SEPARACIÓN HUMANO-CHIMPANCÉ

 

SEPARACIÓN HUMANO-CHIMPANCÉ

Aproximadamente entre 13 Ma y 4 Ma.

Entre la Edad Serravaliense (Época Mioceno) y la Edad Zancliense (Época Plioceno).

Período Neógeno. Era Cenozoica

El proceso de especiación humana está mediatizado por eventos geoclimáticos significativos. El clima experimentaría un cambio importante en el Mioceno Medio (15.97 ± 0.05 Ma a 11.608 ± 0.005 Ma). Luego de la fase cálida llamada Óptimo Climático del Mioceno Medio (17 a 14,5 Ma), con temperaturas medias de hasta 6 grados por encima de la actual, comenzó una disminución de la temperatura a niveles de 1 o 2 grados por encima de la actual, sucedida por una abrupta caída de las temperaturas de hasta 6-7 grados motivada por los cambios en los niveles de CO² de la atmósfera y perturbaciones en la circulación oceánica, asociado con fenómenos orogénicos masivos y posibles efectos orbitales terrestres (ciclos de Milankovich), conocida como Disrupción o Transición Climática del Mioceno Medio (14,2 a 13,8 Ma). En el Mioceno se agudiza la presión orogénica sobre el Himalaya y la Meseta Tibetana, que había iniciado en el Eoceno final con el encuentro de las placas india y euroasiática. La zona se elevó 5.000 metros por sobre el nivel del mar. Este evento incide significativamente en el proceso de enfriamiento subsiguiente debido a dos procesos sincrónicos. La severa erosión producto de las lluvias monzónicas conduce toneladas de sedimento, silicato y sustancias orgánicas que contienen carbono por los ríos Ganges, Indo, Brahmaputra, Yangtzé y Mekong hacia las cálidas aguas del Índico y el Pacífico. Allí se depositan en los fondos oceánicos, quedando fuera del ciclo del carbono. Esto contribuye a la reducción de CO² atmosférico, aportando al proceso de enfriamiento climático. Por otro lado, el aumento del albedo (porcentaje de radiación que cualquier superficie refleja respecto a la radiación que incide sobre ella) en una superficie de un millón de kilómetros cuadrados cubierta de hielo y nieve (las superficies claras tienen valores de albedo superiores a las oscuras, y las brillantes más que las mates) contribuye significativamente a la entrada de calor solar. El evento climático de 14 Ma determina un cambio en la vegetación, apareciendo pastizales -en especial, gramíneas- en reemplazo gradual de los bosques. No obstante, los bosques subtropicales predominaron aun en Europa hasta entrado el Plioceno. También en África centro occidental y austral. En África oriental, posiblemente como parte del fenómeno de formación del Valle de Rift (East African Rift System/EARS), iniciado hace entre 22-25 Ma, se produce un aumento relativo de los pastizales en detrimento de la selva tropical, aunque ésta continuó predominando. El resultado de la Disrupción es un evento de extinción significativo de especies animales y vegetales entre 14.8 y 14.5 Ma durante la edad Langhiense. No obstante, existió en Europa un evento de extinción posterior durante la Crisis Valleciana (por la Edad Valleciana, una de las Edades Europeas de los Mamíferos Terrestres, que se extiende entre 11,6 a 9,0 Ma) que afectó precisamente a una gran cantidad de taxones de mamíferos (incluyendo a la mayoría de los primates europeos Honinidae). Las nuevas especies adaptadas al clima seco de las raderas abiertas reemplazaron a las que estaban adaptadas a los bosques cálidos. Hace 8 Ma las temperaturas vuelven a descender significativamente.

En el Mioceno Medio ocurrió en 15,1 ± 0,1 Ma, en la actual Alemania meridional, el evento de impacto de un asteroide binario que dejó dos cráteres: Nördlinger Ries (de 24 km de diámetro) y Steinheim (3.8 km de diámetro). Se supone que el evento de impacto meteorítico de Karakul (Tayikistán), que dejó un cráter de 52 km de diámetro, pudo haber ocurrido a inicios del Mioceno (23 Ma) o entre fines del Mioceno e inicios del Plioceno (5.3-2.6 Ma). Este evento contribuyó al enfriamiento y formación de glaciares.

El Langhiense se corresponde con la Edad de los Mamíferos Terrestres Europeos (European Land Mammal Ages/ELMA) Astarasiense (16.0 a 11.6 Ma). El Óptimo Climático del Mioceno continuó en este período hasta que en el 14-13.5 Ma ocurre la Transición Climática del Mioceno Medio y la Disrupción del Mioceno Medio, cuando un episodio de enfriamiento global produjo un evento de extinción masiva de especies animales. El evento afectó especialmente a especies de Crocodilia europeos: Gavialosuchus y Diplocynodon, así como a especies locales de Varanidae. Chamaeleonidae, Alligatoridae, Testudines y Cordylidae. El enfriamiento climático fue debido a la convergencia de varios fenómenos globales y, posiblemente, astronómicos. A los efectos orbitales, llamados ciclos de Milankovich, se suman las consecuencias de la deriva continental especialmente en la circulación oceánica (formación de la Corriente Circumpolar Antártica), posiblemente también en la afectación de patrones monzónicos por la orogenia del Himalaya y la disminución del CO² atmosférico de 300 a 140 ppm debido a la formación miocénica de extensos depósitos de materia orgánica (como la Formación Monterrey de California, EUA). El enfriamiento global en las aguas oceánicas profundas y en la atmósfera contribuyeron a la expansión de la Capa de Hielo de la Antártida Oriental hace 23-15 Ma aproximadamente. La temperatura antártica cayó 8°. También hubo un descenso importante de temperaturas en Europa, aunque no lo suficiente para conformar glaciares. Desde entonces el clima tendió paulatinamente a hacerse más seco y frío, impactando en los ecosistemas boscosos hasta entonces predominantes.

A mediados del Langhiense (en la etapa de Paratethys, Badeniense temprano, de Europa central y oriental), aproximadamente entre 14.85 y 14.4 Ma, ocurre una inundación que reconecta el Parathetys con el Mediterráneo (Neotethys). El evento es motivado por el hundimiento de la cuenca de Panonia y el aumento global del nivel del mar. El puente de Gomphotherium se vio interrumpido hasta que al final del período las aguas volvieron a descender.

En esta época ocurre la segunda ola de migración faunística dese África y Asia: la del Astaraciense temprano (16 a 13.5 Ma). Desde África emigró el oso hormiguero Orycteropus y de Asia llegaron el hyracoideo Pliohyrav, el suido Listriodon y el cérvido Dicrocerus. En ese entonces aparecen en Europa los primates más estrechamente relacionados filogenéticamente con los Hominidae. Los Dryopithecini o Dryopithecinae se originan en África, presuntamente a partir de Equatorius africanus (Ward et al. 1999) datado en 15,58 Ma y 15,36 Ma o de Kenyapithecus wickeri (Leakey, 1961) datado en 14 Ma. El género europeo Griphopithecus, con sus dos especies, el Austriacopithecus Griphopithecus suessi o G. darwini (Abel, 1902) de Alemania, Austria y Eslovaquia y Griphopithecus alpani (Tekkaya, 1974) de Turquía, con una antigüedad de entre 17-16 Ma a 13.65-11.1 Ma, se considera muy vinculado a Kenyapithecus y quizás también Equatorius. De hecho, algunos los agrupan en una tribu de la familia Dryopithecinae, Homininae o Afropithecinae (en las familias Hominidae, Afropithecidae o Proconsulidae, dentro de las superfamilias Hominoidea o Proconsuloidea), bautizada Kenyapithecini. Según algunas teorías, los Dryopithecini europeos se habrían escindido desde hace 13 Ma, a partir de Kenyapithecini, de sus parientes africanos y serían los auténticos ancestros de los Hominini. Begun (2002) propuso la creación de la familia Griphopithecidae, conformada por Kenyapithecus y Griphopithecus (incluiría también a Equatorius), como ancestral de Dryopithecini. Estos géneros, de todos modos, parecen estar estrechamente vinculados con Afropithecidae, con Proconsulidae, con Pliopithecidae o con Dendropithecidae y algunos autores los consideran parte de algunos de estos grupos como ancestros de los Hominidae.

En el Mioceno Inferior y Medio ocurrió el choque de las placas africana, árabe, iraní, india y cimeria con la euroasiática-ibérica en la región turco-árabe entre los 19 y 12 Ma., acelerando la orogenia alpina (algo similar ocurría en el área del Himalaya), que había comenzado en el Oligoceno (34 a 23 Ma) y haciendo desaparecer la vía marítima del Neotethys. Desde inicios del Mioceno el mar de Tethys o Neotethys (ancestro del Mediterráneo) y su rama norte, Parathetys (ancestro de los mares Negro, Caspio y Aral, además de los actualmente desaparecidos mares de Panonia y Valaquia), sufrió un progresivo encogimiento y altibajos en su nivel de profundidad, debido principalmente al fenómeno orogénico propiciado por la convergencia de las placas tectónicas. Por esta razón se produjeron varios puentes terrestres entre África y Eurasia, que propiciaron migraciones de fauna africana principalmente: dos en el Orleaniano (20 a 16 Ma.) y tres en el Astraciano (16 a 11.6 Ma.), períodos correspondientes a Edades Europeas de los Mamíferos Terrestres. Luego ocurrió un intercambio faunístico durante la llamada Crisis de Salinidad Tortoniense (7,8-7,6 Ma.), en el Mioceno Tardío o Superior (11,63 Ma a 5.333 Ma) que produjo el parcial cierre del Corredor Bético-Rifeño, responsable, junto con la abrupta caída de las temperaturas de 8 Ma, de la Crisis Valleciana que determinó la extinción masiva de mamíferos europeos.

El fenómeno climático de 8 Ma es relacionado con la súper erupción Grey´s Landing de Yellowstone, en Norteamérica, con una magnitud de 8.8 y un volumen de cerca de 2.800 km³, ocurrida en 8.72 Ma. La capa de hielo antártica se acercó al tamaño y grosor actuales y aumentaron los glaciares en Groenlandia hacia el final de este período. La vegetación adaptada a un clima cada vez más seco y frío comenzó a suplantar a los bosques europeos y selvas asiáticas y africanas, que retroceden paulatinamente ante el avance de las praderas. Estos cambios configuran la Crisis Vallesiense, el evento de extinción de mamíferos europeos que caracteriza a la Edad Vallesiense (11,6–9,0 Ma) en la transición entre el Vallesiense Inferior y Superior. La dispersión en Eurasia, desde Norteamérica, del caballo Hipparion marca la avanzada de especies de mamíferos procedentes del este: los bóvidos Tragoportax y Graecoryx, los suidos Microstonyx y Schizochoerus, el múrido Progonomys, el félido Paramachairodus y el hiénido Adcrocuta. La extinción de mamíferos europeos afectó especialmente a los roedores Cricetidae, Eomyidae y Gliridae, los felinos Sansanosmilus y Pseudaelurus así como a la mayoría de los artiodáctilos: el ciervo almizclero Micromeryx, los bóvidos Protagocerus y Miotragocerus, los suidos Listriodon, Hyotherium y Parachleusastochoerus y la mayoría de primates Dryopithecini y Pliopithecus. Finalmente, en la Crisis de Salinidad Messiniense que comenzó con el nuevo cierre del Corredor Bético-Rifeño (estrecho de Gibraltar) en 5.96 Ma. y duró hasta la Inundación Zancliense de 5.33 Ma., África y Eurasia volvieron a estar unidas debido a la casi desecación del Mediterráneo.

 

El proceso de separación humano-chimpancé ocurre durante un ciclo de cambio climático con tendencia al enfriamiento de la temperatura acentuado a partir de 8 Ma. La mayoría de los simios del Mioceno europeo se extinguieron, fenómeno conocido como Crisis Vallesiense, ocurrida entre 9,7 y 8,9 Ma (Garcés et al., 1996, Agustí et al., 1997). El desarrollo del bosque caducifolio, las praderas y zonas desérticas, fue arrinconando a los grandes simios en bolsones en Toscana (Oreopithecus bambolii), el Cáucaso (Udabnopithecus garedziensis), la región balcánica (Ouranopithecus macedoniensis, Ouranopithecus turkae y Graecopithecus freybergi), la región chadiana (Sahelanthropus tchadensis), y en el corredor keniano-etíope (Nakalipithecus nakayamai, Samburupithecus kiptalami, Chororapithecus abyssinicus, Orrorin tugenensis y Ardipithecus kaddaba). Todos estos simios fósiles han sido vinculados por algunos autores con la línea evolutiva que conduce al humano. Recientemente se agrega el hallazgo del Anadoluvius turkae (Sevim-Erol et al 2023) a la lista de grandes simios tardíos europeos de la región balcánica.

 

En base a estudios de genética comparativa Mann y Weiss (1996) propusieron la clasificación taxonómica más aceptada actualmente que ubica a los humanos en la subtribu Hominina, estrechamente emparentada con la tribu Panina donde se encontrarían los chimpancés. Ambas subtribus formarían parte de la tribu Hominini. La especiación humana habría sido, pues, el resultado de un proceso evolutivo a partir de un supuesto último ancestro común chimpancé-humano (ACMR o CHLCA, por Chimpanzee–human last common ancestor).

La especiación humana es parte de un fenómeno complejo que implicaría fases de hibridación que, otra vez según los estudios genéticos, habría comenzado hace 13 Ma (Ulfur Arnason et al, 1998), 12.1 Ma (Moorjani et al 2016) o 6.3 Ma (Patterson et al 2006) y se habría extendido hasta los 5.4 o 4 Ma (Patterson et al 2006).

La evidencia fósil apunta a tres posibles candidatos a ser el CHLCA: Graecopithecus freybergi (Von Koenigswald, 1972), Sahelanthropus tchadensis (Brunet et al., 2002) y Orrorin tugenensis (Senut et al., 2001). El primero se reconstruye a partir de una mandíbula hallada en Nikiti (Grecia) y un premolar encontrado en Azmaka (Bulgaria) datados en 7.2 Ma, a los que se les sumaría un rastro de pisadas hallado en Trachilos (Creta, Grecia) datadas en 5.7 millones de años. El Sahelanthropus es descripto a partir de restos craneales y poscraneales de unos seis individuos encontrados en Toros Menalla (desierto del Djurab, Chad), datados en 7-6 Ma. El Orrorin es reconstruido a partir de una veintena de fragmentos fósiles encontrados en Tugen (Kenia), estimados en 6,1 y 5,7 Ma. Algunos vinculan el rastro de Trachilos con Orrorin.

 

La estimación de la edad del ACMR (T_CHLCA ) basadas en el reloj molecular parten del supuesto de que la separación Ponginae-Homininae ocurrió hace entre 12 y 16 Ma, agregando algunos la separación Hominoidea-Cercopithecoidea establecida en 29,2 a 34,5 millones de años (Steiper et al 2004). Existe un cálculo divergente que ubica dicha separación en más de 50 Ma (Arnason et al 1998). Por esta razón se establece un cálculo de separación Hominina-Panina en 10 a 13 Ma, llevando la separación Gorillini-Hominini a 17 Ma. Otro cálculo extremo basado en análisis de las transiciones en los sitios CpG (5'-C-fosfato-G-3’, es decir, citosina y guanina separadas por un solo grupo fosfato) del ADN arroja la cifra de 12,1 Ma para dicha separación (Moorjani et al 2016).

No obstante, no existe una razón concreta para cuestionar la separación Hominoidea-Cercopithecoidea a más de los 30 Ma. El registro fósil no va más allá de Rukwapithecus fleaglei (Nancy J Stevens, 2013) de Tanzania (25.2 Ma), apuntándose a especies como Aegyptopithecus zeuxis (Simons, 1965), perteneciente a la superfamilia Propliopithecoidea (38-35 Ma) y Saadanius hijazensis (Zalmout et al., 2010) de la superfamilia Saadanioidea (29-28 Ma), como posibles Catarrhini basales del grupo corona y estrechamente relacionados con los cecopithecoideos y hominoideos basales. Por esta razón las cifras de la edad del ACMR suelen ser más recientes. Los estudios pioneros en este campo (Sarich y Wilson, 1967) arrojaron cifras próximas a los 5 y 4 Ma. Luego se corrigió la estimación a entre 6 y 4 Ma (Dolhinow y Sarich, 1971). Teniendo en cuenta la evidencia fósil se sugirió la edad de la separación entre humanos y chimpancés entre 7 a 10 Ma (White et al, 2009) o entre 9,3 y 6,5 Ma (Almécija et al 2021). Otro estudio de la Universidad Estatal de Carolina del Norte en Raleigh (Hobolth et al 2007) vuelve a establecer la edad del ACMR en 4,1 Ma. Se ha propuesto la idea de la especiación híbrida y un proceso de divergencia complejo durante un período de tiempo de hasta 4 Ma ubicado entre los 6,3 y 5, 4 Ma, basado en las similitudes del cromosoma X entre humanos y chimpancés (Patterson et al 2006). Específicamente establece dos eventos de separación entre dos poblaciones que habrían iniciado el proceso de diferenciación genética hace cerca de 9 Ma. La primera separación habría ocurrido hace 6,3 Ma y la segunda hace 5,4 Ma. Recién la segunda divergencia sería definitiva, pese a que los eventos de hibridación podrían haberse sucedido hasta hace 4 Ma. Esta teoría ha sido refutada por consideraciones alternativas como la presión selectiva del cromosoma X y cambios en la proporción de tasas de mutación genética en machos y hembras (Wakeley et al., 2008).

Respecto a los cálculos sobre el tiempo de divergencia o lapso de tiempo internodal (T_IN) y tamaño efectivo de la población (N _e) del ACMR, basados en el reloj molecular y alineamientos de secuencias de ADN, los resultados han sido los siguientes. Respecto al tiempo de divergencia, la separación Gorillini-Hominini se sitúa en 7,2 Ma y Panina-Hominina en 4.7 (Takahata et al., 1995); 6,2 y 8,4 Ma para Gorillini-Hominini y 4,6 y 6,2 Ma (entre 1,6 y 2,2 Ma después) para Panina-Hominina (Chen y Li, 2001). Respecto al cálculo del tamaño efectivo de la población los resultados fueron 100.000 (Takahata et al., 1995); ~52 000 a 96 000 (Chen y Li, 2001) y ~12.000 a 21.000 (Yang, 2002).

 

La evidencia fósil es presentada en dos modelos: el origen europeo de los homininos (basado en la inexistencia de fósiles africanos entre los 13 y 10 Ma, aunque abundan en Europa) y la hipótesis africana (basada en la presunta vinculación de los homininos africanos con Otavipithecus namibiensis que data de 13 Ma, pese a que es más probable que se trate de un posible Proconsulidae Afropithecinae (o Afropithecidae) tardío sin relación con Hominidae.

Las estimaciones de la edad del ACMR más tempranas son compatibles con las hipótesis North Side Story (M. Böhme et al. 2017), básicamente las que postulan el origen europeo de los homininos. Los fósiles atribuidos a la tribu Dryopithecini, estarían en el rango temporal para las estimaciones de edad de ACMR de 13 Ma.  La tribu está incluida en la subfamilia Homininae; aunque otros prefieren clasificarla en una familia aparte dentro de los Hominoideos, llamada Dryopithecidae (Gray, J.E. 1825; Gregory & Hellman, 1939) o en una subfamilia llamada Dryopithecinae (Cameron, DW 1997; Pilbeam et al. 1977; Simons y Chopra 1969), incluyendo la creación de nuevas familias: Oreopithecidae (Schwalbe, 1915), Griphopithecidae (Begun, 2002), Kenyapithecidae (Heizmann y Begun 2001; Böhme et al 2011) y al menos dos nuevas tribus: Hispanopithecini (Cameron 1997) y Graecopithecini (Fuss et al 2017) . Las especies europeas que estarían implicadas son: Danuvius guggenmosi (Böhme et al., 2019), Anoiapithecus brevirostris (Moyà-Solà et al., 2009), Hispanopithecus laietanus (Villalta & Crusafont, 1944), Hispanopithecus crusafonti (Begun, 1992), Pierolapithecus catalaunicus (Moyà-Solà et al., 2004), Rudapithecus hungaricus (Kretzoi, 1969), Dryopithecus fontani (Lartet, 1856), Dryopithecus carinthiacus (Mottl, 1957), Oreopithecus bambolii (Gervais, 1872), Udabnopithecus garedziensis (Burčak-Abramovič - Gabašvili, 1945), Ouranopithecus macedoniensis (Bonis y Melentis, 1977), Ouranopithecus turkae (Güleç, Sevim, Pehlevan y Kaya, 2007), Graecopithecus freybergi (Von Koenigswald, 1972) y Anadoluvius turkae (Sevim-Erol et al 2023).

La posición filogenética de Dryopithecini es ampliamente discutida por los expertos. Existe algún consenso para admitir que descenderían de ancestros africanos, incluidos generalmente en la misma tribu o en nuevas tribus (Griphopithecini, Kenyapithecini) de Homininae o Ponginae o familias (Griphothecidae, Kenyapithecidae) de Hominoidea o en otra familia (Afropithecidae). Los autores se dividen entre quienes tienden a vincularlos con Ponginae, ya que generalmente se considera a Griphopithecini/Kenyapithecini como basal de esta subfamilia y aquellos que los consideran basales dentro de Homininae. En este segundo caso existe la hipótesis de que la especiación humana comenzó en realidad en Europa, llegando al extremo de proponer que el ACMR es un hominino europeo: el Graecopithecus.

La hipótesis oficial y más aceptada es la del origen africano de los humanos. Se divide en dos posiciones no necesariamente contrapuestas: la East Side Story (Kortlandt, A. 1972; Yves Coppens 1981, 1994) y la West Side Story (Brunet 1997). La teoría de Coppens explica la separación humano-chimpancé al producirse a fines del Mioceno la formación del Gran Valle del Rift. La formación de una pantalla orográfica que interrumpió la llegada de los vientos húmedos del Atlántico al África Oriental redujo la precipitación en la región y propició la aparición de un ecosistema más seco, de sabanas y bosque abierto al que debieron adaptarse las poblaciones de simios allí asentadas. De ese modo evolucionaron hacia el humano moderno. Las poblaciones de grandes simios en el lado occidental permanecieron en un ambiente selvático y evolucionaron de forma diferente hacia el chimpancé actual. Sin embargo, el hallazgo del Sahelanthropus tchadensis (Brunet, 2002) en Chad puso en entredicho esta hipótesis. El Sahelanthropus aun cuenta con muchos detractores, pero ha logrado posicionarse como un serio candidato a ser el ACMR de los humanos. Si tal fuera el caso, la humanidad habría iniciado en Chad, al oeste del Gran Rift, contrariando la hipótesis original de Coppens. 

 

FUENTES:

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https://paleo-co2.org/paleomap

ORRORIN PRAEGENS

ORRORIN praegens (Ferguson, 1989)

HOMO ANTIQUUS PRAEGENS (FERGUSON, 1989)

Superfamilia: Hominoidea

Familia: Hominidae

Subfamilia: Homininae

Tribu: Hominini

Subtribu: Hominina

               Panina

      

El espécimen KNM-TH 13150, conocido como “mandíbula de Tabarin”, encontrado por Kiptalam Cheboi a inicios de los años 80 en la Formación Mabaget de la Toba Tulu Borr (en la zona al oeste del lago Baringo) del Plioceno de Kenia, recién fue asignado al género Orrorin en 2022 por Pickford et al. Walter Ferguson lo había clasificado como Homo antiquus praegens en 1989. Sin embargo, se la mantuvo mucho tiempo clasificada como cf. A. cf. ramidus. Otras asignaciones fueron: Ardipithecus praegens y Praeanthropus praegens.

Datada en 5,0 a 4,4 ma, la mandíbula de Tabarin, descripta por Steven Ward (1985) y Andrew Hill (1988), exhibe características dentales que difieren de Australopithecus en el tamaño pequeño de las piezas y en el esmalte dental más grueso, asimilándose a Ardipithecus. Otros hallazgos dentales, un resto mandibular y un húmero encontrados por Martin Pickford de la Franco-Kenyana Kenya Palaeontology Expedition en 2005 y 2011 en Mabaget y Sagatia, fueron atribuidos a esta especie.

La especie es vagamente reconstruida como un hominino del tamaño de un chimpancé, quizás con dimorfismo sexual y tendencia al bipedismo, aunque también podía trepar a los árboles (características del húmero sugieren capacidad de agarre). El Orrorin praegens habría sido contemporáneo del Ardipithecus ramidus, cuyos fósiles datados en 4,51 a 4,32 Ma se hallaron en Afar (Etiopía). Vivió durante el Zancliense en un ambiente predominantemente boscoso durante el Óptimo Climático del Plioceno Temprano (4.4 a 4 Ma), un período de temperaturas elevadas y mucha humedad producto de un efecto invernadero provocado por la influencia del fenómeno El Niño. Posiblemente no habría sobrevivido a los cambios ambientales producto del enfriamiento climático y la glaciación que ocurrió entre 4.1 y 4.0 Ma.  

Fósiles asociados a la especie:

KNM TH 13150 (holotipo): mandíbula fragmentada con dientes m1 y m2.

OCO BAR 150'10: segunda falange pedal.

OCO BAR 151'10: D4 derecho aislado con desgaste medio (raíces ausentes, quizás muertas o reabsorbidas antes de desprenderse).

OCO BAR 1046'11: mandíbula derecha fragmentaria con dientes p4 y m1 inferiores moderadamente desgastados.

OCO BAR 1'08: diente p3 derecho.

OCO BAR 500'05: diente m3 izquierdo.

KNM BC 1745: húmero proximal.

 

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ORIGEN DEL UNIVERSO SEGÚN EL MODELO CÍCLICO (ETERNO)

 

En el marco o contexto de un Vacío Cuántico o Nada Absoluta infinita y eterna, un Universo igual de eterno, aunque no necesariamente infinito renace continuamente tras colapsar una y otra vez sobre si mismo. O, dicho de otra manera, un nuevo Universo emerge a partir de un Universo previo que ha muerto y se ha contraído hasta ser una partícula extremadamente densa y caliente pero no al extremo de convertirse en una singularidad.

El Modelo Cíclico u Oscilante, que postula autosustentables ciclos infinitos o de duración indefinida del Universo tiene una primera formulación en 1922 por el físico y matemático ruso soviético Alexander Friedmann. El mismo Albert Einstein consideró esta posibilidad teórica en 1930 (al parecer, también De Sitter lo hizo), supuestamente después de que las observaciones de Edwin Hubble en 1929 echaran por tierra su constante cosmológica positiva para justificar un Universo Eterno Estático (Einstein, 1917) en contraposición a los efectos atractivos de la gravedad sobre la materia ordinaria (bariónica) que implicarían una contracción o una expansión infinita. Pero para 1934 las objeciones del físico matemático y químico físico estadounidense Richard Tolman en su artículo Relatividad, Termodinámica y Cosmología llevaron a Friedmann, de Sitter y Einstein a abandonar esta teoría por la del Universo en Expansión. Tolman señaló el límite teórico entonces infranqueable de que un Universo Cíclico era imposible porque violaba la segunda ley de la termodinámica, que establece que la entropía (desorden) de un sistema aislado que evoluciona espontáneamente no puede disminuir con el tiempo. Según esta máxima empírica, los ciclos hacia adelante en la flecha del tiempo son cada vez más largos y grandes, mientras que los anteriores en el tiempo son cada vez más cortos y pequeños. De esto se deriva que el Universo evolucionará inevitablemente hacia un estado sin energía libre termodinámica en el que ya no podrá sostener procesos que aumenten la entropía. Ese estado es llamado “muerte térmica del Universo” o Gran Enfriamiento.

La cuestión de que el modelo cíclico no contradice la métrica FLRW, que se puede aplicar a un Universo en contracción, hizo que autores como George McVittie, Carl Friedrich von Weizsäcker y George Gamow reflotaran la idea, en especial el concepto de Big Bounce (Gran Rebote), como solución al problema de ajuste fino llamado problema del horizonte o de homogeneidad (señalado por vez primera por Wolfgang Rindler en 1956), hasta que la formulación de la teoría inflacionaria por Alan Guth en 1981 se impuso como la más probable solución teórica. El Big Bounce fue popularizado en artículos publicados por los astrofísicos alemanes Wolfgang Priester de la Universidad de Bonn y Hans-Joachim Blome de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Aquisgrán en 1987 y 1991 (Stern und Weltraum y Astronomy and Astrophysics). También en un libro publicado en 1988 por el astrofísico del Instituto de Investigación Espacial de Moscú, Iosif L. Rosental (Big Bang, Big Bounce: How Particles and Fields Drive Cosmic Evolution).

En la Cosmología del Estado Cuasi Estacionario el astrofísico indio Jayant V. Narlikar junto con Fred Hoyle, Geoffrey Burbidge, Thomas Gold y Hermann Bondi (1993) utilizan la idea del rebote suave y los ciclos de contracción y expansión del Universo. La teoría pretende ser una combinación de los modelos del Big Bang y el Estado Estacionario. Básicamente el Universo pasaría por fases similares a las propuestas en los modelos cíclicos, aunque de intensidad menor. Las contracciones producen pequeños Big Bangs que aportan nueva materia y radiación. La idea fue reformulada en 2002 para hacerla compatible con la expansión acelerada del Universo descubierta en 1997, pero sin mucho éxito.

La teoría del Big Bounce se mantuvo como una teoría secundaria hasta que fue reflotada en 2001 como una nueva versión de la ekpyrosis (ἐκπύρωσις, "conflagración") y palingénesia (παλιγγενεσία, “recreación) del Universo de los estoicos, en el contexto de la cosmología de branas y la constatación de la existencia de la energía oscura en 1998, 2000 y 2001 como impulsora de la aceleración de la expansión del Universo. De este modo se consigue reconciliar la idea del Gran Rebote y el Universo Cíclico con la segunda ley de la termodinámica al establecer un modelo teórico basado en una contracción lenta con entropía en declive y la conservación en el cambio de sentido de un parche o zona causal del horizonte cosmológico sin materia (Frampton, PH, 2006).

Los modelos del Big Bounce se fundamentan en la teoría de Einstein-Cartan-Sciama-Kibble, formulada por el matemático francés Élie Cartan en 1922, que constituye una teoría clásica de la gravitación alternativa a la relatividad general. Esta teoría se formula sobre la base de la geometría de Riemann-Cartan (que posee una simetría de Lorentz calibrada localmente) y ecuaciones adicionales que relacionan la torsión con el espín (espinor o bispinor de Dirac de la solución de onda plana de la ecuación de Dirac). La torsión permite a los fermiones extenderse espacialmente en vez de volverse una partícula puntual, evitando el problema de la singularidad del Big Bang tras el colapso gravitacional. En su lugar, tras un Universo en contracción, permite introducir un Big Bounce tipo cúspide en un factor de escala mínimo pero finito, que genera un puente Eintein-Rosen (agujero de gusano) hacia un nuevo Universo plano, homogéneo e isótropo en crecimiento al otro lado del horizonte de sucesos, seguido de un período finito de inflación. Luego, la densidad del Universo va disminuyendo junto con los efectos de la torsión, pasando a una fase de expansión suave (Era de la Radiación).

La Cosmología de Branas se sustenta en la Teoría de la Matriz S (John Archibald Wheeler, 1937; Werner Heisenberg, 1943) y en la Teoría de Regge (Tullio Regge, 1959). Inicia en 1968, en los trabajos del físico teórico italiano Gabriele Veneziano aplicando la función beta de la ecuación del matemático y físico suizo Leonhard Euler (1707-1783) para explicar la interacción nuclear fuerte y creando el Modelo de Resonancia Dual. Entre 1972 a 1984 John Schwarz y Jöel Scherk, además de Tamiaki Yoneya, dieron forma a la primera Teoría de Cuerdas: la Teoría de Cuerdas Bosónicas. Más tarde se desarrollan las Teorías de Supercuerdas desde 1971 (dando paso a la Primera y Segunda Revolución de Supercuerdas) y la Teoría M (teoría propuesta como una Teoría del Todo, que unifica las versiones consistentes de la Teoría de Supercuerdas, conjeturada por primera vez por Edward Witten en 1995). La base de la Cosmología de Branas son precisamente los objetos físicos llamados branas. Se trata de objetos dinámicos con masa y carga que se propagan en el espacio-tiempo según las reglas de la mecánica cuántica. Se clasifican de la siguiente manera: la 0-brana (partícula puntual de dimensión 0), 1-brana (cuerda abierta o cerrada, entidad unidimensional extendida cuyos estados vibracionales se interpretan como partículas fundamentales), 2-brana (membrana bidimensional), p-brana (objeto de dimensión arbitraria que barre el volumen-dimensional del espacio-tiempo llamado volumen-mundial) y D-brana (membrana de Dirichet, objeto extendido en los que las cuerdas abiertas pueden terminar con “condiciones de contorno de Dirichet”). La Cosmología de Branas funciona en un modelo de grandes dimensiones extra (LED) o modelo Arkani-Hamed, Dimopoulos, Dvali (ADD), donde nuestro universo de cuatro dimensiones es una brana más moviéndose en un hiperespacio o “masa” de mayor dimensión (teoría de Kaluza-Klein o teoría KK). Las interacciones con la “masa” y las otras branas explican los efectos no observados en los modelos cosmológicos estándar.

Los Universos se originan en choques de branas, que producen Big Bangs en la mayoría de las teorías de cuerdas y supercuerdas. Sin embargo, en el modelo ecpirótico (Justin Khoury, Burt Ovrut, Paul Steinhardt y Neil Turok, 2001), el choque periódico de dos branas que se mueven en un espacio de dimensiones superiores produce reinicios del Universo. El choque de dos branas o planos orbifold paralelos produce, en la brana que constituye un Universo de cuatro dimensiones, un Big Crunch (Gran Contracción o Colapso), seguido de un Big Bang en una situación de Big Bounce (Gran Rebote). De este modo surge un nuevo Universo en una serie de ciclos que pueden extenderse infinitamente hacia el pasado y el futuro. La fuerza entre las branas sería la materia oscura. La materia y la radiación serían fluctuaciones cuánticas en el vacío generadas por la colisión de branas. La expansión neta que se produce en cada ciclo detiene la acumulación de entropía en el Universo, solucionando el problema planteado por la segunda ley de la termodinámica. El Modelo Ecpirótico produce un Universo consistente con las observaciones del Fondo Cósmico de Microondas (Cosmic Microwave Background/CMB), es decir, un Cosmos con anisotropía de temperatura y polarización. También es contrario a los modelos multiversales, proponiendo una contracción lenta que genera un Big Bang liberador de una energía repulsiva de expansión más suave que produce un Universo plano y homogéneo al desacelerarse rápidamente y evita la inflación de las fluctuaciones cuánticas. De este modo las propiedades simples de nuestro Universo no serían accidentales.

En el contexto de la teoría de cuerdas se recurrió en 2008 al escenario del Big Bounce para solucionar los problemas del modelo de la Cosmología de Gases de Cuerdas (Brandenberger y Vafa, 1989). Este modelo se formuló como un intento para explicar el problema teórico de la formación de tres dimensiones macroscópicas espaciales y una dimensión macroscópica temporal en contraposición con la reducción microscópica de las dimensiones adicionales compactadas. Para ello se creó el llamado Mecanismo de Brandenberger-Vafa, que describe el proceso de descompactación de las dimensiones macroscópicas que forman parte de un toro de nueve dimensiones a partir de un Universo primitivo considerado como un gas caliente de cuerdas. Un proceso o dinámica de aniquilamiento eficiente de cuerdas y branas enrolladas en torno a una dimensión compactada permite que esta se despliegue y descompacte. Como el modelo no logró solucionar los problemas de planitud y entropía de la Cosmología Estándar, sus creadores propusieron insertar la Cosmología de Gases de Cuerdas en un escenario de Big Bounce.

Basado en la hipótesis del Big Rip (Gran Desgarramiento) y la Energía Oscura Fantasma se propuso otro modelo de Universo Cíclico en 2007. La energía fantasma y el Big Rip fueron propuestos por Robert R. Caldwell (Caldwell, 1999; 2002), físico estadounidense del Darthmouth College, basado en la constatación de la expansión acelerada del Universo por los equipos de investigación internacionales Supernova Cosmology Project y el High-Z Supernova Search Team en 1998. Esta constatación puso en primer lugar el modelo Lambda-CDM (materia oscura fría Lambda o ΛCDM) para explicar la estructura del espacio-tiempo. Eso significó reintroducir la constante cosmológica de Einstein en las ecuaciones de la Relatividad General, ya que explicaba la aceleración del Universo en base al supuesto de que una energía oscura positiva actuaba como una fuerza repulsiva contrarrestando el frenado gravitacional producido por la materia ordinaria (bariónica).

Básicamente el modelo del Big Rip contradice el del Gran Enfriamiento o Muerte Térmica del Universo que se basa en la idea de que, en un Universo con curvatura hiperbólica o plana o una energía oscura que constituye una constante cosmológica positiva, la expansión ocurrirá hasta que se produzca un estado en el que la energía se distribuye uniformemente y donde será imposible sostener procesos de aumento de la entropía. La aceleración del Universo es atribuida a la energía oscura, término acuñado por el cosmólogo estadounidense Michael S. Turner en 1998, que compone el Universo en un 68% junto con la materia oscura (27%) y la materia bariónica (5%) según el Modelo Estándar (Lambda-CDM). Caldwell propuso la existencia de un tipo de energía oscura que posee energía cinética negativa (su densidad aumenta a medida que el Universo se expande) y conduce a una aceleración de la expansión universal superior a la predicha por una constante cosmológica basada en una ecuación de estado en la que la energía oscura se disipa a medida que el Universo se expande. La energía fantasma es un desarrollo a partir de otro concepto introducido por el mismo Caldwell: la Quintaescencia (Caldwell et al, 1998), un campo escalar o fuerza fundamental según el caso, propuesto por vez primera en 1988 por Ratra, Peebles y Wetterich. Este modelo introduce la idea de una inestabilidad intrínseca del vacío, del que surgen partículas de masa negativa, así como una variación o dinámica en función del tiempo de la aceleración universal, cuestión que es desarrollada por la Teoría del Fluido Oscuro (Alexandre Arbey, 2005). Una aceleración que supere la velocidad de la luz produciría que los objetos abandonen el Universo Observable y el Horizonte Cosmológico a una velocidad superior a su expansión impidiendo la interacción de las fuerzas fundamentales al hacerse infinitas las distancias entre las partículas. Este escenario conduce a una singularidad llamada Gran Desgarramiento, en la que el Universo Observable llega a un tamaño cero, los átomos se diluyen, el tiempo se detiene y las distancias alcanzan valores infinitos (factor de escala infinito).

Para lograr un ajuste de la evolución de la energía oscura con los datos cosmológicos se formuló el modelo hipotético llamado escenario Quintom (Feng; Wang; Zhang, 2004). La idea propuesta es que para cruzar el límite de la ecuación de estado efectiva asociado a la constante cosmológica, expresado en ω = -1 (w =−1,028 ± 0,032, medido por la Colaboración Planck, 2018) -lo que implica que la densidad de la energía de vacío es distinta de 0, más bien unos 55 órdenes de magnitud menor de lo que la teoría cuántica de campos sugiere (problema de la constante cosmológica)-, se necesita algo más que el campo escalar de la energía fantasma, cuya ecuación de estado es ω <-1. Entonces propone la intervención de un segundo campo escalar, la Quintaescencia, cuya ecuación de estado es ω >-1. También se han propuesto modelos de gravedad modificada (modelo Dvali-Gabadadze-Porrati/DGP, Teoría de la gravitación métrica-afín, teoría de Horndeski) o interacciones con campos cuánticos y partículas de un Sector Oscuro u Oculto.        

El escenario Quintom (Quintaescencia más Energía Fantasma) se utilizó para producir un modelo en el marco de la cosmología inflacionaria en el que, en vez de una singularidad (Big Bang), se incluye un Gran Rebote (Cai et al, 2009).

Los físicos Lauris M. Baum y Paul Frampton, del Department of Physics and Astronomy de la University of North Carolina en Chapel Hill, también construyeron en 2007 un modelo cíclico que resuelve el problema de la entropía utilizando la energía fantasma y el Big Rip. Estos autores proponen un cambio de sentido una septillonésima (o menos) de segundo (es decir, 10−24^s o menos) antes de que se produzca el Big Rip y la conservación de una sola zona causal como nuestro Universo conteniendo únicamente energía fantasma. La materia, incluidos leptones, quarks, portadores de fuerza y agujeros negros se desintegran antes del cambio de sentido. El proceso adiabático de contracción universal (Big Crunch) se produce con una entropía en constante desvanecimiento, es decir, “regresa vacío” manteniendo una condición de estado ω <-1 para la densidad de energía y presión. Esta condición es indispensable para que no se produzcan rebotes prematuros y poder escapar al problema de la entropía.

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Puente de Einstein-RosenGetty Images https://www.gq.com.mx/puente-de-einstein-rosen-teoria-fisica-viajes-en-el-tiempo-explicada María González (22 de julio de 2023) Puente de Einstein-Rosen: la teoría de la física para viajar en el tiempo