre y una mujer que corren a velocidades óptimas (3,2 m s-1 y 3,0 m s-1) se eleva en 600 W y 450 W, respectivamente, por encima de los correspondientes valores de metabolismo estándar (del orden de 100 W las mujeres y 120 los hombres). En términos relativos, el calor producido en esas condiciones representa, por lo tanto, aproximadamente cinco veces el del nivel metabólico estándar.

La capacidad para disipar ese calor descansa de manera decisiva en la evaporación.

Esa es la única vía de pérdida de calor efectiva cuando la temperatura ambiental o la producción de calor de origen metabólico son muy altas. Aunque el jadeo es el sistema de pérdida de calor por evaporación más extendido en animales homeotermos, no era un sistema adecuado para los homininos, ya que el jadeo habría interferido con la actividad respiratoria. La solución estaba en la sudoración, puesto que los primates están capacitados para producir abundante sudor de origen ecrino (muy acuoso).

¿Qué habría ocurrido si los seres humanos (género Homo) no hubieran sido capaces de sudar?

Habrían estado obligados a restringir su actividad a la horas próximas a los momentos de penumbra, en el amanecer y el anochecer. A esas horas la temperatura externa no es demasiado alta, de manera que habrían sido capaces de eliminar el exceso de calor mediante radiación y conducción (o convección), y en caso de necesidad, algo también mediante jadeo. Pero de ese modo nunca habrían sido cazadores efectivos en la sabana, porque esas mismas condiciones las cumplen otros animales, como los ungulados, por ejemplo, que seguramente eran sus presas preferidas. Por lo anterior, la única refrigeración efectiva para poder utilizar las horas calurosas del día es la que proporciona la evaporación del sudor.

Para que nos hagamos una idea, debe tenerse en cuenta que los seres humanos tenemos entre 2 y 5 millones de glándulas sudoríparas ecrinas y que podemos pasar de producir 0,3-0,5 l de sudor al día, a secretar hasta 6-15 litros diarios, dependiendo de la temperatura ambiental, el nivel de esfuerzo y las características del individuo. Esa producción de sudor permite disipar una cantidad de energía equivalente a diez veces el consumo energético diario. Ningún otro mamífero es capaz de disipar una cantidad equivalente de calor mediante evaporación.

Un elemento fundamental en este contexto es el de la ausencia de pelaje en nuestra especie y, muy probablemente, en la mayoría de las especies del género Homo anteriores a nosotros. Porque un balance térmico neutro no sería posible si el cuerpo estuviese cubierto por un grueso pelaje, como estaba el de nuestros antepasados de hace más de 2 o 3 millones de años.

El pelaje es muy eficaz cumpliendo su función aislante; de hecho, bajo condiciones de intenso calor, permite que los animales no se calienten en exceso. Un hominino con un grueso pelaje no habría tenido especiales problemas para regular su temperatura corporal si su modo de vida hubiese sido poco activo y si se hubiese movido por zonas umbrías sin hacer grandes esfuerzos[1].

Pero si tenía que correr, el pelaje habría evitado la disipación del calor producido por el metabolismo (esos 650-700 W); esto es, la carga de calor habría sido fundamentalmente de origen interno, porque no habría podido disiparse. La razón de esa dificultad parece ser doble. Por un lado, la capa de pelo grueso constituye un aislamiento muy eficaz, pero por eso mismo, dificulta la disipación de calor, por conducción o convección, hacia el exterior. Y por el otro, la evaporación del sudor sobre los pelos no resulta tan eficaz para enfriar la piel como cuando se produce sobre la misma piel.

Asumiendo que los primeros homininos presentaban la misma tolerancia térmica que los seres humanos actuales, cubiertos con el pelaje solo habrían aguantado entre 10 y 20 min andando rápidamente antes de sobrecalentarse y sufrir un golpe de calor. Por esa razón, una termorregulación eficaz en condiciones de carrera prolongada requiere una piel “desnuda” como la nuestra. La “desnudez” resulta, por lo tanto, ser condición sine qua non para termorregular al correr largas distancias. No está claro cuándo se produjo la pérdida de pelo.

La historia evolutiva de los ectoparásitos humanos sugiere que ocurrió hace unos 3 millones de años. Y en todo caso, se produjo antes de hace 1,2 millones de años, ya que a esa época corresponde la última mutación que proporcionó el color oscuro a nuestros antecesores. Y además, las simulaciones mediante modelos indican que especies de nuestro linaje anteriores  a Homo sapiens, como H. erectus, por ejemplo, habrían estado sometidas a los mismos requerimientos para mantener el balance térmico neutro durante la carrera prolongada.

Un elemento a considerar es que la sudoración provoca pérdida de agua corporal; provoca deshidratación. Sabemos que el rendimiento de los corredores de fondo disminuye si esa pérdida supera el 2% de la masa corporal. Para una persona de 74 kg eso representa un volumen de 1,5 l. En condiciones calurosas esa pérdida es la que se produce en un tiempo de entre una y dos horas. Por lo tanto, si una partida de caza no se alarga más allá de ese tiempo, se podría hacer sin necesidad de beber agua. Ese periodo de tiempo es suficiente para poder atrapar a algunos animales, porque incurrirían en hipertermia. De hecho, los seres humanos no les darían caza por agotamiento físico de la presa, sino por incapacidad para regular la temperatura corporal.

Sin embargo, la mayor parte de las presas potenciales no estarían al alcance en los 5 o 10 km que se pueden correr en una o dos horas de carrera sostenida; haría falta más tiempo y eso quiere decir que necesitarían llevar agua. Pero llevar agua, aparte de tener de dónde obtenerla, tiene el problema de que hay que tener la habilidad manual o tecnológica para fabricar recipientes adecuados. Y no se sabe de ninguna especie anterior a Homo sapiens que fuera capaz de fabricar esos recipientes. Aunque también es posible que el rendimiento físico no se deteriorase tan pronto en H. ergaster o H. erectus. De hecho, hay atletas que vencen en sus competiciones tras haber perdido un volumen de agua que representa un 10% de su masa corporal, por lo que cabe suponer que en los antepasados de nuestro linaje esos niveles de pérdida pudieron haber sido también posibles o, incluso, superiores.

Poseemos un conjunto de atributos que hacen de los miembros de nuestra especie excelentes corredores de larga distancia. En algún momento de nuestra historia esa capacidad ha resultado, seguramente, clave para la supervivencia de nuestro linaje, puesto que de ella ha dependido la posibilidad de cazar presas de gran porte y alto rendimiento energético. Y sin embargo, que la carrera de larga distancia sea necesaria para poder atrapar determinadas presas no quiere decir que la presión selectiva que favoreció la capacidad para correr fuese la caza de resistencia. Sólo cuando la carrera alcanzó un grado de eficiencia próximo al de la especie humana pudo desarrollarse la caza de resistencia.

En un principio las carreras eran, muy probablemente, de corta distancia, para alcanzar el refugio huyendo de un posible depredador. A partir de ahí seguramente se fue desarrollando cada vez más esa habilidad hasta alcanzar la eficiencia que hoy poseemos. En la trayectoria que acabó desembocando en esa capacidad surgió, en primer lugar, el bipedalismo y la posición erguida, y luego, en paralelo, la pérdida del pelaje y la multiplicación del número de glándulas sudoríparas ecrinas. Gracias a todo ello corremos sin descanso y sin sufrir golpes de calor. Y eso nos permite dar alcance y abatir a casi cualquier otro animal.

Nota: Aquí puede consultarse una explicación más detallada del potencial refrigerador del sudor humano y otros aspectos relacionados.


[1] Los papiones, primates de sabana también, han mantenido el pelaje, aunque la actividad que desarrollan se reduce seriamente en las horas más cálidas del día, y si no tienen acceso al agua, sufren hipertermia con facilidad.

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Más información y referencias:

ResearchBlogging.orgLiebenberg, L. (2008). The relevance of persistence hunting to human evolution Journal of Human Evolution, 55 (6), 1156-1159 DOI: 10.1016/j.jhevol.2008.07.004

Nina G. Jablonski (2010): “Origen de la piel desnuda” Investigación y Ciencia, abril 2010: 22-29

Graeme D. Ruxton y David M. Wilkinson (2011): “Thermoregulation and endurance running in extinct hominins: Wheeler’s models revisited” Journal of Human Evolution 61: 169-175

Graeme D. Ruxton y David M. Wilkinson (2011): “Avoidance of overheating and selection for both hair loss and bipedality in hominins” Proceedings of the National Academy of Sciences 108: 20965-20969

Karen L. Steudel-Numbers y Cara M. Wall-Scheffler (2009): “Optimal running speed and the evolution of hominin hunting strategies” Journal of Human Evolution 56: 355-360

Homínidos corriendo en la sabana:  Parte 1 y Parte 2

Juan Ignacio Pérez Iglesias es biólogo, catedrático de Fisiología en la Universidad del País Vasco (UPV/EHU). Dirige la Cátedra de Cultura Científica de su universidad. Es miembro de Jakiunde, la Academia de las Ciencias, las Artes y las Letras de Vasconia, del Consejo Científico y Tecnológico de la FECyT, y de los patronatos de Ikerbasque, Fundación Vasca para la Ciencia, y de la Fundación Cursos de Verano de la UPV/EHU.



Por Juan Ignacio Pérez
Publicado el ⌚ 12 junio, 2012
Categoría(s): ✓ Biología