A DIFERENÇA ENTRE O CRESCIMENTO FACIAL DOS NEANDERTAIS E DOS HUMANOS MODERNOS. (Comentado)

Uma equipe internacional de pesquisadores, liderada por Rodrigo Lacruz, PhD, professor assistente no Departamento de Ciências Básicas e Biologia Cranio-facial da Faculdade da Universidade de Nova Iorque de Odontologia (NYUCD), publicou um estudo que descreve pela primeira vez os processos de desenvolvimento que diferenciam esqueletos faciais Neandertais dos humanos modernos.

Direções de crescimento da maxila no Sima de los Huesos (SH) e neandertais em comparação com os humanos modernos. Esta impactos crescimento facial em pelo menos duas maneiras. (i) depósitos de ossos extensivas sobre a maxila nos fósseis são consistentes com uma forte componente de crescimento para a frente (setas roxas); Considerando que a reabsorção no rosto humano moderno atenua deslocamento para a frente (seta azul). (ii) A deposição combinado com maior desenvolvimento de cavidades nasais nos fósseis desloca a dentição frente gerar a característica espaço retromolar de neandertais e também em alguns fósseis SH. Crédito: Rodrigo S Lacruz

Direções de crescimento da maxila no Sima de los Huesos (SH) e neandertais em comparação com os humanos modernos. Esta impactos de crescimento facial ocorreram pelo menos de duas maneiras. (i) depósitos de ossos extensivos sobre a maxila nos fósseis que são consistentes com uma forte componente de crescimento para a frente (setas roxas); Considerando que a reabsorção no rosto humano moderno atenua o deslocamento para a frente (seta azul). (ii) A deposição combinada com maior desenvolvimento de cavidades nasais nos fósseis desloca a dentição frente gerando como característica um espaço retromolar de neandertais e também em alguns fósseis de SH.
Crédito: Rodrigo S Lacruz

De investigação da equipe de Lacruz mostrou que os homens de Neandertal, que apareceram a cerca de 200.000 anos atrás, são bastante distintos do Homo sapiens (humanos), na forma em que seus rostos se desenvolvem, adicionando a um velho, mas importante debate sobre a separação entre estes dois grupos. O papel, “A ontogenia da maxila em neandertais e os seus antepassados”, aparece na Nature Communications.

“Esta é uma peça importante do quebra-cabeça da evolução”, diz Lacruz, um paleoantropólogo e biólogo. “Alguns têm pensado que os neandertais e os seres humanos não devem ser considerados distintos ramos da árvore genealógica humana. No entanto, nossas descobertas, baseadas em padrões de crescimento facial, indicam que eles são, de fato suficientemente distintos um do outro.

Na realização da pesquisa, a equipe seguiu com a ideia de compreender os processos morfológicos que distinguem a formação facial dos Neandertais e dos humanos modernos – um fator potencialmente importante na compreensão do processo de evolução do arcaico para os seres humanos modernos.

O osso é formado através de um processo de deposição óssea por osteoblastos (células formadoras de osso) e de reabsorção feita pelos osteoclastos (osso-absorvente), que destroem o osso. Nos seres humanos, a camada mais externa de osso facial consiste de grandes campos de reabsorção, mas, em neandertais, o oposto é que ocorre: na camada mais externa do osso, não há grande deposição óssea.

A equipe usou um microscópio eletrônico e um microscópio confocal portátil, desenvolvido pelo co-autor Dr. Timothy Bromage do Departamento de Biomateriais do NYUCD, ele próprio é um pioneiro no estudo da remodelação crescimento facial em hominídeos fósseis, para mapear, pela primeira vez, os processos ósseos de crescimento celular (reabsorção e deposição) que haviam ocorrido na camada externa dos esqueletos faciais de jovens neandertais. “Os processos celulares relacionadas com o crescimento são preservados nos ossos”, diz Bromage. “A reabsorção pode ser vista como estruturas do tipo cratera ou depressão – chamado lacunas – na superfície do osso, enquanto que as camadas de depósitos de osteoblastos têm uma aparência relativamente suave”.

O estudo revelou que em neandertais, a remodelação facial – crescimento do osso – um processo pelo qual o osso é reabsorvido e depositado formando e moldando o esqueleto adulto – contribuiu para o desenvolvimento de uma saliente (prognática) da maxila (osso maxilar superior) devido o extensa depósitos por osteoblastos sem reabsorção compensatória – um processo que compartilharam com hominídeos antigos. Este processo está em gritante contraste com as em crianças humanas, cujos rostos crescem com uma ação contra-equilíbrio mediado pela reabsorção ocorrendo especialmente na parte inferior do rosto, levando a uma mandíbula mais plana em relação a dos neandertais.

A equipe estudou vários crânios de criança Neandertal bem preservados descobertos em 1926 no território britânico de Gibraltar e do site da La Quina no sudoeste da França, e também um escavado no início de 1900. Eles também compararam a remodelação facial Neanderthal para o crescimento com o de quatro rostos de hominídeo de adolescentes da coleção de fósseis do Sima de los Huesos no centro-norte Espanha datado do Pleistoceno Médio (cerca de 400.000 anos atrás). Os fósseis de Sima de los Huesos são considerados prováveis antepassados neandertais com base em ambas as características anatômicas e análise de DNA genômico.

“Nós sempre consideramos neandertais como uma categoria muito diferente de hominídeo”, disse Lacruz. “Mas, na verdade eles compartilham com hominídeos africanos mais velhos um padrão semelhante de crescimento facial. Realmente, os seres humanos é que são derivados do ponto de vista desenvolvimental, o que significa que os seres humanos se desviaram do padrão ancestral. Nesse sentido, o rosto que é único é a face humana moderna, e o próximo passo da pesquisa é identificar como e quando os humanos modernos adquiriram seu plano de desenvolvimento facial para o crescimento”.

Além disso, Lacruz diz que compreender o processo de ontogênese facial pode ajudar a explicar a variação no tamanho e forma facial entre os seres humanos modernos.

Journal Reference:
Rodrigo S. Lacruz, Timothy G. Bromage, Paul O’Higgins, Juan-Luis Arsuaga, Chris Stringer, Ricardo Miguel Godinho, Johanna Warshaw, Ignacio Martínez, Ana Gracia-Tellez, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell. Ontogeny of the maxilla in Neanderthals and their ancestors. Nature Communications, 2015; 6: 8996 DOI: 10.1038/ncomms9996

Fonte: Science Daily

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Comentários internos

Há duas considerações importantes a serem feitas sobre Neandertais; a primeira refere-se a sua origem, e a segunda, sobre suas características morfológicas cranianas.

Existem dois modelos principais que explicam a origem de nossa espécie e de Neandertais. Ambos esbarram exatamente na questão do mosaico e características intermediarias (inclusive da morfologia craniana). O primeiro cenário indica que uma população mediterrânea de um hominíneo chamado Homo antecessor seria derivada de Hom   o erectus. O Homo antecessor então teria dado origem ao Homo rhodesiensis na África e ao Homo heidelbergensis na Eurásia. Não fica claro como o H. antecessor e H. heidelbergensis se relacionam, mas, neste cenário, a espécie humana surgiria na África, fruto do Homo rhodesiensis, e os neandertais como fruto de Homo heidelbergensis na Eurásia.

Principais locais onde fósseis de Neandertal foram encontrados. Há mais de 300 espécimes encontrados em registro fósseis.

Principais sítios onde fósseis de Neandertal foram encontrados. Há mais de 300 espécimes encontrados em registro fósseis. Clique para ampliar

O problema deste modelo é que não há indicações de Homo heidelbergensis na Ásia. Isto favorece o segundo cenário, mais conservador, parcimonioso (e vigente) de que o Homo heidelbergensis ocupava uma vasta extensão (e era morfologicamente diversificado) tendo dado origem ao Homo sapiens e neandertal a partir de subpopulações (proto-neandertais) ainda na África (Neves et al, 2015).

Os primeiros Neandertais (datados de aproximadamente 300 mil anos, sendo os proto-neandertais datados até 600 mil anos) apresentavam características morfológicas muito próximas a de seus ancestrais diretos H. heidelbergensis tanto quanto de Homo erectus; representando um mosaico, embora apresentassem uma grande expansão tecnológica para fabricação de ferramentas (Acheulense), armas e abrigos. Na África (Norte e Sul) foram descobertos sítios paleoantropológicos datados do Pleistoceno Médio (781 e 126 mil anos). Com a radiação do grupo pelo globo ele foi se tornando bastante diversificado tanto na Europa quanto no Oriente Médio.

Em Sima de los Huesos, na Serra de Atapuerca (Espanha) foram encontrados 17 crânios de H. heidelbergensis datados em 430 mil anos. Todos apoiam segundo cenário uma vez que os exemplares apresentam traços Neandertais. A face e os dentes apresentam características primitivas tanto em formato quando em volume. A encefalização ocorreu como um processo posterior e de forma independente nos ramos de H. heidelbergensis africanos e da Eurásia. Processos paralelos de encefalização que culminaram no H. heidelbergensis e H. sapiens é observada em modelos de endocast e pelo formato do crânio em diversos estágios de desenvolvimento. As diferenças genéticas entre as duas espécies esta relacionada ao desenvolvimento da encefalização e grau de conectividade encefálica.

Neanderthal

Filogenia mais provável (até o momento) sobre como se relacionam o Homo antecessor, Homo erectus, Homo heidelbergensis, Homo neandertalensis e Homo sapiens

Os fósseis de Neandertal encontrados são datados entre 170 e 30 mil anos e englobam períodos de duas eras interglaciais e glaciais no Pleistoceno Superior. As primeiras descobertas, e a maioria delas, foi feita na Europa Ocidental e mostra hominídeos com uma morfologia Neandertal típica na época da última era glacial (entre 75 e 10 mil anos). Neandertais de outras regiões e que viveram em eras interglaciais tinham aspectos morfológicos distintos, eram menos robustos, refletindo temperaturas mais amenas de seus respectivos ambientes.

Crânios de Neandertais são menos neotênicos, ao contrário dos crânios de nossa espécie. Neotênicos refere-se a caracteres provenientes de neotenia; a retenção, na idade adulta, de características típicas da sua forma jovem (ou larval em caso de artrópodes). Tal peculiaridade é estudada pela biologia do desenvolvimento e pode estar relacionada ao funcionamento da glândula tireoide; fatores genéticos; exposição excessiva ao frio; ausência de luz ou falta de iodo no organismo.

A neotenia se apresenta em características cranianas humanas modernas na forma de faces mais achatadas, cavidade nasal, arcada supraciliar, maxila e mandíbula reduzida.

Em Neandertais, o volume encefálico médio é de 1.520cm3, em humanos fica entre 1.300cm3 e 1,400cm3. Cérebros maiores podem estar vinculados a maior peso corporal e adaptações metabólicas mais eficientes em ambientes de menor temperatura.

Outra comparação da morfologia craniana se refere ao Quociente de Encefalização (QE). Este, refere-se a razão entre o tamanho cerebral real e o tamanho esperado em função do tamanho do corpo. Valores de QE inferiores a 1,0 indicam cérebros menores que o esperado; valores superiores a 1,0 indicam cérebros maiores que o esperado (Ridley, 2006).

Humanos modernos são mais encefalizados do que Neandertais, com QE=5.3 contra QE=4.0. Essa medida é considerada uma primeira aproximação para o nível de inteligência de uma determinada espécie. Outras espécies apresentam também índices interessantes: H. heidelbergensis com QE=3.5, H. erectus com QE=3.3, Australopithecus afarensis com QE=2.0 e chimpanzés Pan troglodytes com QE= 2.2~2.5).

Neandertais tem a arcada supraciliar robusta, testa baixa inclinada para trás e ampla cavidade nasal. Outra característica fundamental de Neandertais é que possuem um queixo recuado, além das maçãs do rosto também retraídas. Há um prognatismo médio-facial projetando a face para frente (puxado pela palato). Seus dentes são maiores que o da espécie humana, mandíbula grande proporcional a musculatura facial e do corpo. Os dentes incisivos são abaulados e há um espaço retromolar entre o terceiro molar e o ramo ascendente da mandíbula em consequência do prognatismo.

Há também uma protuberância na porção occiptal do crânio chamada de coque, que não é exclusiva de Neandertais e que algumas populações humanas modernas também apresentam eventualmente.

Neanderthais tem a arcada supraciliar robusta, testa baixa inclinada para trás e ampla cavidade nasal. Outra característica fundamental de neaderthais é que possuem um queixo recuado, além das maças do rosto também retraídas. Há um prognatismo médio-facial projetando a face para frente (puxado pela palato). Seus dentes são maiores que o da espécie humana, mandíbula grande proporcional á musculatura facial e do corpo. Os dentes incisivos são abaulados e há um espaço retromolar entre o terceiro molar e o ramo ascendente da mandílbua em consequência do prognatismo.

Humano (esquerda) e Neandertal (direita). Neandertais possuem arcada supraciliar robusta (sobrancelha); testa inclinada para trás; ampla cavidade nasal; queixo recuado; maçãs do rosto retraídas; prognatismo médio-facial (projetação da face para frente); dentes são maiores; mandíbula robusta e dentes incisivos abaulados.

Homens modernos e Neandertais apresentam as mesmas assimetrias no lobo occiptal direito e esquerdo. O lobo occiptal esquerdo tende a ser maior nas duas espécies, o que permite inferir que Neandertais em sua maioria eram destros.

De acordo com estudos feitos com endocast (ou endomolde; marca do encéfalo preservada na parede interna do crânio do fóssil) Neandertais e humanos tem modos de organização encefálica distintos. Em Neandertais, os lobos occipitais e frontais são maiores que o de seres humanos, mas os lobos parietais e temporais são menores. Essas diferenças parieto-temporais estão ligadas a funções sensoriais: tátil, visual, auditiva, aprendizado, memória (hipocampo), percepção espacial (córtex entorrinal) e reconhecimento de linguagem. O lobo occiptal tem importância visual, e lobos frontais tem funções executivas, responsáveis pela previsão de consequências de uma ação e decisões morais, pela navegação social e estabelecimento de similaridades de eventos e objetos. Medidas da cavidade orbital e tamanho do crânio confirmam que Neandertais tinham um grande investimento visual.

O labirinto ósseo difere anatomicamente entre humanos e Neandertais, especialmente na forma e tamanho dos canais semicirculares. Os canais semicirculares são três tubos ósseos interconectados e cheios de líquido que fazem parte do aparelho vestibular da orelha. No entanto, a sua função não está relacionada com a audição, mas com o equilíbrio do corpo.

Os canais verticais formam um ângulo de cerca de 100º, semicircular, enquanto os horizontais formam um ângulo de 95º com o canal posterior e de 110º com o anterior. Desvios de 10-15º são a variação normal. Uma vez que os ângulos não são exatamente perpendiculares, os movimentos da cabeça estimulam simultaneamente os canais horizontal e verticais.

Quando por exemplo giramos diversas vezes, sentimos tontura. Isso acontece porque o líquido presente nos canais semicirculares continua em movimento.

A diferença existente reflete evidências de que são de fato duas espécies distintas e pode ser útil na identificação dos fósseis. Neandertais apresentam canais semicirculares menores que o de seres humanos modernos. Isto indica que possivelmente Neandertais fossem menos ágeis do que humanos, especialmente ao correr uma vez que os canais semicirculares na orelha interna auxiliam diretamente no balanço corporal.

O tamanho dos canais semicirculares esta correlacionado com a massa corporal. Neanderthais apresentam canais semicirculares menores que o de seres humanos modernos.

Canais semicirculares após modelagem por tomografia. a) Humano, b) Neandertal. O tamanho dos canais semicirculares é proporcional a massa corporal. Neandertais tem massa corporal e robustez corporal maior que a espécie humana, porém apresentam canais semicirculares menores. Adaptado de Spoor et al, 2002

O tamanho dos canais semicirculares esta correlacionado com a massa corporal, entretanto, Neandertais apresentam canais semicirculares menores que o de seres humanos modernos. Esses canais estão associados ao balanço corporal e forma de locomoção, o que aponta para possíveis diferenças entre Neandertais e humanos.

Em 2008, um grupo de cientistas produziram um estudo utilizando reconstruções assistida por computador tridimensionais das crianças de Neandertal com base em fósseis encontrados na Rússia e na Síria. Indicou que os Neanderthal e os cérebros humanos modernos eram do mesmo tamanho no nascimento, mas que na idade adulta, o cérebro Neanderthal era maior do que o cérebro humano moderno (National Geographic, 2009).

Saiba mais em: E agora, onde enfiar o Homo naledi? e Deveríamos subestimar os povos do Paleolítico?

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Rossetti, Neandertal, Homo sapiens, Crânio, Anatomia, Morfologia cranial.

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Referências

“Neanderthal Brain Size at Birth Sheds Light on Human Evolution”. National Geographic. 2009
Neves, W. A. Junior, M. J. R. Murrieta, R. S. S. Assim caminhou a Humanidade. Palas Athenas. 2015.
Ridley, M. Evolução; tradução Henrique Ferreira, Liciane Passaglia, Rivo Fisher. 3.ed. Porto Alegre: Artmed (2006)
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