Alfredo Suesta defends his Doctoral Thesis "Modularity and integration of the skull and endocranium of the Hominidae family: implications for the evolution of the genus Homo"
Aquest matí, a la sala Abric Romaní de l’IPHES-CERCA i dins el marc del Programa de Doctorat en Quaternari i Prehistòria de la Universitat Rovira i Virgili, s’ha celebrat l’acte de defensa de la Tesi Doctoral "Modularidad e integración del cráneo y del endocráneo de la familia Hominidae: implicaciones para la evolución del género Homo" realitzada per Alfredo Suesta.
La tesi, dirigida pel Dr. Carlos Lorenzo Merino, professor de la URV i de la Dra. Dominique Grimaud-Hervé, del CNRS-MNHN.
Tot l'equip de l'IPHES-CERCA volem felicitar al nou doctor!!!!
Resum de la Tesi Doctoral:
Les característiques morfològiques del crani i del cervell, així com l'origen i evolució de les capacitats cognitives, han estat àmpliament debatudes durant dècades. Aquesta discussió ha estat centrada en identificar els possibles mecanismes evolutius que van donar lloc a l'aparició dels humans anatòmicament moderns. Dins d'aquest context, l'objectiu principal de la present Tesi doctoral, és estudiar de manera interdisciplinària i a partir de tècniques morfomètriques 3D, els mecanismes i canvis en la integració i modularitat del crani i de l’endocrani dels hominins actuals i extints, fent èmfasis en l'evolució neuroanatómica del gènere Homo. Posteriorment, mitjançant metodologies predictives, s'ha avaluat la possibilitat d'emprar les dades obtingudes, per a l'estimació d'estructures absents. Sota l'anterior premissa, s'han dut a terme una sèrie d'optimitzacions metodològiques que, en futurs treballs, han de permetre obtenir dades fiables de les estructures cerebrals subcorticals d'espècimens fòssils.
Per fer això, s'han aplicat diferents tècniques de morfometria geomètrica 3D a partir d'una mostra composta per tres gèneres actuals filogenèticament propers d’hominoideus, a més de diferents espècies d'homínids fòssils. Des d'una perspectiva EvoDevo, l'objectiu ha estat dur a terme una avaluació dels possibles factors biològics subjacents a l'evolució conjunta dels teixits durs i tous cranioencefàlics i la cognició del gènere Homo. Tota la informació obtinguda ha estat integrada i interpretada, des d'una perspectiva holística, amb la proporcionada per altres disciplines científiques. Això ha permès aprofundir en la comprensió de les potencials variables que han pogut actuar com a motor evolutiu, tant en les espècies actuals com extintes. A partir d'això, s'ha intentat obtenir la màxima informació per a una major comprensió dels mecanismes que estableixen les bases de l'evolució cranial i cerebral, les capacitats cognitives i l'aparició del comportament complex modern.
Per a dur a terme aquesta tasca, s'ha realitzat una profunda anàlisi d'integració i modularitat de les diferents àrees i estructures cranials i endocranials, tant per separat, com en la seva associació conjunta. Les dades obtingudes han estat interpretades incidint, en última instància, en els possibles factors involucrats en l'evolució del gènere Homo. El projecte ha estat dividit en tres fases. La primera fase (i) s'ha dut a terme a partir d'una població estadísticament representativa de Gorilla, Pan i Homo (sapiens), equilibrada per sexe i gènere, a través de la qual s'ha realitzat l'estudi d'integració i modularitat morfològica cranial i endocranial. Amb això s'ha pretès conèixer, en major profunditat, possibles patrons d'integració intragenèrics, a més d'avaluar quals d'ells estan o no compartits a nivell intergenèric. En la segona fase (ii), s'ha utilitzat el mateix mètode estadístic i la mateixa mostra d'espècimens actuals –en aquest cas incloent un seguit de cranis fòssils– per a fer una avaluació de les regions cranioencefàliques posant l'accent principalment en les àrees endocranials– que han presentat les taxes d'evolució més elevades, identificant a més els períodes cronològics associats a possibles llindars de canvi. En aquesta fase, s'ha intentat aprofundir sobre qüestions evolutives com neuroanatomía, cognició, tecno-cultura, paleoclima i models teòrics de dinàmiques demogràfiques de poblacions extintes. Finalment, en la tercera fase (iii), mitjançant tècniques de reconstrucció d'àrees anatòmiques absents, totes les dades obtingudes anteriorment a través de les anàlisis covariació, han estat emprades per a avaluar diferents mètodes potencialment aplicables a l'ampliació de poblacions fòssils i l’estimació d'estructures absents.
A nivell cranial, els resultats obtinguts mostren una clara senyal modular per a cadascun dels elements ossis analitzats. No obstant això, s'observa una forta integració entre regions adjacents, especialment més elevada entre (i) les estructures que conformen la regió viscero- i basicranial i (ii) les que conformen la volta neurocranial. Al seu torn, s'han detectat patrons de covariació compartits entre els tres gèneres estudiats, encara que amb algunes diferències específiques entre grans primats i humans. A nivell endocranial, s'ha identificat una forta associació entre les regions endobasilars i endocoronals, amb el cerebel exercint un important protagonisme a l’estar altament vinculat amb el tronc encefàlic i altres àrees cerebrals allunyades. És especialment destacable la integració que exhibeix el cerebel amb els lòbuls frontals, l'associació dels quals divergeix entre ximpanzés, humans i goril·les, cosa que suggereix diferències evolutives en els processos de desenvolupament encefàlic. Les anàlisis conjuntes entre estructures endo- i exocraneals suggereixen que les segones, principalment el cerebel i el tronc encefàlic, són notablement més modulars i, per tant, més independents, encara i mantenir una forta integració amb certs elements cranials, especialment viscerocraneals i la porció basilar de l'os occipital.
La inclusió d’especimens fòssils en les anàlisis de covariació, ha permès detectar diversos llindars evolutius o "Rubicons" que marquen transicions significatives en la morfologia cranioencefàlica. Des d’Homo habilis, s'observa un canvi en la integració viscero i basicranial, així com del cerebel i del tronc encefàlic. Posteriorment, a partir d’Homo erectus, sorgeixen modificacions en diverses àrees endocranials –occipito-temporals i frontals–, sent el fòssil de Kabwe 1, l'únic que exhibeix una integració cerebral neocortical més similar a la dels humans moderns, especialment en la relació entre el cerebel i la resta d'àrees de l'escorça cerebral. Finalment, l'avaluació dels dos mètodes predictius utilitzats per a reconstruir estructures absents en fòssils, ha mostrat que el mètode PLS pot ser molt eficaç per a l'estimació d'estructures aïllades de gran tamany, com pot ser el viscerocrani. Així mateix, els resultats obtinguts han demostrat el potencial predictiu d'aquesta tècnica no sols per a estructures òssies, sinó també per a teixits tous cerebrals i musculars.