Alimentación y expansión cerebral

ALIMENTACIÓN Y EXPANSIÓN CEREBRAL. TEJIDO COSTOSO

En este post trataremos de explicar cómo pudo llevarse a cabo la expansión cerebral de nuestros ancestros. Le mostraremos que la alimentación y expansión cerebral se encuentran estrechamente vinculadas.

El cerebro humano ha sufrido un proceso de evolución de más de 2,5 millones de años. Se cree que comenzó a expandirse con el Australopithecus garhi, antecesor del género humano, que ya poseía una capacidad craneal de unos 500 cc. El primer ser humano, el hombre hábil, mostraba un promedio de volumen cerebral de 750 cc.; el hombre erecto de 850 c c y en la actualidad, el hombre sabio (Homo sapiens) alcanza los 1400 cc.

La hipótesis que goza de más prestigio y reputación de entre las que tratan de dar una explicación a dicha cuestión es la del tejido costoso.

La alimentación y expansión cerebral

TEORÍA DEL TEJIDO COSTOSO

Tal como puede deducirse del nombre de la hipótesis, el cerebro humano es un tejido sumamente caro desde el punto de vista energético. Nada más y nada menos que da cuenta del 20 al 25 % del consumo energético total del organismo. En contraste con el ser humano, el consumo cerebral promedio del resto de primates oscila en torno al 7%.

Pero aún hay más. Resulta que el metabolismo basal del ser humano es muy similar al de cualquier otro primate del mismo tamaño. Es decir, la energía mínima necesaria para satisfacer las necesidades metabólicas del organismo es la misma en cualquier primate. Dicho con otras palabras para que se entienda mejor aún: la energía que gasta un ser humano en estado de reposo no es mayor que la consumida por un chimpancé del mismo peso.

Por tanto, mientras que el organismo del chimpancé (sin tener en cuenta el cerebro) dispone para su funcionamiento de un 93% de la energía total, el ser humano debe conformarse con sólo el 75-80%.

Esto llevó a concluir a científicos de renombre, como Aiello y Wheeler, que el metabolismo de otros órganos tuvo que reducirse durante la expansión cerebral para evitar que el metabolismo basal se disparase. No hay otra solución. Si no hubiese tenido lugar una reducción en el gasto energético de otros órganos, la consecuencia habría sido un incremento del metabolismo basal. No ocurrió dicho aumento, porque de haber sucedido, la supervivencia en un medio severo como la sabana habría estado en juego ¿Entiende? Si las necesidades energéticas para sostener el metabolismo del género humano se hubieran disparado durante la expansión cerebral, la existencia en un hábitat donde el alimento se encuentra poco disponible habría sido extremadamente difícil.  

LA ALIMENTACIÓN Y ACORTAMIENTO DE LAS TRIPAS

¿Qué órgano fue restringiendo el gasto mientras el cerebro crecía para mantener estable el metabolismo? Según la hipótesis, otro tejido costoso redimió al hombre: el intestino.

El intestino, que tanta energía gasta, se acortó al tiempo que el cerebro creció. Así se mantuvo estable la demanda energética total. Como resultado, el intestino perdió el poderío digestivo que lo había caracterizado y la dieta debió variar. Los alimentos de difícil asimilación, esto es, los ricos en fibras vegetales, dieron paso a otros más digeribles, como los de origen animal.

El intestino humano gravitó desde uno típico de los herbívoros hacia uno más propio de los comedores de carne. Nuestra anatomía se acercó más a los mamíferos carnívoros y se alejó de la de los herbívoros. Los herbívoros poseen intestinos largos con los que son capaces de asimilar la celulosa de las plantas y extraer de estos pobres recursos alimenticios toda la energía posible.

Comparativa de intestinos de un herbívoro y un carnívoro

Dentro de los primates, aquellos cuya dieta es más rica en celulosa, como es el caso de los gorilas, tienen tripas más largas que los que se alimentan de frutos ricos en energía, como los chimpancés.

Aunque no puede conocerse con certeza matemática qué parte del tubo digestivo de nuestros ancestros sufrió cambios, pues los tejidos no fosilizan, puede inferirse usando las analogías que fue el colon, en particular, lo que probablemente se redujo durante la evolución. Si comparamos nuestro sistema digestivo con el de los chimpancés, nos podemos percatar de que en términos relativos nuestro intestino grueso es mucho más corto, mientras que nuestro intestino delgado es bastante más largo. 

Tal como hemos planteado la hipótesis pareciera que la expansión cerebral ocurrió primero y como resultado se produjo un acortamiento intestinal y la transición alimentaria hacia un mayor consumo de carne. Veamos lo ocurrido desde otra perspectiva.

LA ALIMENTACIÓN Y EXPANSIÓN CEREBRAL

La carne, que comenzó a consumir el hombre hábil en proporciones altas, es un alimento de elevado rendimiento energético por dos razones. En primer lugar, se trata de un recurso denso y compacto desde el punto de vista energético. Y en segundo lugar, es de fácil y rápida digestión. En otras palabras, la carne es una joya energética. Por un lado, ahorra al organismo mucha energía y, por otro lado, se la proporciona a raudales.

De ahí el contraste entre los herbívoros y los carnívoros. Los primeros poseen un enorme intestino y precisan estar comiendo buena parte del día para satisfacer sus necesidades energéticas y nutricionales a partir de los pobres vegetales. Por el contrario, los segundos, con su tubo digestivo de menor tamaño, pueden permanecer días sin comer después de un buen festín de carne.

Pues bien, la introducción de carne en la dieta no requería un tubo digestivo largo. Según el principio de economía de la energía, un órgano al que no se demanda tanto tiende a disminuir su tamaño. Por lo tanto, el mayor aporte energético en la dieta sumado a la energía ahorrada tras la reducción del intestino, generó un excedente energético que pudo destinarse al crecimiento cerebral.

Las dos formas de ver el proceso son diferentes. En la primera, la expansión cerebral actúo de espoleta evolutiva para el acortamiento del tubo digestivo, mientras que en la segunda, fue la transición alimentaria la que propició la reducción intestinal y el crecimiento del cerebro.

Alimentación y expansión cerebral. La importancia de la carne

LA GRASA Y LA EXPANSIÓN CEREBRAL

Pero la carne no sólo proporciona más energía y proteínas de alto valor biológico por unidad de peso que cualquier otro alimento que pudieran obtener en la sabana los primeros humanos. Contiene un nutriente esencial en la composición y estructura de las membranas celulares de las neuronas. Este es la grasa.

Las grasas constituyen casi el 70% del peso de nuestro cerebro. Principalmente el ácido graso araquidónico o AA (un ácido graso poliinsaturado omega 6) y el ácido graso docosahexaeonico o DHA (poliinsaturado omega 3). Ambos son ácidos grasos esenciales (AGE), es decir, que el organismo humano no puede sintetizarlos y deben ser ingeridos en la dieta.

Así que no es descabellado suponer que la expansión cerebral requirió de la disponibilidad y acceso a fuentes dietéticas de grasa. La más rica en grasa, particularmente en ácidos grasos implicados en la estructura de las membranas del sistema nervioso (AA y DHA), y más abundante de todas las fuentes presentes en el entorno ecológico de la sabana era la carne de los bóvidos que habitaban junto al ser humano. Más que en la carne, la riqueza en estos ácidos grasos se concentra en la casquería (cerebro, testículos y ojos).

Con todo, son los animales acuáticos los que se llevan la palma en cuanto a riqueza en este tipo de grasas. De ahí que no pocos hayan afirmado que la expansión cerebral tuvo que suceder en los fecundos márgenes fluviales, lacustres o en el litoral. En estos entornos, el hombre se habría abastecido copiosamente de ácidos grasos poliinsaturados gracias a la pesca. Sea como fuere, parece que las grasas cumplieron un papel crucial en la expansión cerebral.

LA GRASA DE ORIGEN VEGETAL

No faltan vegetarianos que tratan de defender su postura al afirmar que algunos vegetales, como leguminosas y semillas, son ricos en grasas poliinsaturadas. Desde esta perspectiva, no sería indispensable la ingesta de productos de origen animal para obtener los AA y DHA.

Pues bien, tienen razón en que el reino vegetal proporciona ácidos grasos poliinsaturados. No obstante, es preciso recordar que lo hace en su versión simple. Las semillas y leguminosas contienen dos AGE: el linoleico y el alfa linolenico, ambos con 18 carbonos. El problema radica en que esos AGE no son utilizables directamente en la estructura del sistema nervioso. Antes deben ser transformados en ácidos grasos más complejos (en AA, con 20 carbonos, y en DHA, con 22).

Resulta que, a diferencia de los mamíferos herbívoros, el organismo del ser humano transforma poco y mal los ácidos grasos más simples obtenidos de las plantas en los más complejos AA y DHA. Se calcula que se podemos convertir escasamente un 2-3% del ácido alfa linolénico en DHA. Por tanto, hemos de concluir que si los primeros humanos se parecían más a nosotros que a los mamíferos herbívoros, debieron recurrir a las fuentes animales para conseguir directamente los ácidos grasos utilizables en la estructura nerviosa, esto es, el AA y DHA. Así evitarían las poco eficaces transformaciones bioquímicas a partir de los AGE de las plantas.

EXPANSIÓN CEREBRAL E HIDRATOS DE CARBONO

En la relación entre alimentación y expansión cerebral aún queda otra hipótesis que analizar. Con menor respaldo de la comunidad científica, otros investigadores, como Karen Hardy, de la universidad autónoma de Barcelona, han propuesto otra hipótesis para la expansión cerebral. Esta alternativa teórica subestima el papel de las proteínas y las grasas, y pone el acento en los hidratos de carbono (HC) procedentes de los vegetales. Concluyen que a pesar de la importancia del alimento de origen animal, de no haber sido por el aporte energético de los HC, la expansión cerebral no habría tenido lugar.

Parten del hecho indiscutible de que la glucosa, obtenida por la digestión de los HC, es la fuente principal de energía para el tejido cerebral.

Por otro lado, ponen de relieve que el ser humano posee tres veces más copias del gen AMY1 que el chimpancé, por ejemplo. Este gen es el responsable de la síntesis de la enzima amilasa, que hidroliza el almidón. ¿Qué quiere decir esto? Que el ser humano es un potencial consumidor de vegetales feculentos.

Sostienen que los primeros humanos habrían incrementado las copias de los genes involucrados en la síntesis de la amilasa salival. Como resultado, tendrían una capacidad para hidrolizar los HC complejos, como el almidón, mayor que la de cualquier otro primate (con menor número de copias del citado gen). Como consecuencia, los tubérculos, raíces, rizomas y otros órganos de reserva vegetales pudieron constituir una porción importante de las dietas de los primeros humanos.

Importancia de las raíces, bulbos y tubérculos en la evolución humana

CONTRAATAQUE DE LOS DEFENSORES DEL PAPEL DE LA CARNE

Los defensores de la importancia de la carne en la expansión cerebral contraatacan. No pueden tolerar que los vegetales tengan un papel tan importante en la evolución humana. Según postulan, la glucosa necesaria para el cerebro se puede obtener a partir del metabolismo de las grasas. Desde este enfoque, no habría existido la necesidad de consumir vegetales feculentos para expandir el cerebro.

A decir verdad,  el organismo puede sintetizar glucosa a partir de la grasa en un proceso metabólico denominado gluconeogénesis. Aunque no es menos cierto que esta vía es más costosa desde el punto de vista energético. En otras palabras, la obtención de glucosa a partir de las grasas es un derroche de energía. Ya hemos mencionado que el despilfarro de energía representa una desventaja adaptativa en el difícil entorno ecológico de la sabana.

De modo que explotar y consumir los alimentos ricos en HC, si están presentes, es la opción más rentable y que proporcionó una ventaja adaptativa para nuestros antepasados. Esta hipótesis recibe apoyo de los resultados obtenidos a partir del análisis de las microestrías del esmalte del hombre erecto, los cuales no encajan completamente con la idea de una dependencia absoluta de la carne. El incremento en la densidad de estriación respecto de hombre hábil, es congruente con una dieta de mayores proporciones de alimentos vegetales duros y abrasivos.

USO DEL FUEGO Y EXPANSIÓN CEREBRAL

La alimentación y expansión cerebral poseen otro nexo que las vinculan. La revolución tecnológica que supuso el control y el uso del fuego pudo acelerar el proceso de expansión cerebral. Para Richard Wrangham, primatólogo de la universidad de Harvard, la elaboración de los alimentos por medio del fuego es la esencia del proceso evolutivo. Según afirma, los alimentos sometidos al procesamiento térmico incrementan su digestibilidad y rendimiento calórico

Cuanto más digerible es un alimento, menos se exige al intestino y, de acuerdo con el principio de economía de la energía antes mencionado, tenderá a reducir su tamaño. A menor tamaño intestinal, mayor ahorro de energía. Si a este factor se suma un incremento del valor calórico de los alimentos, el excedente energético disponible para la expansión cerebral se incrementa. 

CONCLUSIÓN 

El cúmulo de evidencias nos obliga a concluir que sin minusvalorar en absoluto la relevancia de las proteínas y grasas animales procedentes de la caza, los HC complejos fruto de la recolección jugaron un papel indispensable en el desarrollo del cerebro humano. Más aún después del procesamiento de los mismos al calor del fuego.

La conclusión más importante a la que debe llegarse a partir del análisis de los datos es que alimentación y expansión cerebral se encuentran asociadas. No cabe duda de que en la expansión cerebral jugó un papel indudable e indiscutible la introducción de una dieta de elevada calidad, rica en calorías y nutrientes, posteriormente procesada con fuego.

Somos el resultado de grandes transformaciones alimenticias.

P´REZ&MÜLLER

Cerebro e intestinos. Conexión evolutiva

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