¿Es posible trazar las raíces evolutivas de la humanidad estudiando las raíces genéticas del esmalte dental de los primates? El esmalte de tus dientes cuenta tu historia, pero ¿puede rastrear tu pasado evolutivo? Los investigadores de la Universidad de Duke compararon varios genes de primates responsables por la producción de esmalte; y creen que han identificado dos genes en la trayectoria de los ancestros primates a los seres humanos.
Anatomía de un diente humano.
El hecho de que el esmalte de los dientes incorpora isótopos elementales y minerales de la dieta de la persona, así como rasguños y residuos de alimentos duros que se han molido con los dientes, permite identificar dónde se ha vivido y lo que se ha comido a través del tiempo. Los dientes permanentes, diseñados para durar toda la vida, contienen bajo su superficie un registro microscópico de su crecimiento -análogo a los anillos de los árboles.
"Los dientes también conservan sus bandas de crecimiento", explica la antropóloga evolucionista Christine Wall de la Universidad de Duke. "Así que en lo que respecta a nuestra comprensión de los fósiles, los dientes nos pueden indicar qué edad tenía un menor cuando murió, o el tiempo que le tomó a los dientes desarrollarse- de modo que se puede comparar entre las especies vivas y las extintas”.
El Esmalte Dental como Clave del Pasado Evolutivo
Pero ¿pueden los dientes decirnos más? El equipo de Wall cree que las raíces genéticas de la producción del esmalte dental nos enseñarán sobre el pasado evolutivo de la humanidad. "El registro fósil siempre es el más completo para los dientes", dice Wall. "Y el grosor del esmalte ha sido durante mucho tiempo un rasgo clave que se utiliza para diagnosticar fósiles de homínidos y reconstruir tanto sus dietas como sus historias de vida."
Al comparar los genes asociados al esmalte humano con el de cinco animales primates, imaginan haber encontrado una manera de rastrear la evolución humana a través de innovaciones alimentarias selectivas en la vida de los ancestros primates. El esmalte, la sustancia más dura que hay en nuestros cuerpos, protege la corona de cada diente. La estructura y el grosor del esmalte de los dientes se determinan mucho antes del nacimiento cuando las células productoras de esmalte hacen una estructura de proteína para los minerales, que le dan al esmalte su dureza. Los investigadores han estudiado algunos de los genes que codifican estas proteínas.
Esquema de la evolución humana.
06 - Alimentación humana. Anatomía comparada. Dientes premolares y molares.
Estos cráneos son de humanos, gorilas y macacos, tres de las seis especies cuya genética del esmalte fue recientemente estudiada por un equipo de investigadores de la Universidad de Duke. Los evolucionistas creen erróneamente que las diferencias entre los genes que regulan el grosor del esmalte dental, son el resultado de millones de años de cambios evolutivos. El grosor del esmalte, aunque determinado mucho antes del nacimiento (cuando las células productoras de esmalte construyen un entramado de proteínas de orientación precisa para su estructura mineral), sí varía por la dieta típica de cada especie.
El esmalte dental humano es, en general, más grueso que el de los simios. Muchos paleontólogos evolucionistas creen que los cambios en la dieta contribuyeron a la evolución de cerebros más grandes, y por lo tanto, a la evolución humana. Los autores del reciente estudio creen que los mismos distintivos genéticos que ayudaron a construir el grueso esmalte dental humano, son las huellas de los cambios selectivos que llevaron hacia la evolución de los humanos modernos. Este estudio forma parte de un proyecto más amplio para encontrar conexiones evolutivas entre la anatomía humana, la genética y la dieta.
Comparación Genética del Esmalte Dental en Primates
El equipo comparó los genes asociados al esmalte que se corresponden entre humanos, gorilas, chimpancés, orangutanes, guibones y macacos rhesus. De éstos, los seres humanos suelen tener el esmalte más grueso, los gorilas y los chimpancés el más delgado, y los demás en algún punto intermedio. El esmalte delgado de los chimpancés y gorilas es suficiente para proteger sus dientes de una dieta de frutas y hojas. Por otro lado, el orangután, con un esmalte mucho más grueso, está equipado para una dieta más omnívora.
Pero el grosor del esmalte que protege los dientes a lo largo de toda una vida de masticar, no está determinado por la dieta, sino que se determina en el vientre materno. El esmalte es la sustancia más sólida y rica en minerales del cuerpo humano. Cubriendo la corona del diente mucho antes de que prorrumpa de la encía, el esmalte humano suele ser más grueso en la parte superior del diente. De manera excepcional varias proteínas se encuentran en el esmalte dental. Ellas forman un armazón para los minerales que hacen que el esmalte sea fuerte. Una vez que el esmalte del diente ha madurado, las células que producen estas proteínas desaparecen.
"Decidimos investigar sólo aquellos genes que tienen un papel reconocido en el desarrollo de los dientes", explica Greg Wray, profesor de biología de la Universidad de Duke. La enamelisina, amelogenina, ameloblastina y enamelina son 4 proteínas implicadas en la formación de los dientes. Las mutaciones en los genes que controlan la producción de estas proteínas están asociadas con la formación anormal del esmalte. El equipo comparó genes de humanos y de cinco animales primates que creen podrían haber tenido un ancestro común. Creen que las diferencias entre estos genes trazan la evolución de cada especie, y que las diferencias más significativas indican los genes más favorecidos por la selección natural en el curso de millones de años de evolución.
“Es entonces cuando sabemos que un gen está bajo selección positiva", dice la autora principal Julie Horvath. Los genes MMP-20 y ENAM para dos de las proteínas (enamelisina y enamelina respectivamente), tuvieron diferencias significativas en la región que regula su transcripción inter-especies. Sin embargo, en estos mismos genes, las partes codificadoras de proteínas no difirieron significativamente entre las especies, y los genes para las otras dos proteínas (amelogenina, ameloblastina) tampoco difirieron.
A pesar de esto, el equipo concluye que en el curso de la evolución humana, los cambios en la regulación de la transcripción de estos dos genes (MMP-20 y ENAM) contribuyeron a la formación de lo que somos hoy en día, favoreciendo selectivamente el consumo de los tipos de alimentos que comemos, y en última instancia, evolucionando nuestros cerebros para que fueran más grandes.
Formación y Composición del Esmalte Dental
El esmalte se compone de varillas de esmalte dentro de una matriz. Las varillas se fracturan si no están orientadas correctamente con la estructura de la dentina subyacente, soportadas por la dentina inferior del diente. Las varillas del esmalte están rellenas de cintas de hidroxiapatita cristalina. La formación del esmalte, a nivel molecular, es un complejo proceso de pasos múltiples.
Durante las primeras etapas de la formación del esmalte, la enamelisina es secretada continuamente por células ameloblastos dentro de varillas de esmalte en maduración para despejar espacio para la enamelina. La enamelina rodea las cintas cristalinas dentro de estas varillas para guardar espacio para la eventual disposición de minerales. La enamelina está también altamente concentrada en la unión entre el esmalte y la dentina. El grosor del esmalte, así como la forma de la unión del esmalte y la dentina, varían no sólo entre las diferentes especies, sino dentro de una misma especie, por lo cual no sorprende encontrar diferencias genéticas entre especies que afecten la producción de enamelisina y enamelina.
El Esmalte Dental como Registro de la Dieta y el Entorno
El esmalte dental incorpora, ya sea de manera química o física, algunos elementos a los cuales está expuesto. Por ejemplo, las proporciones de isótopos de carbono y de oxígeno de la comida y el agua que una persona o animal ha estado consumiendo con el tiempo, se pueden medir en los componentes de carbonato y fosfato del esmalte dental. Medir las proporciones de estos isótopos, y compararlos con las fuentes de alimentos y agua disponibles, puede proporcionar pistas sobre el lugar donde una persona o animal ha vivido o ha estado viviendo.
Los arañazos en el esmalte de un diente fósil, su grosor, y el material incrustado en la superficie del esmalte, también pueden proporcionar pistas acerca de la dieta acostumbrada de una persona o un animal. Por ejemplo, investigaciones recientes sobre el esmalte han demostrado que el mono extinto Paranthropus boisei (también conocido como "Hombre Cascanueces") probablemente pasó sus días escarbando bajo juncias avellanadas y masticando durante horas chufas que encontrara allí, muy a la manera de como los babuinos hacen hoy día. Estas son las clases de "historias" que las observaciones científicas del esmalte y cálculo dental nos pueden contar.
Usar el grosor del esmalte para identificar al dueño original de un diente es, sin embargo, más problemático ya que el grosor del esmalte no solo varía de una especie a otra, sino que también varía dentro de una misma especie. El grosor del esmalte y la forma de la unión esmalte-dentina varían con el diente y el género, y también varía entre las poblaciones de seres humanos a nivel regional y temporal. Los paleo-antropólogos, sin embargo, a menudo citan el grosor del esmalte dental como razón para declarar el fósil de un simio extinto como un ancestro humano.
Así, incluso dejando las consideraciones evolutivas de lado, la variabilidad del esmalte aún entre seres humanos, así como la variación entre otras especies, hacen del uso del grosor del esmalte una manera muy tosca e imprecisa para identificar a los dueños de dientes fósiles. Los autores del estudio del 2006 escriben: "Estos factores deben considerarse en la categorización y comparación de molares de primates y humanos, particularmente cuando se incluyen dientes aislados o taxones fósiles.
Implicaciones de la Genómica Comparativa
Lo que los investigadores de Duke observaron en su estudio fueron las dos áreas del modelo productor de esmalte que difieren entre humanos y primates. Como el esmalte cubre los dientes de ambos, no es de extrañar que estas diferencias humanas se produzcan en las partes reguladoras de estos genes, las partes que controlan la transcripción, en lugar de los genes que codifican las proteínas mismas productoras de esmalte.
El problema de esta investigación no es la genómica comparativa. La genómica comparativa puede ser reveladora. Como en este estudio, donde ha revelado un pequeño aspecto de las innumerables diferencias entre el diseño de Dios para los seres humanos y el diseño para muchos de los animales primates. Pero comparar los genes productores de esmalte de seres humanos con los de animales con los que compartimos algunas similitudes físicas, no revela un camino evolutivo que haya producido esas diferencias. Esa es una interpretación evolucionista impuesta sobre los datos, por aquellos que están convencidos-a pesar de la falta de evidencia experimental de evolución molécula-hombre-que los simios y los humanos comparten un ancestro en común.
Dios, (nuestro Diseñador en Común) utilizó muchos diseños y variaciones comunes al crear tanto a humanos como a animales; pero un diseño similar no es evidencia de una supuesta ascendencia evolutiva común. Dios creó a Adán y a Eva, los primeros seres humanos, a su propia imagen el mismo día que creó a los animales terrestres. Esto lo aprendemos del relato de Dios como testigo ocular registrado en el libro de Génesis, en la Biblia. Por lo cual, sabemos que no estuvo involucrada ninguna evolución de supuestos ancestros simiescos.
Por si fuera poco, lo que observamos en el estudio científico de los seres vivos confirma que todos se reproducen y varían dentro de sus especies creadas -observación que es consistente con lo que leemos en la Biblia. Al igual que los aviones cuentan con una caja negra con información relevante en caso de accidente, los humanos contamos con una caja negra particular del organismo: los dientes. En ellos quedan reflejados los diferentes acontecimientos que sufrimos a lo largo de nuestra vida. Esto es posible gracias a que en su interior, las células contienen ADN. De esta forma, los dientes se tratan de una de las partes del cuerpo que guardan mayor cantidad de información y más fidedigna.
Evolución Dental y Adaptación Dietética
Por ejemplo, no dan información sobre el tipo de alimentación, las patologías que sufrieron, sus usos culturales, el ambiente en el que vivió, e incluso el sexo o la edad de sus dueños. Los hallazgos fósiles nos revelan cómo era la vida en el pasado. Gracias a su conservación, los dientes conforman uno de los elementos más significativos en el estudio y la evolución del ser humano. Esto es posible gracias a las células encargas de formar el esmalte y la dentina, lo cuales son los tejidos más duros y resistentes del cuerpo humano.
A lo largo de la evolución humana, los dientes también sufrieron su propia evolución. La principal diferencia entre las especies más antiguas de humanos es el tamaño de los dientes y sus raíces. Estas raíces eran mucho más robustas y fuertes, con dientes mucho más grandes y con una topografía de la corona más compleja. Los dientes eran más masivos, con cúspides y granulaciones o rugosidades. Esta topografía dental y el tamaño de las raíces han disminuido considerablemente con el paso de tiempo.
Ya el Homo Sapiens presenta diferencias con sus antepasados, con dientes, maxilares y mandíbulas de menor tamaño. A parte de esto, la dentadura humana sigue compartiendo muchas características con nuestros antepasados. Tenemos el mismo de numero de dientes, y la misma fórmula dental (2123). Sin embargo, los humanos más modernos no tenemos diastema, característico de los primates con caninos de talla alta.
Una de las principales diferencias con nuestros antepasados es la reducción dental. En primer lugar, esta evolución se debe a la adopción de nuevas técnicas en la preparación de alimentos. Al cocinarse, se reduce la presión masticatoria que tenían que ejercer los dientes. Por otro lado, adquirir una dieta blanda incidió en la selección de dientes pequeños. Como hemos visto, nuestros dientes cuentan nuestra historia.
Como resultado, los mamíferos que están estrechamente relacionados y tienen un menú similar tienden a poseer dientes que se ven bastante similares. Los dientes en la parte posterior de la boca, los molares, tienen una serie de protuberancias, crestas y surcos en la superficie de masticación, un complejo paisaje dental que es el producto de la disposición espacial de las cúspides, que son proyecciones superficiales cónicas que aplastan los alimentos antes de tragarlos.
La elaboración de estos cambios ha arrojado poderosos conocimientos sobre nuestra comprensión de la historia moderna de la población humana. En la última década, la comprensión de los investigadores sobre el desarrollo de la cúspide molar se ha multiplicado por cien. Ahora, saben que la formación de estas cúspides se rige por un proceso molecular que comienza en una etapa embrionaria temprana.
Los grupos de células de señalización (y sus cúspides resultantes) que se desarrollan más temprano influyen fuertemente en la expresión de las cúspides que se desarrollan más tarde. Este efecto de cascada puede resultar en favorecer un aumento en el tamaño y la cantidad de cúspides adicionales o limitar su desarrollo para producir cúspides más pequeñas y menos numerosas.
Utilizando la última tecnología en tomografía micro computarizada y tecnología de imagen digital aplicada a cientos de molares recientes y fósiles, Ortiz y sus colegas crearon mapas virtuales del paisaje dental de los dientes en desarrollo para trazar la ubicación precisa de las células de señalización embrionarias de las cuales se desarrollan las cúspides molares. Este nuevo estudio coincide con la opinión de que las alteraciones simples y sutiles en la forma en que los genes codifican las características complejas pueden dar lugar a la amplia gama de configuraciones dentales distintas que vemos a través de los homínidos y nuestros primos simios.
"Que toda esta información precisa y detallada está contenida en los dientes --continúa Schwartz-- incluso los dientes de nuestros parientes fósiles extintos desde hace mucho tiempo, es simplemente notable". "Nuestra investigación, demostrando que una sola regla de desarrollo puede explicar la variación incontable que observamos a través de los mamíferos, también significa que debemos tener cuidado al inferir relaciones de especies extintas basadas en formas compartidas", añade Shara Bailey, coautora y paleoantropóloga de la Universidad de Nueva York.
Dando al sistema dentario una preponderancia absoluta fue como pudo Cuvier colocar desde luego los Peramelos, los Sariguos y otros Didelfos al lado de Placentarios insectívoros, no obstante que los caracteres primordiales distinguen esencialmente estos Mamíferos que pertenecen á un tipo diferente. Sin duda no es menos cierto que tanto en uno como en otro tipo pueden encontrarse sistemas dentarios análogos, concordando con regímenes dietéticos semejantes; mas estas son disposiciones correspondientes y no caracteres indicativos de afinidades zoológicas, que se establecen también de un tipo al otro como pueden asimismo establecerse por otros puntos de la organización, entre los diversos órdenes de un mismo tipo.
El estudio comparativo del sistema dentario de los Insectívoros y de los Roedores ha conducido, después de mucho tiempo, á los zoólogos á reconocer las afinidades que aproximan estos dos órdenes y que están perfectamente puestas en evidencia por Mr. Isidoro Geoffroy-Saint-Hilaire. Nosotros añadiremos que en los Roedores, como en los Insectívoros, los Queirópteros, los Cuadrumanos y el Hombre, los dientes de reemplazo, cuando existen dos denticiones, son en número igual á los dientes de leche á los cuales suceden aquellos; en tanto que en los Carnívoros generalmente, entre los falsos molares permanentes que reemplazan los falsos molares de leche se intercalan, además, otros que hacen que el aparato permanente sea mas numeroso que el de leche.
Todos estos caracteres, y los que tendremos ocasión de examinar cuando hablemos de los miembros, vienen á confirmar las afinidades que representa tan bien el grupo de Mamíferos de placenta discoidea. Hay sin embargo un orden en este grupo, que si bien ligado estrechamente por sus afinidades á los demás órdenes, está lejos de ser homogéneo como se ha dicho, y presenta de notable en su aparato dentario, diferencias considerables: queremos hablar de los Cuadrumanos.
Entre estos, llamaremos la atención hacia los Uistitis cuyos molares puntiagudos y armados de tubérculos agudos, recuerdan la dentadura de los Insectívoros, y haremos notar á la vez la singular coincidencia de este carácter con la falta de circunvoluciones cerebrales. Esta última particularidad, que los aproxima á los Insectívoros, no es la única que los aleja de los Monos; se observa que sus miembros anteriores no están terminados por una mano, y que todos sus dedos á excepción solamente del pulgar de los miembros posteriores, están armados de garras.
Antes que se complete el desarrollo de la mandíbula inferior, y de su cara interna, se forma también, del blastema general del arco facial, una pequeña lengüeta cuya dirección es la misma que la de este arco, y está destinada á dar origen á una parte de los huesecillos del oido. Esta pequeña lengüeta se convierte en cartílago y se incinde pronto en dos porciones laterales, la una anterior que se llama el martillo, la otra posterior situada por encima, que se llama yunque.
Por resultado del progresivo desarrollo, la prolongación anterior que divide la porción de donde nace el martillo, forma, en la cabeza de este pequeño hueso, una apófisis cartilaginosa que, alojada en un canalito de la cara interna de la mandíbula inferior, se acomoda á sus contornos y al desarrollo de este hueso; resultando una especie de asecilla que insertándose á derecha é izquierda, por sus extremidades á la cabeza de cada martillo, recibe la forma de la mandíbula inferior. Esta porción apolisiaria, la mas considerable del cartílago que produce el martillo, no se adelante á atrás, de derecha á izquierda, y recíprocamente.
En los Rumiantes, el cóndilo no está recibido en una fosa; pero sí sobre una superficie lisa y abombada, que le permite deslizarse libremente de atrás adelante y hacia los lados; esta disposición, á propósito para el movimiento horizontal, favorece también, por consiguiente, la trituración de los alimentos. En los Carnívoros, el cóndilo está alargado transversalmente y alojado en una fosa glenoidea profunda; su articulación ajustada no le permite moverse mas que verticalmente, de modo que puedan tocarse unos dientes contra otros como dos ramas de tijeras; los movimientos ligeros de protraccion, de retracción y de lateralidad fatigarían inútilmente las mandíbulas, y no les daría la precisión necesaria para cortar la carne.
Los Roedores, al contrario, tienen un cóndilo alargado de adelante atrás, pueden moverse en el sentido de la longitud de la cabeza, avanzar y retirar alternativamente sus dientes inferiores sobre los superiores, y de este modo, roer, limar con los incisivos las sustancias, que luego muelen valiéndose del mismo movimiento, con las muelas. A cada una de estas disposiciones de la mandíbula inferior, y para completar su acción se enlaza una forma de dientes particular.
Las diferencias de forma, el desarrollo de los dientes, sus diversas especies, y su nombre en los órdenes de los Mamíferos fueron objeto de un artículo especial. Haremos solamente notar aquí como carácter propio de los Mamíferos, que estos Vertebrados tienen todos sus dientes implantados en los bordes alveolares de las mandíbulas, y jamás en los palatinos, linguales ú otros huesos.
Indicaremos también la estructura excepcional de los dientes del Oritteropo, compuestos de una infinidad de pequeños tubos, rectos y paralelos y unidos los unos á los otros, estructura que recuerda la de los dientes compuestos de muchos Peces, la de las Rayas entre otros. Repetiremos, por último, lo que hemos dicho sobre la distinción de los dientes en incisivos, caninos y molares.
La aplicación de uno ó del otro de estos tres nombres, convencionalmente definidos, debe depender, según creemos, de la función de estos órganos : y esta función está indicada por su forma y por su situación relativamente á la abertura bucal. Sirven también las necesidades de la función, y la extensión que deba tener el juego de tal ó cual diente, para explicar los vacíos que se encuentran en varios puntos de las mandíbulas de ciertos anímales y que se ha querido considerarlos como un indicio de la ausencia de los dientes, que se nota en alguna mandíbula tomada arbitrariamente por tipo.
La articulación de la mandíbula inferior, su extensión, la fuerza de sus músculos, la forma de los molares, son otras tantas condiciones siempre concordantes, que constituyen un conjunto en el que es fácil de reconocer la naturaleza del régimen del animal, y que está en armonía con el resto de su organización. Entre los Hormigueros y los Pangolines que no tienen especie alguna de dientes, las Ballenas que tienen barbas y los Delfines que tienen dientes todos uniformes, en número de cincuenta y seis á sesenta en los Longirostros, se encuentra un cierto número de tipos cuyos caracteres fisiológicos generales están bien definidos por la asociación de los diversos dientes.