La reconstrucción de cráneos en 3D dilucida la evolución de los monos del Nuevo Mundo

El análisis de fósiles de dos especies extintas, mediante el empleo de tomografía computarizada, indica adaptaciones evolutivas y relaciones con los actuales carayás, monos araña y muriquíes

Por Peter Moon  |  Agência FAPESP – Un grupo que reúne a científicos de diversos países examinó los cráneos de dos especies de primates extintas –Caipora bambuiorum y Cartelles coimbrafilhoi– mediante tomografía computarizada y los reconstruyó en imágenes tridimensionales. En dicho trabajo, se utilizaron fósiles hallados hace casi 30 años en el fondo de una gruta del estado de Bahía, en Brasil, en la región de la Caatinga, tal el nombre con el que se denomina al bioma semiárido del nordeste brasileño.

Las imágenes se compararon con las de otros 14 primates del Nuevo Mundo aún existentes, lo cual permitió descubrir adaptaciones e inferir relaciones hasta ahora desconocidas de aquellas dos especies extintas con los monos que actualmente habitan en las selvas de América del Sur y América Central, además del Caribe.

“Por primera vez se lleva adelante un estudio de la morfología endocraneal [el formato del interior de un cráneo, considerado un reflejo directo de la forma exterior del cerebro] de platirrinos fósiles, los primates del Nuevo Mundo”, dijo André Menezes Strauss, docente del Museo de Arqueología y Etnología (MAE) e investigador colaborador del Laboratorio de Arqueología y Antropología Ambiental y Evolutiva (LAAAE) del Instituto de Biociencias (IB) de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil.

Los resultados de esta investigación, apoyada por la FAPESP, se dieron a conocer en un artículo publicado en el American Journal of Physical Anthropology. En dicho trabajo, se describe la variación de la forma del cráneo y del endocráneo de 14 especies de carayás o monos aulladores (el género Alouatta), monos araña (Ateles), muriquíes o monos araña lanudos (Brachyteles) y churucos o monos barrigudos (Lagothrix), aparte de los otros dos taxones extintos, Cartelles y Caipora. De las aproximadamente 350 especies de primates vivientes en todo el mundo, los platirrinos forman el mayor contingente, con poco más de 200 especies.

Este artículo es el resultado de una investigación encabezada por el antropólogo argentino Iván Pérez, del Museo de La Plata. También participaron en el estudio el paleontólogo de la Pontificia Universidad Católica de Minas Gerais (PUC-MG), Cástor Cartelle, quien le da el nombre a la especie Cartelles coimbrafilhoi, y científicos brasileños vinculados a la USP y a la Universidad de Campinas (Unicamp), además de otros de instituciones de Alemania, Bélgica, Estados Unidos y Francia.

Aparte de la FAPESP, apoyaron la investigación el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) de Brasil, el Fondo para la Investigación Científica y Tecnológica (FonCyT) y el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet), estos dos últimos de Argentina. 

Los fósiles de Cartelles y Caipora se encuentran depositados en el Museo de Historia Natural de la PUC-MG, en la ciudad de Belo Horizonte. Los 14 cráneos de platirrinos vivientes salieron de las colecciones del Museo de La Plata, del Museo Nacional (de Río de Janeiro), del Museo Argentino de Ciencias Naturales (de Buenos Aires) y del Museo Nacional de Historia Natural (de Washington, Estados Unidos).

“Los 16 especímenes se digitalizaron con un escáner médico de tomografía computarizada. Se generó un modelo virtual tridimensional del endocráneo por cada muestra y los modelos de superficie 3D de los cráneos se extrajeron de los datos tomográficos”, explicó Menezes Strauss a Agência FAPESP.

Como los especímenes fósiles (Cartelles y Caipora) exhiben algunos daños, particularmente en la zona de los arcos cigomáticos –que forman la prominencia de la mejilla o pómulo, parte de la pared lateral y la base de la órbita y partes de las fosas temporales e infratemporales–, se adoptaron dos estrategias a los efectos de poder analizarlos.

Según Menezes Strauss, en el caso de Caipora, el arco cigomático derecho se encuentra ausente, pero el lado izquierdo está intacto. “De este modo, en el modelo 3D, reflejamos el lado no dañado, aprovechando la simetría bilateral, hacia el lado dañado. Y así fue como obtuvimos un espécimen completo, virtualmente reparado”, dijo.

“En el caso de Cartelles, dado que ambos lados están ausentes, recurrimos a un método de imputación para estimar la posición de las partes faltantes”, añadió el investigador.

Pérez digitalizó 26 planos anatómicos y 373 planos secundarios a lo largo de las curvas y superficies de cada endocráneo, como así también 64 referencias anatómicas y 196 planos secundarios en cada cráneo.

“Estos datos sirvieron de base para la realización de análisis multivariantes, con el objetivo de comparar los 16 especímenes en sus más variadas características, en busca de similitudes y diferencias que apuntasen patrones morfológicos [por ende, patrones adaptativos] entre todos ellos”, dijo Menezes Strauss.

En otras palabras, toda vez que entre los especímenes vivientes de monos atélidos (los mayores primates del Nuevo Mundo, un grupo que actualmente congrega a los carayás, los muriquíes, los monos araña y los monos barrigudos) había cráneos de carayás, de monos araña, de muriquíes y de monos barrigudos, la comparación de los datos de todos ellos con los de Cartelles y de Caipora sirvió para indicar a cuál o a cuáles de esos géneros de la familia de los atélidos se asemejarían más ambos fósiles y, por ende, con cuáles estarían más emparentados.

Los cráneos en 3D

Menezes Strauss comenta que los datos de Caipora se agruparon claramente cerca de los datos de los monos araña, los muriquíes y los monos barrigudos, que están en su conjunto alejados con respecto a los datos de los carayás.

Es decir, los carayás poseen un antepasado común con los otros géneros de atélidos y con Caipora, que es más antiguo que el ancestro común de los monos araña, los muriquíes y los monos barrigudos.

“Ahora bien, cuando se analiza la posición de Caipora tan sólo con relación a los monos araña, los muriquíes y los monos barrigudos, se verifica que el fósil se posiciona claramente cerca de los muriquíes”, dijo Menezes Strauss.

“La hipótesis inicial planteada por Cástor Cartelle hace 20 años, de que Caipora sería similar a un mono araña gigante, no se verifica, pues nuestros datos indican que ese mono extinto se asemejaría a decir verdad mucho más a un muriquí ‘gigante’”, dijo Menezes Strauss.

En el caso del fósil de Cartelles, los resultados de los análisis multivariantes revelaron sorpresas. En primer lugar, los datos no se agruparon claramente con ninguno de los cuatro géneros vivientes de atélidos, sino que se posicionaron consistentemente completando el espacio morfológico antes vacío que separa a los carayás de los monos araña, los muriquíes y los monos barrigudos.

“Con relación a las especies fósiles, demostramos que la especie Caipora bambuiorum se posiciona dentro de la franja observable de variación entre los muriquíes. En tanto, Cartelles coimbrafilhoi ocupa una zona de formato endocraneal que no se superpone con la franja de variación observable en ninguno de los atélidos vivientes. De los cuatro géneros, Cartelles está más cerca de los carayás [Alouatta] en lo atinente al espacio del interior del cráneo [el endocráneo], pero está más cerca de los monos barrigudos [Lagothrix] en lo que concierne al formato de su cráneo”, dijo Menezes Strauss.

“Verificamos que, cuando se deja de lado el factor del tamaño, Cartelles era un primate con características intermedias entre los carayás, por un lado, y los monos araña, los muriquíes y monos barrigudos, por el otro”, dijo Menezes Strauss.

“Nuestros resultados sugieren que dentro del clado atélido, la extinción de Caipora bambuiorum y de Cartelles coimbrafilhoi derivó en una pérdida de una significativa variación biológica que no podría anticiparse sin el descubrimiento de estos fósiles”, concluyeron los autores en el artículo.

Peter Lund y Cástor Cartelle

El linaje completo de los primates del Nuevo Mundo, distribuidos desde el norte de Argentina hasta México y el Caribe, desciende de una sola manada de fundadores, formada por pequeños monos africanos que habrían realizado la travesía del antiguo Atlántico Sur (que tenía una tercera parte de la extensión actual) hace alrededor de 45 millones de años, en balsas formadas por vegetación flotante.

La investigación de monos fósiles en el continente americano empezó en Brasil hace 183 años, en 1836, cuando el naturalista danés Peter Wilhelm Lund descubrió en una caverna de la zona de Lagoa Santa (en el estado de Minas Gerais) los restos de un primate de dimensiones mucho mayores que todos los platirrinos vivientes.

A aquel mono extinto hace más de 10 mil años, Lund le dio el nombre de Protopithecus brasiliensis, el “mono ancestral brasileño”, un pariente cercano –pero con el doble de su tamaño– del muriquí, el mayor platirrino vivo.

Desde ese entonces se fueron hallando fósiles (casi siempre dientes aislados y fragmentos de mandíbulas, pero poquísimos cráneos) de platirrinos mucho más antiguos, extintos hace millones o decenas de millones de años, en la Patagonia argentina, en lo alto de la cordillera chilena, en el altiplano boliviano, en la selva amazónica peruana y en diversas islas caribeñas.

Pese a que son más de 30 las especies extintas de platirrinos que se han descrito, Protopithecus nunca perdió su puesto de gigante, mucho mayor que todos los restantes.

Existen tan sólo dos excepciones. En 1992, se hallaron en una cámara escondida en el interior de Toca da Boa Vista (en el estado de Bahía), la mayor caverna brasileña, los esqueletos casi completos de otros dos platirrinos gigantes que vivieron al final de la Edad de Hielo, por ende, hace más de diez mil años.

Cartelle estudió ambos fósiles en la PUC-MG, y describió a uno de los ejemplares como un mono araña gigante de una nueva especie, Caipora bambuiorum. En el caso del segundo ejemplar, Cartelle lo identificó como un miembro de la especie Protopithecus que Lund describiera.

Caipora y Protopithecus pertencían a la familia de los atélidos. Los mayores de todos son los muriquíes, que llegan a pesar 15 kilos, seguidos por los carayás, que pesan a lo sumo 10 kilos. Con todo, Caipora y Protopithecus eran un 60% más grandes. En vida habrían superado los 25 kilos. Es decir que tenían el tamaño de un babuino africano.

En 2013, merced al trabajo de antropólogos estadounidenses, se supo que aquel ejemplar encontrado en Toca da Boa Vista e identificado originariamente como Protopithecus pertenecía a decir verdad a una nueva especie: Cartelles coimbrafilhoi, cuyo nombre constituye un reconocimiento al trabajo de Cartelle.

Los investigadores identificaron a Cartelles como emparentado a los carayás (el género Alouatta), y no a los muriquíes (Brachyteles), tal como lo había propuesto Cartelle.

Ahora, en 2019, el empleo de nuevas técnicas de investigación científica ha suministrado una nueva interpretación referente a los fósiles de Caipora, y especialmente a Cartelles.

La construcción de un modelo tridimensional del cráneo de Cartelles permitió arribar a la conclusión de que ese animal poseía adaptaciones morfológicas craneales distintas a las de cualquier otro primate del Nuevo Mundo vivo o extinto.

“Hoy en día, merced al uso de la tomografía computarizada, Cartelles puede contar con un nuevo análisis, y con nuevas conclusiones. No tan carayá ni tan muriquí tampoco: ahora se estima que Cartelles, aquel mono gigante del Pleistoceno hallado en Bahía, poseía características craneales únicas, que no se encuentran presentes en ningún otro primate del Nuevo Mundo”, dijo Menezes Strauss.

El Protopithecus descrito por Lund no formó parte del estudio de Aristide, Menezes Strauss y sus pares, debido a la ausencia de un cráneo que pudiese someterse a tomografía. Los fósiles encontrados hasta ahora exhiben un elevado grado de fragmentación.

El artículo intitulado Cranial and endocranial diversity in extant and fossil atelids (Platyrrhini: Atelidae): A geometric morphometric study (doi: 10.1002/ajpa.23837), de Leandro Aristide, André Menezes Strauss, Lauren B. Halenar-Price, Emmanuel Gilissen, Francisco W. Cruz, Castor Cartelle, Alfred L. Rosenberger, Ricardo T. Lopes, Sergio F. dos Reis y S. Iván Pérez, se encuentra publicado en el siguiente enlace: onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ajpa.23837.