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 , que permiten 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 más cálidas.
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). [1] El estrés suficiente de la temperatura externa extrema puede causar lesiones o la muerte si excede la capacidad del cuerpo para termorregularse. La hipotermia puede aparecer cuando la temperatura central baja a 35 °C (95 °F). [2] La hipertermia puede aparecer cuando la temperatura corporal central aumenta por encima de 37,5–38,3 °C (99,5–100,9 °F). [3] [4] Los humanos se han adaptado a vivir en climas donde la hipotermia y la hipertermia eran comunes principalmente a través de la cultura y la tecnología, como el uso de ropa y refugio. [5]
Los humanos modernos surgieron de África hace aproximadamente 70.000 años durante un período de clima inestable, lo que dio lugar a una variedad de nuevos rasgos entre la población. [6] [5] Cuando los humanos modernos se extendieron a 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. [7] [8] Esto está respaldado por la hipótesis de selección de variabilidad propuesta por Richard Potts, que dice que la adaptabilidad humana provino del cambio ambiental a largo plazo. [9]
La regla de Bergmann establece que las subespecies animales endotérmicas que viven en climas más fríos tienen cuerpos más grandes que las subespecies que viven en climas más cálidos. [11] 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 relación área-volumen más pequeña en comparación con los individuos más pequeños, lo que reduce la pérdida de calor proporcional. Un estudio realizado por Frederick Foster y Mark Collard descubrió que la regla de Bergmann se puede aplicar a los humanos cuando la latitud y la temperatura entre los grupos difieren ampliamente. [12]
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 la superficie del cuerpo, lo que ayuda con la termorregulación. Las extremidades más cortas ayudan a conservar el calor, mientras que las extremidades más largas ayudan a disiparlo. [13] Marshall T. Newman sostiene que esto se puede observar en los esquimales , que tienen extremidades más cortas que otras personas y están construidos lateralmente. [14]
El paleoantropólogo John F. Hoffecker descubrió que tanto las reglas biogeográficas de Bermann como las de Allen se confirmaron, viéndose que en las poblaciones modernas hay una clara tendencia a tener segmentos distales de las extremidades más cortos en ambientes más fríos. [15]
Los orígenes de las adaptaciones al calor y al frío se pueden explicar por la adaptación climática . [16] [17] La temperatura del aire ambiente afecta la cantidad de inversión energética que debe realizar el cuerpo humano. La temperatura que requiere la menor cantidad de inversión energética es 21 °C (70 °F). [5] [ disputado – discutir ] El cuerpo controla su temperatura a través del hipotálamo . Los termorreceptores en la piel envían señales al hipotálamo, que indican cuándo debe ocurrir la vasodilatación y la vasoconstricción .
El cuerpo humano tiene dos métodos de termogénesis , que producen calor para elevar la temperatura corporal central. El primero es el escalofrío , que se produce en una persona desnuda cuando la temperatura ambiente es inferior a 25 °C (77 °F) [ dudoso – discutir ] [18] . Está limitado por la cantidad de glucógeno disponible en el cuerpo. [5] El segundo es el no escalofrío, que se produce en el tejido adiposo marrón . [19]
Los estudios de población han demostrado que la tribu San del África meridional y los Sandawe del África oriental tienen una termogénesis por escalofríos reducida en el frío y una vasodilatación inducida por el frío deficiente en los dedos de las manos y de los pies, en comparación con la de los caucásicos. [5]
El único mecanismo que tiene el cuerpo humano para enfriarse es la evaporación del sudor . [5] La sudoración se produce cuando la temperatura ambiente supera los 35 °C (95 °F) [ dudoso – discutir ] y el cuerpo no logra volver a la temperatura interna normal. [18] La evaporación del sudor ayuda a enfriar la sangre debajo de la piel. Está limitada por la cantidad de agua disponible en el cuerpo, lo que puede causar deshidratación. [5]
Los humanos se adaptaron al calor desde muy temprano. En África, el clima seleccionó rasgos que los ayudaron a mantenerse frescos. Además, los humanos tenían mecanismos fisiológicos que reducían la tasa metabólica y modificaban la sensibilidad de las glándulas sudoríparas para proporcionar una cantidad adecuada de calor para enfriarse sin que el individuo se deshidratara. [17] [20]
Hay dos tipos de calor a los que el cuerpo está adaptado, el calor húmedo y el calor seco, pero el cuerpo se adapta a ambos de manera similar. El calor húmedo se caracteriza por temperaturas más cálidas con una gran cantidad de vapor de agua en el aire, mientras que el calor seco se caracteriza por temperaturas más cálidas con poco o nada de vapor, como las condiciones del desierto. Con el calor húmedo, la humedad en el aire puede impedir la evaporación del sudor. [21] Independientemente de la aclimatación, el calor húmedo plantea una amenaza mucho mayor que el calor seco; los humanos no pueden realizar actividades físicas al aire libre a ninguna temperatura superior a 32 °C (90 °F) cuando la humedad ambiental es superior al 95%. [ cita requerida ] Cuando se combina con esta alta humedad , el límite teórico para la supervivencia humana a la sombra, incluso con agua ilimitada, es de 35 °C (95 °F), teóricamente equivalente a un índice de calor de 70 °C (158 °F). [22] [23] El calor seco, por otro lado, puede causar deshidratación, ya que el sudor tenderá a evaporarse extremadamente rápido. Las personas con menos grasa y temperaturas corporales ligeramente más bajas pueden soportar más fácilmente tanto el calor húmedo como el seco. [16]
Cuando los seres humanos están expuestos a determinados climas durante períodos prolongados, se producen cambios fisiológicos que ayudan al individuo a adaptarse a climas cálidos o fríos, lo que ayuda al cuerpo a conservar energía. [19]
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 samis no tienen un aumento de la tasa metabólica cuando duermen, a diferencia de las personas no aclimatadas. [14] Los aborígenes australianos experimentan un proceso similar, en el que el cuerpo se enfría pero la tasa metabólica no aumenta. [18]
Los humanos y sus predecesores evolutivos en África Central han estado viviendo en climas tropicales similares durante millones de años, lo que significa que tienen sistemas termorreguladores similares. [5]
Un estudio realizado con los bantúes de Sudáfrica demostró que estos últimos tienen una tasa de sudoración menor que la de los blancos aclimatados y no aclimatados. Un estudio similar realizado con aborígenes australianos arrojó resultados similares: los aborígenes australianos tenían una tasa de sudoración mucho menor que los caucásicos. [18]
Las adaptaciones sociales permitieron a los primeros humanos modernos vivir en entornos con temperaturas muy 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. [18]
Los seres humanos han podido ocupar zonas de frío extremo mediante la vestimenta, los edificios y la manipulación del fuego. Los hornos han permitido además la ocupación de entornos fríos. [18] [19]
Históricamente, muchos indígenas australianos usaban únicamente coberturas genitales. Los estudios han demostrado que el calor de las hogueras que encienden es suficiente para evitar que el cuerpo luche contra la pérdida de calor a través del escalofrío. [18] Los inuit usan casas bien aisladas que están diseñadas para transferir el calor de una fuente de energía a la zona de estar, lo que significa que la temperatura interior promedio para los inuit costeros es de 10 a 20 °C (50 a 68 °F). [18]
Los seres humanos habitan en climas cálidos, tanto secos como húmedos , y lo han hecho durante millones de años. El uso selectivo de la ropa y las invenciones tecnológicas, como el aire acondicionado, permiten a los seres humanos vivir en climas cálidos.
Un ejemplo son los chaamba , que viven en el desierto del Sahara . Llevan ropa que atrapa el aire entre la piel y la ropa, impidiendo que la alta temperatura del aire ambiente llegue a la piel. [18]