Un paleotermómetro isotopológico y la hipótesis térmica de la evolución humana.

Muchos lugares importantes en lo que respecta a la presencia de fósiles de homínidos en África Oriental están en regiones que son calurosas y secas. Aunque los humanos estamos bien adaptados a esas condiciones, se asume generalmente que estos ambientes del África Oriental eran más frescos y boscosos durante el Plioceno y el Pleistoceno, cuando esta área geográfica era el escenario central de la evolución humana. Ahora, un estudio que se publica en los Proceedings of the National Academy of Sciences, realizado por un equipo que encabeza Benjamin Passey de la Universidad Johns Hopkins (EE.UU.), afirma que durante los últimos 4 millones de años, una de esas regiones, la cuenca del Turkana, ha sido cálida consistentemente, incluso durante las eras glaciales, con temperaturas en el entorno de los 35 ºC. Este resultado apoya la “hipótesis térmica” de la evolución humana.

La hipótesis afirma que los ancestros prehumanos obtuvieron una ventaja evolutiva al caminar erguidos porque hacer eso les hacía soportar menos calor (cuando hace sol, el aire cerca del terreno es más cálido que el que está unas decenas de centímetros más arriba) y exponía su masa corporal a menos radiación solar de lo que lo hacía al desplazarse a cuatro patas. La pérdida del pelo corporal y la capacidad de regular la temperatura mediante la transpiración habrían sido otras adaptaciones útiles para vivir en un clima cálido, según esta hipótesis.

Para que esta hipótesis sea verosímil es necesario que el lugar en el que se produjo la evolución humana se haya mantenido cálido durante mucho tiempo, millones de años. Parece fácil pero, ¿cómo averiguar la temperatura de un período tan largo? La respuesta está en el suelo.

Passey y su equipo analizaron la estructura isotópica de los carbonatos (como el aragonito, CaCO₃) que se forman naturalmente (en el caso del aragonito, de origen biológico) y que aparecen en el paleosol, el suelo formado hace mucho tiempo y que no guarda relación con las condiciones actuales de clima o vegetación. Pero no es un análisis isotópico al uso, de hecho es un análisis isotopológico.

Un isotopólogo es una molécula que difiere de otra solamente en su composición isotópica. Así, por ejemplo, el CO₂ tiene varios isotopólogos, entre ellos el más abundante, ¹⁶O-¹²C-¹⁶O, y el que nos interesa, ¹⁶O-¹³C-¹⁸O. Resulta que la proporción de este último isotopólogo en el CO2 desprendido cuando se trata aragonito con ácido fosfórico (H₃PO₄) es proporcional a los enlaces ¹³C-¹⁸O presentes en el carbonato, que a su vez son una función de la temperatura a la que creció el carbonato. Esto es así debido a que existe un equilibrio termodinámico entre los diferentes componentes isotópicos que entran a formar parte de la estructura cristalina del mineral. Como el equilibrio es homogéneo (en una sola fase, la cristalina), la proporción de enlaces ¹³C-¹⁸O es independiente de la composición isotópica del agua en la que se ha producido la cristalización. Por tanto, midiendo la proporción de enlaces ¹³C-¹⁸º de una muestra de carbonato podemos saber a qué temperatura se formó dicho carbonato, esto es, a qué temperatura estaba el suelo. En otras palabras, tenemos un paleotermómetro.

Los resultados de los carbonatos de la cuenca del Turkana indican que la temperatura del suelo era de entre 30 y 35 ºC, incluso más. Si esta era la temperatura del suelo, la temperatura del aire durante el día tenía que ser aún mayor. Como los carbonatos analizados corresponderían a períodos de formación de carbonatos que abarcarían un intervalo de tiempo de unos 4 millones de años, podemos decir que la “hipótesis térmica” es verosímil.

Referencia:

Passey, B., Levin, N., Cerling, T., Brown, F., & Eiler, J. (2010). High-temperature environments of human evolution in East Africa based on bond ordering in paleosol carbonates Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1001824107