Uno de los rasgos definitorios de la especie humana es el gran tamaño que tiene nuestro encéfalo cuando nacemos y, sin embargo, la mayoría no somos conscientes del enorme precio que pagamos por ello.
Comparados con el resto de primates, los humanos tenemos unos partos especialmente complicados, con altas tasas de morbilidad y mortalidad tanto materna como fetal (en el año 2010 se produjeron cerca de 287.000 muertes de madres en todo el mundo y las complicaciones durante el parto, incluyendo el parto obstruido, fueron las causas más importantes (1).
Tasas de mortalidad materna en el mundo (datos del año 2010)
Entre los investigadores existe un amplio consenso para explicar este fenómeno. La respuesta tiene que ver con el compromiso evolutivo que hemos debido asumir entre dos exigencias opuestas: por un lado, el desarrollo de un encéfalo grande; y por otro, la propia biomecánica de nuestra forma de caminar erguidos que impone restricciones en las dimensiones de la pelvis y, por ende, en el canal del parto.
Esto es lo que se conoce como “dilema obstétrico“: la postura bípeda redujo el diámetro del canal del parto mientras que la evolución del encéfalo aumentó el de la cabeza, dificultando a su vez el parto. Si nos fijamos únicamente en los movimientos de la cabeza del feto, en el parto humano hay seis (que incluyen la flexión y extensión del cuello, así como la rotación de la cabeza dos veces); mientras que en los primates y demás mamíferos prácticamente solo hay uno.
Si repasamos nuestro pasado evolutivo veremos que en algún momento nuestros antepasados empezaron a llegar a este mundo cuando su encéfalo no había crecido aún lo suficiente.
Pero con el paso del tiempo, el incremento del tamaño cerebral hizo que los niños tuvieran que nacer antes de que no pudieran atravesar el canal del parto debido a su gran cabeza.
Como contrapartida, vendrían al mundo menos desarrollados que las crías de los chimpancés y tendrían que recuperar el terreno perdido después del nacimiento (los recién nacidos serían más dependientes. Por ejemplo, al nacer con un escaso desarrollo cognitivo y locomotor no podrían colgarse de la madre como hacen los pequeños simios y sus padres se verían obligados a cogerlos en brazos).
Pues bien, acaba de publicarse un número temático de las Philosophical Transactions (la revista de la Royal Society) donde se revisa el concepto del dilema obstétrico mediante un enfoque multidisciplinar, tomando en consideración los últimos avances en nuestra comprensión de la evolución del encéfalo humano, el bipedalismo y cómo se produce el desarrollo de un encéfalo grande en el útero.
A continuación presentamos cada artículo (con su correspondiente enlace que permite su lectura en línea) y un breve resumen de su contenido.
Artículos
Brain ontogeny and life history in Pleistocene hominins
Los autores demuestran que el alto grado de encefalización que resultó crítico para nuestra adaptación apareció entre los homininos en el curso de los últimos 2 millones de años (Ma).
Lo principal en este debate, y para comprender el concepto del dilema obstétrico, es el equilibrio entre el crecimiento prenatal y postnatal del encéfalo. Obviamente, un encéfalo grande requiere una mayor inversión en energía, con un período prolongado de crecimiento después del parto para evitar limitaciones obstétricas.
La evidencia actual indica que la ontogenia del encéfalo evolucionó a lo largo de diferentes vías en diferentes homininos del Pleistoceno; por ejemplo, la vía de los neandertales era distinta de la de los humanos actuales, que evolucionó en una época relativamente recientemente.
Encefalizacion neandertales y homo sapiens
Diferencias en la forma del cráneo y endocráneo entre Homo neanderthalensis (a) y Homo sapiens (b)
A synthesis of the theories and concepts of early human evolution
En este artículo se analiza cómo el clima y la geología cambiantes del este de África en los últimos 10 Ma han creado un escenario complejo, con un ambiente muy variable que dio forma a la evolución de nuestros antepasados. Los períodos alternativos de extrema humedad y aridez pueden haber impulsado la especiación de los homininos, la encefalización y la posterior salida de África.
Hacen hincapié en que los cambios en el tamaño del encéfalo deben considerarse en el contexto más amplio de los cambios en la historia de vida, el tamaño del cuerpo y el dimorfismo, la adaptación a realizar marchas a larga distancia y el comportamiento social.
The evolution of the human pelvis: changing adaptations to bipedalism, obstetrics and thermoregulation
Se expone la forma en que han entrado en conflicto los requisitos mecánicos para la locomoción, el parto y la termorregulación.
Nuestros primeros antepasados bípedos experimentaron cambios fundamentales en la forma de la pelvis, con un cambio en la función de los músculos de los glúteos, que facilitaron la actividad de andar. El resultado fue una pelvis que tenía una amplia cavidad interna, una forma que se mantuvo con pequeñas adaptaciones durante 3 o 4 Ma. Así, no fue hasta que apareció Homo sapiens hace unos 200.000 años cuando surgió la pelvis anatómicamente moderna con un canal del parto más circular, y asociada a un cuerpo más estrecho necesario para facilitar la disipación del calor.
Comparativa diferentes pelvis
Comparativa entre los huesos de la pelvis de diferentes especies
Primate pelvic anatomy and implications for birth
Aquí se describe cómo la configuración moderna de la pelvis femenina exige una rotación del feto durante el parto para dejar espacio primero a la cabeza y luego a los hombros.
El resultado final es que el niño nace mirando en dirección opuesta a la madre.
Así, este tipo de parto requiere tener a alguien que ayude a despejar las vías respiratorias del bebé. Para terminar el autor analiza las recientes observaciones de nacimientos en monos y simios con el fin de comparar el proceso en primates humanos y no humanos, destacando las similitudes y las diferencias de ambos procesos.
Between Scylla and Charybdis: re-negotiating resolution of the ‘obstetric dilemma’ in response to ecological change
En esta revisión el autor recuerda que existe mucha variabilidad en la gravedad de las complicaciones obstétricas que se dan en las poblaciones humanas actuales.
Propone que el dilema obstétrico no es fijo, y puede cambiar en respuesta a las tendencias de crecimiento impulsadas por el cambio ecológico. Señala que el crecimiento fetal está débilmente regulado por los genes y depende en gran medida de la asignación maternal de los recursos de nutrientes.
El suministro de estos recursos depende a su vez del ambiente y las propias necesidades de la madre.
Por lo tanto, los cambios en la nutrición materna tanto a corto como a largo plazo pueden tener un profundo impacto en el dilema obstétrico a través de sus efectos sobre el tamaño de la madre y el crecimiento fetal.
The placenta: a multifaceted, transient organ
En este artículo los autores analizan el papel de la placenta como órgano de enlace entre la madre y el feto.
Aunque se considera un órgano de intercambio, la placenta realiza una amplia variedad de funciones que integran el suministro de la madre y las demandas del feto: segrega numerosas hormonas que tienen efectos muy importantes sobre el metabolismo y la fisiología materna, así como incrementa las reservas de nutrientes al principio del embarazo para poder satisfacer las demandas fetales a lo largo del periodo de gestación.
La placenta también actúa como una barrera selectiva a fin de proporcionar un entorno estable en el que el feto pueda desarrollarse.
A review of inter- and intraspecific variation in the eutherian placenta
La placenta es el órgano de los mamíferos con mayor variabilidad morfológica. En este trabajo se reflexiona acerca de su evolución, analizando cuatro características principales: su forma, la interdigitación materno-fetal (2), la intimidad de la interfaz materno-fetal y el patrón de flujo sanguíneo.
Genetic recapitulation of human pre-eclampsia risk during convergent evolution of reduced placental invasiveness in eutherian mammals
En este estudio se desarrolla un nuevo enfoque genómico para entender la evolución de la invasión placentaria. La placenta humana es la más invasiva de todas las especies, y esta característica se ha asociado a menudo con el desarrollo de un encéfalo más grande.
Esta situación además conlleva un peaje en términos de complicaciones durante el embarazo, como la preeclampsia, que es casi exclusiva de los humanos.
Los autores argumentan que durante la evolución se seleccionaron unas formas de la placenta menos invasivas para evitar precisamente estas complicaciones.
The role of invasive trophoblast in implantation and placentation of primates
La invasividad de la placenta también se da entre los primates, un tema que se revisa en este artículo.
Una de las funciones clave de la invasión es la remodelación de las arterias maternas dentro de la pared del útero para asegurar un suministro óptimo de sangre a la placenta.
La invasión del trofoblasto y la remodelación arterial se dan en mayor medida en el ser humano, y el fallo de cualquiera de ellas provoca la restricción del crecimiento del feto y la preeclampsia en la madre.
Uterine artery blood flow, fetal hypoxia and fetal growth
En este trabajo se analiza la importancia de la arteria uterina y el flujo de sangre hacia la placenta para el crecimiento fetal, utilizando las adaptaciones a vivir en grandes altitudes como un experimento de la naturaleza.
La gran altitud se asocia con una reducción aproximada en el peso al nacer de 100 g cada 1.000 m de elevación, aunque el efecto es mayor en poblaciones no-indígenas comparadas con las que sí lo son.
Se especula que el flujo sanguíneo de la arteria uterina no sólo es una importante línea de suministro, sino también un detonante que estimula los procesos que regulan el metabolismo y el crecimiento tanto del feto como de la placenta.
The role of the maternal immune system in the regulation of human birthweight
Por otro lado, la invasión placentaria plantea importantes retos inmunológicos a medida que el trofoblasto interactúa con las células del sistema inmunitario materno.
Aquí se revisa esta cuestión y, aunque en la actualidad se desconocen los mecanismos involucrados, se cree que las interacciones con las células del sistema inmunitario innato regulan la invasión del trofoblasto y la remodelación de las arterias espirales.
The role and interaction of imprinted genes in human fetal growth
En el último estudio se demuestra que el crecimiento fetal también está regulado por la impronta genética, y los últimos avances han puesto de manifiesto el vínculo genético y epigenético que existe entre la regulación del crecimiento de la placenta y el del encéfalo.
La manipulación de la expresión de estos factores de crecimiento ajusta el peso del feto, y puede tener efectos transgeneracionales.
Notas
1. La tasa de mortalidad materna para el año 2010 a nivel mundial fue de 31.000 fallecimientos según el CIA World Factbook. La TMM es el número anual de muertes de mujeres por cada 100.000 niños nacidos vivos por cualquier causa relacionada o agravada por el embarazo (excluyendo las causas accidentales o incidentales).
2. Esto es, la unión entre los tejidos de la madre y el feto.
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