Por Luiz Carlos Azenha, Viomundo
27/05/2011
Temos tido uma temporada de intensos debates entre os comentaristas, neste e em outros espaços digitais. Evidencia de que temos muitas opiniões e que, quase sempre, elas são divergentes. Em defesa da cabeça fria, ainda que discordemos, ofereço a vocês um interessante texto, traduzido do capítulo 9 do livro Africa, A Biography of the Continent, de John Reader, o melhor livro generalista que já li sobre a África. Divirtam-se:
Cool Systems
A forma humana é sólida e suficientemente substancial para projetar uma longa sombra por toda a face da Terra, mas as pessoas — como a superfície do próprio planeta — são mais de 70% líquidas. A água é o maior componente estrutural do corpo humano; os ‘encanamentos’ constituem a maior porção da carcaça humana: no total, as veias sanguíneas e os sistemas urinário e linfático de um único ser humano são suficientemente longos para dar a volta ao mundo — duas vezes. O conteúdo de água de um humano saudável de 65 quilos é de 50 litros — o suficiente para encher 150 latinhas de Coca Cola. Tanta água, mas não mais que o essencial para o transporte de nutrientes e a eliminação dos detritos.
A pessoa média, em condições de temperatura médias, precisa consumir e excretar cerca de dois litros e meio de líquido por dia (uma taxa de substituição de cerca de 5% do conteúdo total de água), e seja qual for o consumo o conteúdo total de água no corpo permanece consistente, se desviando menos de 1% da norma. A pele e os pulmões são responsáveis por uma proporção da perda de água, mas o conteúdo total é mantido em um nível consistente primariamente pelos rins — a urina se torna mais diluída quando o consumo de água é alto, e mais concentrada quando o consumo é baixo. Mas há limites. Uma descarga diária de urina de cerca de meio litro é essencial, já que menos que isso não será suficiente para descartar todos os produtos potencialmente tóxicos do corpo.
Na verdade, manter o conteúdo de água do corpo em níveis adequados é tão crítico que desvios relativamente pequenos da norma podem se tornar extremamente perigosos. Um perda absoluta de perto de 5% do conteúdo total de água afetará muitas funções, inclusive a capacidade do cérebro de processar informação; a morte quase certamente resultará de uma perda de mais de 5%. Para a pessoa média, em condições de temperatura médias, 5% do conteúdo total de água equivale ao consumo líquido médio de um dia: 2,5 litros, o equivalente a 7,5 latas de Coca. As pessoas podem viver semanas sem comer, mas sem beber morreriam em alguns dias.
Em condições tropicais, os requisitos de água são maiores, já que os humanos precisam suar para manter a temperatura. Aqui naturalmente é a manutenção da temperatura do corpo que é crítica — tão crítica quanto a manutenção do conteúdo de água no corpo. O corpo humano mantém uma temperatura básica de 37 graus centígrados, e enquanto a maior parte dos tecidos do corpo é relativamente tolerante de pequenas variações da norma, o sistema nervoso central é particularmente sensível ao aumento da temperatura. O funcionamento normal do cérebro se torna progressivamente prejudicado por elevações da temperatura acima dos 37 graus e mesmo uma temperatura de 40,5 graus centígrados pode ser fatal.
O simples fato de estar vivo queima energia e, assim, gera calor. Uma pessoa descansando, lendo este livro por exemplo, equivale a um motor ou uma lâmpada de cerca de 75 watts. Quando a temperatura ambiente está abaixo da temperatura básica do corpo, o calor produzido pelo motor humano é perdido no ambiente, mas mecanismos adicionais de resfriamento são necessários em ambientes com temperaturas mais altas que as do corpo. Nós coramos e suamos. A evaporação tira o calor do sangue bombado através das veias capilares da superfície da pele, o sangue resfriado corre de volta para o centro do corpo, e uma temperatura estável de 37 graus centígrados é mantida.
A eficiência do sistema de resfriamento do corpo humano (sem mencionar sua necessidade) foi demonstrada a mais de 200 anos pelo Dr. Charles Blagden, então secretário da Sociedade Real. Acompanhado por um grupo de amigos e um pedaço de carne, Blagden passou 45 minutos em um quarto que tinha sido aquecido a uma temperatura de 126 graus centígrados. Blagden e os amigos emergiram suados do quarto, mas fora disso não foram afetados. A carne saiu de lá cozida. Os dados não registram quanto líquido aqueles senhores beberam antes que o conteúdo de água de seus corpos fosse restaurado aos níveis normais, mas as quantidades devem ter sido consideráveis. Estudos modernos de campo anotaram taxas de suor de até 4 litros por hora entre pessoas que passaram pequenos períodos de tempo em temperaturas extremas. Um homem jovem e em forma caminhando 5 quilômetros em temperaturas de cerca de 40 graus perde 1,5 litro de suor por hora, e vários estudos demonstraram uma perda de água de 8 litros por dia, em média, para jovens que tenham atividade moderada em desertos.
Num clima quente e seco a evaporação de um litro de suor pode na teoria dissipar 2.500 kJ de calor (o que é energia suficiente para tocar um refrigerador padrão por três horas e meia), deixando clara a eficácia do suor como mecanismo de resfriamento. Mas o custo também fica aparente. Toda gota precisa ser reposta. O fracasso em repor as perdas de água em um ciclo de 24 horas produz desidratação séria e incapacitação; a morte é inevitável caso um segundo dia de grande carga de calor for experimentado.
Nas savanas abertas da África Oriental, onde as condições se aproximam daquelas experimentadas pelo ancestral humano 200 mil anos atrás, um estudo do fisiologista Pete Wheeler marcou temperaturas do ar próximas do solo regularmente excedendo 35 graus centígrados para sete das doze horas do dia. Elas atingiram 30 graus pouco depois das 9 da manhã e subiram a um pico de 45 graus à uma da tarde. O período mais quente do dia foi das 11 da manhã às 4 da tarde. Mesmo no cair do sol, às seis da tarde, as temperaturas do ar excediam os 30 graus.
Manter o frescor em tais regimes de temperatura pede pródigas quantidades de suor. Uma pessoa pesando 65 quilos suaria (e precisaria repor) pelo menos 7 litros por dia, se ativa sob tais condições. Os ancestrais humanos, 200 mil anos atrás, devem ter pesado menos e provavelmente estavam melhor adaptados às condições da savana, tanto em termos físicos quanto de comportamento. Eles provavelmente requeriam menos água. Ainda assim, precisariam beber água todos os dias e apenas este fato imporia limites estritos na distância que poderiam se distanciar de fontes conhecidas de água. Assim sendo, acesso regular à água deve ter sido uma determinante primária da evolução e do comportamento humanos; mais fundamentalmente que acesso à comida.
Os humanos não foram, naturalmente, os únicos mamíferos a confrontar os problemas do stress do calor nas savanas da África Oriental durante sua história de evolução. Animais de pasto passam os dias expostos ao impacto total do sol tropical. Em algumas espécies de antílope, a temperatura básica do corpo chega aos 45 graus centígrados durante as horas mais quentes do dia. Eles sobrevivem apenas porque desenvolveram formas elaboradas de manter o cérebro resfriado, ao mesmo tempo em que os corpos se tornam muito quentes.
Os focinhos longos são chave para a estratégia de sobrevivência dos mamíferos da savana. Nos focinhos compridos, o calor se perde na evaporação da água a partir da superfície úmida das cavidades nasais. Essa evaporação remove calor do sangue que flui sob as membranas nasais, e o sangue resfriado segue para perto da base do crânio, numa seção expandida da veia jugular, chamada seio nasal. O sangue relativamente resfriado do seio nasal retira algum calor diretamente do cérebro; mais importante, também age como resfriador do sangue que abastece o cérebro. O cérebro é abastecido pelas artérias carótidas, que passam pelo seio nasal, onde elas se abrem numa rede de veias finas. Quando o sangue arterial passa através dessa rede, o calor excessivo é transferido para o sangue venoso resfriado do seio nasal, e o cérebro recebe sangue na temperatura certa.
Com um “radiador” no nariz e um “resfriador” no crânio, a maioria dos mamíferos consegue manter os cérebros resfriados mesmo quando os tecidos do corpo estão muito quentes. Quando o rosto se alargou e a mandíbula encolheu no curso da evolução dos primatas (como consequência de mudanças na dieta), o focinho da espécie encolheu a ponto de não funcionar mais como radiador. Os humanos nem mesmo resfolegam quando sentem calor. Além disso, os primatas (incluindo os humanos) não dispõem de um “resfriador” de sangue equivalente ao dos antílopes. Esses fatores entregam nossa ancestralidade em ambiente de floresta, frio e sombreado, onde nossos primos mais próximos ainda são encontrados. Os chimpanzés, por exemplo, são muito mal equipados para o superaquecimento. Mesmo na sombra, sem receber sol direto, temperaturas ambientais de mais de 40 graus causam stress considerável nos chimpanzés. Eles suam e respiram pesadamente quando as temperaturas sobem, mas sem efeito. Somente o frescor das noites traz alívio.
Se os ancestrais imediatos dos hominídeos tiveram semelhança com os modernos chimpanzés, enfrentaram considerável pressão para manter a temperatura [do cérebro] quando se aventuraram das florestas em direção às planícies abertas da África tropical. As planícies ofereciam um espectro mais amplo de oportunidades — tubérculos, sementes, nozes, carniça — mas essas comidas usualmente estavam espalhadas, não distribuídas uniformemente; os forrageadores bem sucedidos precisavam buscar num espaço amplo durante o dia e precisavam se manter ativos mesmo quando o sol estava a pino. Este foi o nicho ecológico que os hominídeos ancestrais exploraram.
Obviamente que não fizeram isso da noite para o dia; as adaptações que mantiveram os corpos hidratados e os cérebros resfriados em condições quentes e secas evoluiram com o tempo, e nossa própria fisiologia é testamento vivo de nosso sucesso. Os humanos são extremamente bem adaptados à atividade energética durante o dia em ambientes quentes e secos. Nós temos o sistema mais eficaz de resfriamento do corpo de todos os mamíferos.
As evidências fósseis conclusivamente demonstram que os ancestrais da linhagem do hominídeo existiram apenas na África; assim sendo, nosso sistema de resfriamento foi uma resposta de adaptação ao stress ambiental da África tropical. E assim o fato fisiológico moderno está indisputavelmente ligado às evidências fósseis antigas. A significância dessa conjunção foi explorada por Pete Wheeler em pesquisa para uma tese de doutorado.
Wheeler investigou os aspectos fisiológicos da evolução humana de um ponto-de-vista funcional, avaliando as capacidades básicas e os requerimentos essenciais dos ancestrais dos hominídeos, numa tentativa de definir as pressões seletivas e as adaptações que moldaram as características ancestrais na forma humana moderna. A pesquisa dele levou a uma série de publicações que demonstraram que a termorregulação está na base de todas as coisas humanas.
Ele começou com avaliações dos atributos fisiológicos básicos — mesmo quando óbvios — da forma humana. Por exemplo, já que os passos de um bípede são pouco vantajosos em termos de locomoção eficaz, será que a postura ereta é funcionalmente vantajosa em termos de carga de calor e resfriamento do corpo? Claramente, um animal que anda ereto expõe menos da superfície do corpo aos raios do sol que um animal que anda sobre quatro patas, mas que diferença isso faz?
Wheeler fez modelos de hominídeos que poderiam ser colocados em modo bípede ou quadrúpede e mediu a área da superfície do corpo que ficaria exposta diretamente à radiação solar ao longo de um dia na África tropical. Os resultados demonstraram que enquanto o quadrúpede teria cerca de 20% da superfície do corpo exposta ao sol durante todo o dia, o bípede começava com 20% mas isso declinava rapidamente, acompanhando o ‘movimento’ do sol. Ao meio-dia, quando o sol está diretamente sobre a cabeça e a radiação é mais intensa, apenas 7% da superfície do corpo de um bípede fica exposta. Isso significa que pelo mero fato de ficar em pé, os hominídeos bípedes evitaram 60% da radiação solar direta aos quais ficariam expostos se fossem quadrúpedes.
Além disso, como a velocidade do vento sobe e as temperaturas caem com a distância do solo, a posição bípede expõe uma maior proporção do corpo a condições sob as quais fica mais fácil remover calor da pele. Wheeler mediu os efeitos resfriadores da elevação em relação ao solo e descobriu que um bípede parado em uma planície perde calor 33% mais rapidamente que um quadrúpede no mesmo lugar. E este benefício é turbinado pelo fato de que o ar mais próximo do solo é mais úmido, por causa da água liberada pela vegetação transpirante. Consequentemente, mesmo que o quadrúpede sue tanto quando o bípede, o suor não evapora tão rapidamente e seu efeito resfriador, portanto, fica diminuído.
Então há o fator da pele descoberta dos humanos a ser considerado. Os pelos servem aos quadrúpedes da savana como um escudo, refletindo e diminuindo o calor antes que ele chegue à pele. Se os quadrúpedes tivessem perdido o pelo, a melanina os teria protegido da radiação UV-B, mas isso teria diminuído a reflexividade da pele, causando ganho maior de calor. Juntos, esses fatores evitaram a evolução de grandes superfícies peladas em quadrúpedes da savana, mas um bípede poderia dispensar a maior parte do escudo, retendo cabelo apenas na cabeça e nos ombros, mas tirando benefício do resfriamento causado pela transpiração mais farta no resto do corpo. As vantagens, em termos de termorregulação, são consideráveis.
Os humanos tem tantos pelos por centímetro quadrado quanto os chimpanzés, mas são cabelos mais curtos e finos. Essa nudez funcional, em conjunto com glândulas sudoríparas bem desenvolvidas, permite a nós perder calor na taxa pródiga de 700 watts por metro quadrado de pele, uma taxa da qual não se aproxima nenhum outro mamífero existente. Outras espécies da savana tem glândulas sudoríparas, mas a pelagem inibe a livre circulação de ar sobre a pele molhada e o suor evapora, em vez disso, da pelagem, dependendo do calor do ar para a vaporização. Nas pessoas, quase toda a energia necessária para evaporar o suor vem do próprio corpo, tornando todo o processo mais eficiente.
Wheeler avaliou todos estes fatores e publicou resultados que convicentemente demonstraram que a posição ereta e a pele descoberta permitiram a um hominídeo bípede permanecer ativo sob temperaturas que levariam um primo quadrúpede à beira de um colapso. Mas o almoço nunca foi de graça; e o preço para esta habilidade única de buscar comida sob o sol tropical era uma fonte segura de água — algo que nem sempre se encontra nas savanas da África. Desidratação é um problema sério, com risco de incapacitação mesmo em níveis baixos, por isso deve ter havido sempre um ponto em que os efeitos debilitantes da perda de água pesavam mais que os benefícios de estender a procura por comida.
Os dados reunidos por Wheeler mostram que se o hominídeo ancestral (Lucy, por exemplo, que tinha 1,2 metro e pesava 30 quilos) pudesse tolerar desidratação de até 4% do total da massa corporal (que é próximo do limite de segurança para humanos modernos), poderia viajar apenas 11,5 quilômetros entre fontes de água para procurar comida durante um dia. Os hominídeos se tornaram maiores com o passar do tempo. Hominídeos maiores precisam de mais água, mas as vantagens de uma relação menor entre superfície-volume significam que eles desidratam mais vagarosamente que indivíduos menores e podem viajar relativamente mais longe. Na verdade, como Wheeler demonstrou, dobrando a massa (daquela de Lucy) para os humanos modernos (70 quilos) mais que dobrou a distância para buscar comida, para 25 quilômetros entre as fontes de água, multiplicando o potencial de encontrar comida por um fator de 4,73.
Embora a postura ereta e a pele nua tenham permitido aos hominídeos forragear nas savanas abertas e tropicais da África sob temperaturas mais altas e por distâncias mais longas que virtualmente qualquer outro mamífero, em termos de fisiologia básica eles eram apenas elementos funcionais de um sistema de resfriamento do corpo que protegia o cérebro do stress do calor. O sistema mantinha um extraordinário grau de estabilidade da temperatura do corpo. Evoluiu enquanto o cérebro humano era ainda relativamente pequeno, e assim coincidentemente estabeleceu as condições precisas para a característica humana mais definitiva: o grande cérebro cognitivo. Isso não é o mesmo que dizer que as estratégias de controle de temperatura causaram a evolução de um cérebro grande, meramente que removeram certas barreiras fisiológicas e, assim, tornaram o crescimento do cérebro possível.
As barreiras fisiológicas em questão, presentes em todos os outros mamíferos que evoluiram para viver na savana aberta da África, são o “radiador” e o “resfriador”; ou seja, o longo focinho e o sistema interno de resfriamento do sangue que abastece o cérebro, por exemplo, dos antílopes. Eles permitiram que os animais da savana resfriassem o sangue seletivamente, mantendo o cérebro resfriado mas o corpo quente. Mas o resfriamento seletivo tem os seus limites. A estratégia depende da quantidade de sangue que o sistema pode manter em temperatura adequada para abastecer o cérebro. Cérebros maiores dependem de um maior abastecimento de sangue resfriado e, assim, o sistema interno precisa ser maior. No entanto, como o sistema depende de bombear sangue através de uma rede de finos vasos sanguíneos, o tamanho máximo dele é determinado pela pressão e volume de sangue que precisa ser acomodado.
Os cálculos de Wheeler mostram que se a quantidade de sangue que abastece o moderno cérebro humano fosse resfriada por um sistema interno como o dos quadrúpedes da savana, o sistema de resfriamento teria, no homem, o mesmo diâmetro do pescoço. Claramente, o sistema de resfriamento do corpo apoiado na postura ereta e na pele descoberta foi uma estratégia muito mais adequada.
Mas enquanto as estratégias de termorregulação que evoluiram nos hominídeos removeram barreiras fisiológicas ao alargamento do cérebro, a evolução de um cérebro maior criou em si demandas físicas de magnitude considerável.
O cérebro é um ‘tecido caro’. O cérebro humano moderno é seis vezes maior que o de um mamífero de tamanho comparável e embora, na pessoa média, represente apenas 2% do peso, consome cerca de 16% do orçamento de energia. Por comparação, os músculos, onde a energia é obviamente gasta, consomem 15% do orçamento, apesar de constituirem 41,5% do peso do corpo humano.
Além disso, o cérebro usa energia nove vezes mais rapidamente que a média para o resto do corpo, e como não tem formas de estocar energia para uso futuro, precisa ser abastecido continuamente por altos níveis de combustível e oxigênio. A evolução de um sistema de resfriamento excepcionalmente eficaz facilitou a evolução do grande cérebro nos hominídeos, mas logo abastecer o cérebro se tornou tão importante quanto mantê-lo resfriado. Em termos fisiológicos, o consumo de comida teve de aumentar para acompanhar o crescimento do cérebro e, logo, o estômago e o trato digestivo também, relativamente ao tamanho do corpo. Mas, na verdade, o tamanho da barriga humana é quase exatamente a metade do que se previa para acompanhar o cérebro maior, uma deficiência fisiológica que a evolução equilibrou com algumas características de comportamento.
Os hominídeos aprenderam a buscar comidas nutritivas que precisavam ser consumidas apenas em pequenas quantidades. Não eram para nós as grandes barrigas através das quais outros primatas processam grandes quantidades de folhas ou grama, com o consumo apenas ocasional de algo mais nutritivo. Nossa pequena barriga funciona exclusivamente com alimentos de alta qualidade, principalmente o rico núcleo reprodutivo de outros organismos — sementes, nozes, tubérculos e ovos — acrescidos de quantidades significativas de proteína na forma de carne.
Paradoxalmente, satisfazer as demandas dietéticas de um cérebro grande pediu um esforço cognitivo da parte do próprio cérebro. O sucesso dessa relação interativa é evidente; está sob todas as conquistas e comportamentos humanos: tecnologia, linguagem e cultura. As características fundamentais da humanidade evoluiram para manter o cérebro funcionando e o cérebro grande só surgiu quando adaptações aos ambientes quentes e secos retiraram as barreiras que limitaram o potencial de crescimento do cérebro em todos os outros mamíferos terrestres. “Provavelmente não é coincidência”, Wheeler concluiu, “que o mamífero com o cérebro e o comportamento social mais desenvolvidos é da espécie que possui o sistema de resfriamento mais elaborado”.
Na verdade, manter o conteúdo de água do corpo em níveis adequados é tão crítico que desvios relativamente pequenos da norma podem se tornar extremamente perigosos. Um perda absoluta de perto de 5% do conteúdo total de água afetará muitas funções, inclusive a capacidade do cérebro de processar informação; a morte quase certamente resultará de uma perda de mais de 5%. Para a pessoa média, em condições de temperatura médias, 5% do conteúdo total de água equivale ao consumo líquido médio de um dia: 2,5 litros, o equivalente a 7,5 latas de Coca. As pessoas podem viver semanas sem comer, mas sem beber morreriam em alguns dias.
Em condições tropicais, os requisitos de água são maiores, já que os humanos precisam suar para manter a temperatura. Aqui naturalmente é a manutenção da temperatura do corpo que é crítica — tão crítica quanto a manutenção do conteúdo de água no corpo. O corpo humano mantém uma temperatura básica de 37 graus centígrados, e enquanto a maior parte dos tecidos do corpo é relativamente tolerante de pequenas variações da norma, o sistema nervoso central é particularmente sensível ao aumento da temperatura. O funcionamento normal do cérebro se torna progressivamente prejudicado por elevações da temperatura acima dos 37 graus e mesmo uma temperatura de 40,5 graus centígrados pode ser fatal.
O simples fato de estar vivo queima energia e, assim, gera calor. Uma pessoa descansando, lendo este livro por exemplo, equivale a um motor ou uma lâmpada de cerca de 75 watts. Quando a temperatura ambiente está abaixo da temperatura básica do corpo, o calor produzido pelo motor humano é perdido no ambiente, mas mecanismos adicionais de resfriamento são necessários em ambientes com temperaturas mais altas que as do corpo. Nós coramos e suamos. A evaporação tira o calor do sangue bombado através das veias capilares da superfície da pele, o sangue resfriado corre de volta para o centro do corpo, e uma temperatura estável de 37 graus centígrados é mantida.
A eficiência do sistema de resfriamento do corpo humano (sem mencionar sua necessidade) foi demonstrada a mais de 200 anos pelo Dr. Charles Blagden, então secretário da Sociedade Real. Acompanhado por um grupo de amigos e um pedaço de carne, Blagden passou 45 minutos em um quarto que tinha sido aquecido a uma temperatura de 126 graus centígrados. Blagden e os amigos emergiram suados do quarto, mas fora disso não foram afetados. A carne saiu de lá cozida. Os dados não registram quanto líquido aqueles senhores beberam antes que o conteúdo de água de seus corpos fosse restaurado aos níveis normais, mas as quantidades devem ter sido consideráveis. Estudos modernos de campo anotaram taxas de suor de até 4 litros por hora entre pessoas que passaram pequenos períodos de tempo em temperaturas extremas. Um homem jovem e em forma caminhando 5 quilômetros em temperaturas de cerca de 40 graus perde 1,5 litro de suor por hora, e vários estudos demonstraram uma perda de água de 8 litros por dia, em média, para jovens que tenham atividade moderada em desertos.
Num clima quente e seco a evaporação de um litro de suor pode na teoria dissipar 2.500 kJ de calor (o que é energia suficiente para tocar um refrigerador padrão por três horas e meia), deixando clara a eficácia do suor como mecanismo de resfriamento. Mas o custo também fica aparente. Toda gota precisa ser reposta. O fracasso em repor as perdas de água em um ciclo de 24 horas produz desidratação séria e incapacitação; a morte é inevitável caso um segundo dia de grande carga de calor for experimentado.
Nas savanas abertas da África Oriental, onde as condições se aproximam daquelas experimentadas pelo ancestral humano 200 mil anos atrás, um estudo do fisiologista Pete Wheeler marcou temperaturas do ar próximas do solo regularmente excedendo 35 graus centígrados para sete das doze horas do dia. Elas atingiram 30 graus pouco depois das 9 da manhã e subiram a um pico de 45 graus à uma da tarde. O período mais quente do dia foi das 11 da manhã às 4 da tarde. Mesmo no cair do sol, às seis da tarde, as temperaturas do ar excediam os 30 graus.
Manter o frescor em tais regimes de temperatura pede pródigas quantidades de suor. Uma pessoa pesando 65 quilos suaria (e precisaria repor) pelo menos 7 litros por dia, se ativa sob tais condições. Os ancestrais humanos, 200 mil anos atrás, devem ter pesado menos e provavelmente estavam melhor adaptados às condições da savana, tanto em termos físicos quanto de comportamento. Eles provavelmente requeriam menos água. Ainda assim, precisariam beber água todos os dias e apenas este fato imporia limites estritos na distância que poderiam se distanciar de fontes conhecidas de água. Assim sendo, acesso regular à água deve ter sido uma determinante primária da evolução e do comportamento humanos; mais fundamentalmente que acesso à comida.
Os humanos não foram, naturalmente, os únicos mamíferos a confrontar os problemas do stress do calor nas savanas da África Oriental durante sua história de evolução. Animais de pasto passam os dias expostos ao impacto total do sol tropical. Em algumas espécies de antílope, a temperatura básica do corpo chega aos 45 graus centígrados durante as horas mais quentes do dia. Eles sobrevivem apenas porque desenvolveram formas elaboradas de manter o cérebro resfriado, ao mesmo tempo em que os corpos se tornam muito quentes.
Os focinhos longos são chave para a estratégia de sobrevivência dos mamíferos da savana. Nos focinhos compridos, o calor se perde na evaporação da água a partir da superfície úmida das cavidades nasais. Essa evaporação remove calor do sangue que flui sob as membranas nasais, e o sangue resfriado segue para perto da base do crânio, numa seção expandida da veia jugular, chamada seio nasal. O sangue relativamente resfriado do seio nasal retira algum calor diretamente do cérebro; mais importante, também age como resfriador do sangue que abastece o cérebro. O cérebro é abastecido pelas artérias carótidas, que passam pelo seio nasal, onde elas se abrem numa rede de veias finas. Quando o sangue arterial passa através dessa rede, o calor excessivo é transferido para o sangue venoso resfriado do seio nasal, e o cérebro recebe sangue na temperatura certa.
Com um “radiador” no nariz e um “resfriador” no crânio, a maioria dos mamíferos consegue manter os cérebros resfriados mesmo quando os tecidos do corpo estão muito quentes. Quando o rosto se alargou e a mandíbula encolheu no curso da evolução dos primatas (como consequência de mudanças na dieta), o focinho da espécie encolheu a ponto de não funcionar mais como radiador. Os humanos nem mesmo resfolegam quando sentem calor. Além disso, os primatas (incluindo os humanos) não dispõem de um “resfriador” de sangue equivalente ao dos antílopes. Esses fatores entregam nossa ancestralidade em ambiente de floresta, frio e sombreado, onde nossos primos mais próximos ainda são encontrados. Os chimpanzés, por exemplo, são muito mal equipados para o superaquecimento. Mesmo na sombra, sem receber sol direto, temperaturas ambientais de mais de 40 graus causam stress considerável nos chimpanzés. Eles suam e respiram pesadamente quando as temperaturas sobem, mas sem efeito. Somente o frescor das noites traz alívio.
Se os ancestrais imediatos dos hominídeos tiveram semelhança com os modernos chimpanzés, enfrentaram considerável pressão para manter a temperatura [do cérebro] quando se aventuraram das florestas em direção às planícies abertas da África tropical. As planícies ofereciam um espectro mais amplo de oportunidades — tubérculos, sementes, nozes, carniça — mas essas comidas usualmente estavam espalhadas, não distribuídas uniformemente; os forrageadores bem sucedidos precisavam buscar num espaço amplo durante o dia e precisavam se manter ativos mesmo quando o sol estava a pino. Este foi o nicho ecológico que os hominídeos ancestrais exploraram.
Obviamente que não fizeram isso da noite para o dia; as adaptações que mantiveram os corpos hidratados e os cérebros resfriados em condições quentes e secas evoluiram com o tempo, e nossa própria fisiologia é testamento vivo de nosso sucesso. Os humanos são extremamente bem adaptados à atividade energética durante o dia em ambientes quentes e secos. Nós temos o sistema mais eficaz de resfriamento do corpo de todos os mamíferos.
As evidências fósseis conclusivamente demonstram que os ancestrais da linhagem do hominídeo existiram apenas na África; assim sendo, nosso sistema de resfriamento foi uma resposta de adaptação ao stress ambiental da África tropical. E assim o fato fisiológico moderno está indisputavelmente ligado às evidências fósseis antigas. A significância dessa conjunção foi explorada por Pete Wheeler em pesquisa para uma tese de doutorado.
Wheeler investigou os aspectos fisiológicos da evolução humana de um ponto-de-vista funcional, avaliando as capacidades básicas e os requerimentos essenciais dos ancestrais dos hominídeos, numa tentativa de definir as pressões seletivas e as adaptações que moldaram as características ancestrais na forma humana moderna. A pesquisa dele levou a uma série de publicações que demonstraram que a termorregulação está na base de todas as coisas humanas.
Ele começou com avaliações dos atributos fisiológicos básicos — mesmo quando óbvios — da forma humana. Por exemplo, já que os passos de um bípede são pouco vantajosos em termos de locomoção eficaz, será que a postura ereta é funcionalmente vantajosa em termos de carga de calor e resfriamento do corpo? Claramente, um animal que anda ereto expõe menos da superfície do corpo aos raios do sol que um animal que anda sobre quatro patas, mas que diferença isso faz?
Wheeler fez modelos de hominídeos que poderiam ser colocados em modo bípede ou quadrúpede e mediu a área da superfície do corpo que ficaria exposta diretamente à radiação solar ao longo de um dia na África tropical. Os resultados demonstraram que enquanto o quadrúpede teria cerca de 20% da superfície do corpo exposta ao sol durante todo o dia, o bípede começava com 20% mas isso declinava rapidamente, acompanhando o ‘movimento’ do sol. Ao meio-dia, quando o sol está diretamente sobre a cabeça e a radiação é mais intensa, apenas 7% da superfície do corpo de um bípede fica exposta. Isso significa que pelo mero fato de ficar em pé, os hominídeos bípedes evitaram 60% da radiação solar direta aos quais ficariam expostos se fossem quadrúpedes.
Além disso, como a velocidade do vento sobe e as temperaturas caem com a distância do solo, a posição bípede expõe uma maior proporção do corpo a condições sob as quais fica mais fácil remover calor da pele. Wheeler mediu os efeitos resfriadores da elevação em relação ao solo e descobriu que um bípede parado em uma planície perde calor 33% mais rapidamente que um quadrúpede no mesmo lugar. E este benefício é turbinado pelo fato de que o ar mais próximo do solo é mais úmido, por causa da água liberada pela vegetação transpirante. Consequentemente, mesmo que o quadrúpede sue tanto quando o bípede, o suor não evapora tão rapidamente e seu efeito resfriador, portanto, fica diminuído.
Então há o fator da pele descoberta dos humanos a ser considerado. Os pelos servem aos quadrúpedes da savana como um escudo, refletindo e diminuindo o calor antes que ele chegue à pele. Se os quadrúpedes tivessem perdido o pelo, a melanina os teria protegido da radiação UV-B, mas isso teria diminuído a reflexividade da pele, causando ganho maior de calor. Juntos, esses fatores evitaram a evolução de grandes superfícies peladas em quadrúpedes da savana, mas um bípede poderia dispensar a maior parte do escudo, retendo cabelo apenas na cabeça e nos ombros, mas tirando benefício do resfriamento causado pela transpiração mais farta no resto do corpo. As vantagens, em termos de termorregulação, são consideráveis.
Os humanos tem tantos pelos por centímetro quadrado quanto os chimpanzés, mas são cabelos mais curtos e finos. Essa nudez funcional, em conjunto com glândulas sudoríparas bem desenvolvidas, permite a nós perder calor na taxa pródiga de 700 watts por metro quadrado de pele, uma taxa da qual não se aproxima nenhum outro mamífero existente. Outras espécies da savana tem glândulas sudoríparas, mas a pelagem inibe a livre circulação de ar sobre a pele molhada e o suor evapora, em vez disso, da pelagem, dependendo do calor do ar para a vaporização. Nas pessoas, quase toda a energia necessária para evaporar o suor vem do próprio corpo, tornando todo o processo mais eficiente.
Wheeler avaliou todos estes fatores e publicou resultados que convicentemente demonstraram que a posição ereta e a pele descoberta permitiram a um hominídeo bípede permanecer ativo sob temperaturas que levariam um primo quadrúpede à beira de um colapso. Mas o almoço nunca foi de graça; e o preço para esta habilidade única de buscar comida sob o sol tropical era uma fonte segura de água — algo que nem sempre se encontra nas savanas da África. Desidratação é um problema sério, com risco de incapacitação mesmo em níveis baixos, por isso deve ter havido sempre um ponto em que os efeitos debilitantes da perda de água pesavam mais que os benefícios de estender a procura por comida.
Os dados reunidos por Wheeler mostram que se o hominídeo ancestral (Lucy, por exemplo, que tinha 1,2 metro e pesava 30 quilos) pudesse tolerar desidratação de até 4% do total da massa corporal (que é próximo do limite de segurança para humanos modernos), poderia viajar apenas 11,5 quilômetros entre fontes de água para procurar comida durante um dia. Os hominídeos se tornaram maiores com o passar do tempo. Hominídeos maiores precisam de mais água, mas as vantagens de uma relação menor entre superfície-volume significam que eles desidratam mais vagarosamente que indivíduos menores e podem viajar relativamente mais longe. Na verdade, como Wheeler demonstrou, dobrando a massa (daquela de Lucy) para os humanos modernos (70 quilos) mais que dobrou a distância para buscar comida, para 25 quilômetros entre as fontes de água, multiplicando o potencial de encontrar comida por um fator de 4,73.
Embora a postura ereta e a pele nua tenham permitido aos hominídeos forragear nas savanas abertas e tropicais da África sob temperaturas mais altas e por distâncias mais longas que virtualmente qualquer outro mamífero, em termos de fisiologia básica eles eram apenas elementos funcionais de um sistema de resfriamento do corpo que protegia o cérebro do stress do calor. O sistema mantinha um extraordinário grau de estabilidade da temperatura do corpo. Evoluiu enquanto o cérebro humano era ainda relativamente pequeno, e assim coincidentemente estabeleceu as condições precisas para a característica humana mais definitiva: o grande cérebro cognitivo. Isso não é o mesmo que dizer que as estratégias de controle de temperatura causaram a evolução de um cérebro grande, meramente que removeram certas barreiras fisiológicas e, assim, tornaram o crescimento do cérebro possível.
As barreiras fisiológicas em questão, presentes em todos os outros mamíferos que evoluiram para viver na savana aberta da África, são o “radiador” e o “resfriador”; ou seja, o longo focinho e o sistema interno de resfriamento do sangue que abastece o cérebro, por exemplo, dos antílopes. Eles permitiram que os animais da savana resfriassem o sangue seletivamente, mantendo o cérebro resfriado mas o corpo quente. Mas o resfriamento seletivo tem os seus limites. A estratégia depende da quantidade de sangue que o sistema pode manter em temperatura adequada para abastecer o cérebro. Cérebros maiores dependem de um maior abastecimento de sangue resfriado e, assim, o sistema interno precisa ser maior. No entanto, como o sistema depende de bombear sangue através de uma rede de finos vasos sanguíneos, o tamanho máximo dele é determinado pela pressão e volume de sangue que precisa ser acomodado.
Os cálculos de Wheeler mostram que se a quantidade de sangue que abastece o moderno cérebro humano fosse resfriada por um sistema interno como o dos quadrúpedes da savana, o sistema de resfriamento teria, no homem, o mesmo diâmetro do pescoço. Claramente, o sistema de resfriamento do corpo apoiado na postura ereta e na pele descoberta foi uma estratégia muito mais adequada.
Mas enquanto as estratégias de termorregulação que evoluiram nos hominídeos removeram barreiras fisiológicas ao alargamento do cérebro, a evolução de um cérebro maior criou em si demandas físicas de magnitude considerável.
O cérebro é um ‘tecido caro’. O cérebro humano moderno é seis vezes maior que o de um mamífero de tamanho comparável e embora, na pessoa média, represente apenas 2% do peso, consome cerca de 16% do orçamento de energia. Por comparação, os músculos, onde a energia é obviamente gasta, consomem 15% do orçamento, apesar de constituirem 41,5% do peso do corpo humano.
Além disso, o cérebro usa energia nove vezes mais rapidamente que a média para o resto do corpo, e como não tem formas de estocar energia para uso futuro, precisa ser abastecido continuamente por altos níveis de combustível e oxigênio. A evolução de um sistema de resfriamento excepcionalmente eficaz facilitou a evolução do grande cérebro nos hominídeos, mas logo abastecer o cérebro se tornou tão importante quanto mantê-lo resfriado. Em termos fisiológicos, o consumo de comida teve de aumentar para acompanhar o crescimento do cérebro e, logo, o estômago e o trato digestivo também, relativamente ao tamanho do corpo. Mas, na verdade, o tamanho da barriga humana é quase exatamente a metade do que se previa para acompanhar o cérebro maior, uma deficiência fisiológica que a evolução equilibrou com algumas características de comportamento.
Os hominídeos aprenderam a buscar comidas nutritivas que precisavam ser consumidas apenas em pequenas quantidades. Não eram para nós as grandes barrigas através das quais outros primatas processam grandes quantidades de folhas ou grama, com o consumo apenas ocasional de algo mais nutritivo. Nossa pequena barriga funciona exclusivamente com alimentos de alta qualidade, principalmente o rico núcleo reprodutivo de outros organismos — sementes, nozes, tubérculos e ovos — acrescidos de quantidades significativas de proteína na forma de carne.
Paradoxalmente, satisfazer as demandas dietéticas de um cérebro grande pediu um esforço cognitivo da parte do próprio cérebro. O sucesso dessa relação interativa é evidente; está sob todas as conquistas e comportamentos humanos: tecnologia, linguagem e cultura. As características fundamentais da humanidade evoluiram para manter o cérebro funcionando e o cérebro grande só surgiu quando adaptações aos ambientes quentes e secos retiraram as barreiras que limitaram o potencial de crescimento do cérebro em todos os outros mamíferos terrestres. “Provavelmente não é coincidência”, Wheeler concluiu, “que o mamífero com o cérebro e o comportamento social mais desenvolvidos é da espécie que possui o sistema de resfriamento mais elaborado”.
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