Adaptaciones al frío y al calor en humanos - Cold and heat adaptations in humans
Las adaptaciones al frío y al calor en los seres humanos son parte de la amplia adaptabilidad del Homo sapiens . Las adaptaciones en los seres humanos pueden ser fisiológicas , genéticas o culturales , lo que permite a las personas vivir en una amplia variedad de climas . Se han realizado muchas investigaciones sobre el ajuste del desarrollo, la aclimatación y las prácticas culturales, pero menos investigaciones sobre las adaptaciones genéticas a temperaturas más frías y calientes.
El cuerpo humano siempre trabaja para permanecer en homeostasis . Una forma de homeostasis es la termorregulación . La temperatura corporal varía en cada individuo, pero la temperatura interna promedio es de 37,0 ° C (98,6 ° F). El estrés suficiente de la temperatura externa extrema puede causar lesiones o la muerte si excede la capacidad de termorregulación del cuerpo. La hipotermia puede aparecer cuando la temperatura central desciende a 35 ° C (95 ° F). La hipertermia puede aparecer cuando la temperatura corporal central aumenta por encima de 37,5-38,3 ° C (99,5-100,9 ° F). Estas temperaturas comúnmente resultan en mortalidad. Los seres humanos se han adaptado a vivir en climas donde la hipotermia y la hipertermia son comunes principalmente a través de la cultura y la tecnología, como el uso de ropa y refugio.
Origen de las adaptaciones al frío y al calor
Los humanos modernos emergieron de África hace aproximadamente 40.000 años durante un período de clima inestable, lo que llevó a una variedad de nuevos rasgos entre la población. Cuando los humanos modernos se extendieron por Europa, superaron a los neandertales . Los investigadores plantean la hipótesis de que esto sugiere que los primeros humanos modernos estaban más preparados evolutivamente para vivir en varios climas. Esto se apoya en la hipótesis de selección de variabilidad propuesta por Richard Potts, que dice que la adaptabilidad humana provino del cambio ambiental a largo plazo.
Reglas ecogeográficas
La regla de Bergmann establece que las subespecies de animales endotérmicos que viven en climas más fríos tienen cuerpos más grandes que los de las subespecies que viven en climas más cálidos. Los individuos con cuerpos más grandes son más adecuados para climas más fríos porque los cuerpos más grandes producen más calor debido a que tienen más células y tienen una menor proporción de superficie a volumen en comparación con los individuos más pequeños, lo que reduce la pérdida de calor. Un estudio de Frederick Foster y Mark Collard encontró que la regla de Bergmann se puede aplicar a los humanos cuando la latitud y la temperatura entre los grupos difieren ampliamente.
La regla de Allen es una regla biológica que dice que las extremidades de los endotermos son más cortas en climas fríos y más largas en climas cálidos. La longitud de las extremidades afecta el área de superficie del cuerpo, lo que ayuda con la termorregulación. Las extremidades más cortas ayudan a conservar el calor, mientras que las más largas ayudan a disipar el calor. Marshall T. Newman sostiene que esto se puede observar en los esquimales , que tienen extremidades más cortas que otras personas y son de constitución lateral.
Adaptaciones fisiológicas
Los orígenes de las adaptaciones al calor y al frío pueden explicarse por la adaptación climática . La temperatura del aire ambiente afecta la cantidad de energía que debe invertir el cuerpo humano. La temperatura que requiere la menor cantidad de inversión energética es 21 ° C (69,8 ° F). El cuerpo controla su temperatura a través del hipotálamo . Los termorreceptores de la piel envían señales al hipotálamo, que indican cuándo deben producirse vasodilatación y vasoconstricción .
Frío
El cuerpo humano tiene dos métodos de termogénesis , que producen calor para elevar la temperatura corporal central. El primero son los escalofríos , que ocurren en una persona sin ropa cuando la temperatura del aire ambiente es inferior a 25 ° C (77 ° F). Está limitado por la cantidad de glucógeno disponible en el cuerpo. El segundo es no temblar, que ocurre en el tejido adiposo marrón .
Los estudios de población han demostrado que la tribu san del sur de África y los sandawe del este de África han reducido la termogénesis de los temblores en el frío y la vasodilatación deficiente inducida por el frío en los dedos de manos y pies en comparación con la de los caucásicos.
Calor
El único mecanismo que tiene el cuerpo humano para enfriarse es mediante la evaporación del sudor . La sudoración ocurre cuando la temperatura ambiente del aire es superior a 35 ° C (95 ° F) y el cuerpo no vuelve a la temperatura interna normal. La evaporación del sudor ayuda a enfriar la sangre debajo de la piel. Está limitado por la cantidad de agua disponible en el cuerpo, lo que puede causar deshidratación.
Los humanos se adaptaron al calor desde el principio. En África, el clima se seleccionó por los rasgos que nos ayudaron a mantenernos frescos. Además, los humanos tenían mecanismos fisiológicos que reducían la tasa de metabolismo y que modificaban la sensibilidad de las glándulas sudoríparas para proporcionar una cantidad adecuada de enfriamiento sin que el individuo se deshidratara.
Hay dos tipos de calor a los que se adapta el cuerpo, el calor húmedo y el calor seco, pero el cuerpo se ha adaptado a ambos de la misma manera. El calor húmedo se caracteriza por temperaturas más cálidas con una gran cantidad de vapor de agua en el aire. El calor húmedo es peligroso ya que la humedad del aire evita la evaporación del sudor. El calor seco se caracteriza por temperaturas más cálidas con poco o ningún vapor de agua en el aire, como las condiciones del desierto. El calor seco también es muy peligroso ya que el sudor tenderá a evaporarse extremadamente rápido, provocando deshidratación. Tanto el calor húmedo como el calor seco favorecen a las personas con menos grasa y temperaturas corporales ligeramente más bajas.
Aclimatación
Cuando los seres humanos están expuestos a ciertos climas durante períodos prolongados de tiempo, se producen cambios fisiológicos para ayudar al individuo a adaptarse a los climas cálidos o fríos. Esto ayuda al cuerpo a conservar energía.
Frío
Los inuit tienen más sangre fluyendo hacia sus extremidades y a una temperatura más alta que las personas que viven en climas más cálidos. Un estudio de 1960 sobre los indios Alacaluf muestra que tienen una tasa metabólica en reposo de 150 a 200 por ciento más alta que los controles blancos utilizados. Los Sami no tienen un aumento en la tasa metabólica cuando duermen, a diferencia de las personas no aclimatadas. Los aborígenes australianos se someten a un proceso similar, en el que el cuerpo se enfría pero la tasa metabólica no aumenta.
Calor
Los seres humanos en África Central han estado viviendo en climas tropicales similares durante al menos 40.000 años, lo que significa que tienen sistemas termorreguladores similares.
Un estudio realizado en los bantus de Sudáfrica mostró que los bantus tienen una tasa de sudoración más baja que la de las personas blancas aclimatadas y no aclimatadas. Un estudio similar realizado con aborígenes australianos produjo resultados similares, y los aborígenes tenían una tasa de sudoración mucho más baja que la de los blancos.
Cultura
Las adaptaciones sociales permitieron a los primeros humanos modernos ocupar ambientes con temperaturas que eran drásticamente diferentes a las de África. (Potts 1998). La cultura permitió a los humanos expandir su área de distribución a áreas que de otro modo serían inhabitables.
Frío
Los seres humanos han podido ocupar áreas de frío extremo a través de la ropa, los edificios y la manipulación del fuego. Los hornos han permitido además la ocupación de ambientes fríos.
Históricamente, muchos australianos indígenas solo usaban cubiertas genitales. Los estudios han demostrado que el calor de los fuegos que generan es suficiente para evitar que el cuerpo luche contra la pérdida de calor a través de los escalofríos. Los inuit usan casas bien aisladas que están diseñadas para transferir calor desde una fuente de energía al área de vivienda, lo que significa que la temperatura interior promedio para los inuit costeros es de 10 a 20 ° C (50-68 ° F).
Calor
Los seres humanos habitan en climas cálidos, tanto secos como húmedos , y lo han hecho durante miles de años. El uso selectivo de ropa e invenciones tecnológicas como el aire acondicionado permite a los humanos prosperar en climas cálidos.
Un ejemplo son los árabes Chaamba , que viven en el desierto del Sahara . Usan ropa que atrapa el aire entre la piel y la ropa, evitando que la alta temperatura del aire alcance la piel.
Adaptaciones genéticas
Se han realizado muy pocas investigaciones sobre la genética detrás de las adaptaciones al estrés por calor y frío. Los datos sugieren que ciertas partes del genoma humano solo se han seleccionado recientemente. La investigación sobre la interacción gen-cultura ha tenido éxito en vincular la agricultura y la tolerancia a la lactosa . Sin embargo, la mayor parte de la evidencia de vínculos entre cultura y selección no ha sido probada. Esta última pregunta, de todos modos, es un tema central de la epigenética conductual .