El remodelado óseo y los secretos del crecimiento facial

La forma de los huesos tiene su reflejo en el aspecto externo del cuerpo. Lo saben muy bien quienes trabajan en cirugía estética o lo que se dedican a reconstruir el rostro de individuos actuales o de especies extinguidas a partir de los huesos del cráneo. Los músculos y tendones están directamente relacionados con la forma de los elementos óseos y esas reconstrucciones son muy fiables. La forma de los huesos es el fruto de una trayectoria ontogenética (de crecimiento) regulada por genes particulares de cada especie y, en parte, por circunstancias externas. Para simplificar, nos fijaremos solo en los aspectos regulados por el genoma.

Molde del cráneo del ejemplar Gibraltar 2 (Neandertal), recuperado del yacimiento de la Torre del Diablo (Devils´Tower), cuya edad se ha estimado en unos cinco años por el estado de formación de sus dientes. Fuente: Wikipedia

Molde del cráneo del ejemplar Gibraltar 2 (Neandertal), recuperado del yacimiento de la Torre del Diablo (Devils´Tower), cuya edad se ha estimado en unos cinco años por el estado de formación de sus dientes. Fuente: Wikipedia

Los huesos se van formando a partir de tejido cartilaginoso a medida que crecemos. Ya desde nuestra más tierna infancia, el tejido óseo experimenta una dinámica muy importante que, como dije en el párrafo anterior, tiene mucho que ver con el programa genético de cada especie. El hueso crece gracias a la actuación de células que forman hueso (osteoblastos). Pero, al mismo tiempo, otras células (osteoclastos) se encargan de destruir hueso en zonas determinadas. Este juego tan dinámico, en el que unas células pueden ir más deprisa que otras en su trabajo, provocan una remodelación de cada elemento óseo. En algunos casos predominan los osteoblastos y el hueso crece sin cesar hasta que llega el estado adulto. En otros casos, predomina la acción de los osteoclastos y determinados huesos (o regiones de los mismos) pierden masa, adelgazan y acaban por perder relevancia en el esqueleto final del adulto. Este proceso continúa funcionando durante toda la vida, modificando nuestro aspecto. De ahí que, por ejemplo, nuestros rasgos faciales a los 70 años sean muy distintos de los que teníamos a los 20.

En los cuadros A y C se observa el aspecto con microscopio confocal el aspecto del hueso en su estado de deposición, en el que los osteoblastos depositan hueso. En los cuadros B y D el aspecto de la superficie del hueso denota la reabsorción producida por los osteoclastos. Las imágenes fueron obtenidas en los fósiles KNM-WT 15000 (Homo ergaster: A y B) y en ATD6-96 (Homo antecessor: C y D). Fuente: PLOS ONE.

En los cuadros A y C se observa el aspecto con microscopio confocal el aspecto del hueso en su estado de deposición, en el que los osteoblastos depositan hueso. En los cuadros B y D el aspecto de la superficie del hueso denota la reabsorción producida por los osteoclastos. Las imágenes fueron obtenidas en los fósiles KNM-WT 15000 (Homo ergaster: A y B) y en ATD6-96 (Homo antecessor: C y D). Fuente: PLOS ONE.

Las investigaciones sobre remodelado óseo requieren estudiar con microscopios adecuados la superficie de los huesos, cuyo aspecto es muy peculiar tanto cuando se produce deposición de hueso como cuando se produce deposición (ver figura 2). En el caso de los fósiles sería muy deseable disponer de individuos en todas las edades de crecimiento, pero eso es prácticamente imposible. Tenemos que contentarnos con averiguar el patrón de remodelado que presenta un individuo a una determinada edad y compararlo con individuos de otras especies y edades similares.

Lo que nos interesa contar tiene que ver con dos artículos publicados en 2013 (“PLOS ONE”) y la semana pasada (7 de diciembre de 2015: “Nature Communications”) por varios investigadores de Universidades de Estados Unidos (Rodrigo Lacruz, Tim Bromage y Paul O´Higgings), acompañados sobre todo por miembros del equipo investigador de Atapuerca. Nuestra presencia en estos trabajos está relacionada con el hecho de que la mayoría de los fósiles estudiados proceden de los yacimientos de la sierra de Atapuerca. Los estudios se han realizado en un contexto bien conocido y bajo parámetros de los paradigmas evolutivos que manejamos.

Cráneo número 6 de la Sima de los Huesos, estudiado en la investigación del desarrollo facial de los homininos de este yacimiento. Foto: Javier Trueba.

Cráneo número 6 de la Sima de los Huesos, estudiado en la investigación del desarrollo facial de los homininos de este yacimiento. Foto: Javier Trueba.

El trabajo publicado en 2013 fue muy concluyente al observar que el fósil humano obtenido en el nivel TD6 del yacimiento de la cueva de la Gran Dolina y conocido como “el chico de la Gran Dolina” presenta un modelo de remodelado óseo en su cara media muy similar al de Homo sapiens. Este modelo se caracteriza por la reabsorción de numerosas regiones del maxilar y el crecimiento de otras. El resultado final es de una cara plana y hundida (con fosa canina), escaso prognatismo del hueso situado encima de la cavidad nasal (clivus naso-alveolar) y notable proyección de los huesos nasales. En cambio, el llamado “chico de Turkana” (1,6 millones de años) tiene un modelo de remodelado óseo. Su nariz apenas sobresale en su cara prognata, muy proyectada hacia delante, debido a un crecimiento continuo del hueso de los maxilares durante todo el desarrollo.

El estudio de 2015 sobre de los humanos de la Sima de los Huesos y de los Neandertales (Gibraltar 2 [alrededor de 5 años d edad] y La Quina 18 [6-9 años]) ha confirmado las similitudes de las dos poblaciones en muchos aspectos faciales. Su remodelado óseo comparte muchos caracteres con el modelo considerado como primitivo, aunque también tienen algunas variantes propias, que dan una clara personalidad a la cara de los individuos de cada una de las dos poblaciones. Los autores de esta investigación concluyen que tanto los Neandertales como los humanos de la Sima de los Huesos tienen un patrón morfogenético de remodelado óseo primitivo y compartido tanto con los australopitecos como con los primeros representantes del género Homo. Nuestra cara, en cambio es muy derivada y ciertamente peculiar. La pregunta que subyace en el trabajo publicado en “Nature Communications” es obvia: ¿cuándo se modificó el patrón morfogenético en los homininos para dar lugar a un cara como la nuestra? ¿Podremos encontrar algún yacimiento donde este cambio estuviera sucediendo en algunos individuos? Me parece pedir demasiado, porque el cambio de la forma primitiva a la forma derivada no puede ser consecuencia de un solo gen mutante, que fue favorecido por la selección natural. En otras palabras, en este aspecto de la anatomía no todo es blanco o negro. Habrá muchas tonalidades de grises, que habrá que ir encontrando.

Un software apropiado permite averiguar los cambios de la cara de un individuos durante la vida. Fuente: ABC.

Un software apropiado permite averiguar los cambios de la cara de un individuos durante la vida. Fuente: ABC.

Y, precisamente, esos colores grises ya han aparecido allí donde nadie lo esperaba: el nivel TD6 del yacimiento de la Gran Dolina, en Atapuerca (850.000 años). Los individuos de TD6 son nada menos que 450.000 años más antiguos que humanos de la Sima de los Huesos y  650.000 años anteriores a los Neandertales ¿Por qué Homo antecessor tiene una cara “casi” tan derivada como la nuestra en una época tan remota y en un lugar tan alejado de África, donde supuestamente tuvo que aparecer la cara moderna? Hemos de confesar nuestra perplejidad y nuestra ignorancia ante un hecho tan extraño. Aunque tenemos ya tenemos hipótesis para contrastar, avanzaremos en ese enigma cuando se excave en su totalidad el nivel TD6, donde la mayoría de los individuos recuperados hasta el momento (el 70%) son juveniles. Además de la suerte que nos deparen los hallazgos paleontológicos, los genetistas terminarán por reconocer los genes responsables del patrón morfogenético que determina la trayectoria de crecimiento de la cara en nuestra especie, y es posible que se encuentren los mismos genes (pero con variantes propias) en el ADN nuclear de los neandertales. Un gran reto, que espero poder conocer algún día.

http://reflexiones-de-un-primate.blogs.quo.es/2015/12/15/el-remodelado-oseo-y-los-secretos-del-crecimiento-facial/

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