Dimensione del cervello e flusso sanguigno nell'evoluzione umana

30 Agosto 2016

Calchi di teschi di ominidi. Da sinistra: Australopithecus afarensis, Homo habilis, Homo ergaster, Homo erectus e Homo neanderthalensis. Photo credit: Roger Seymour. Calchi fotografati nel South Australian Museum.
Calchi di teschi di ominidi. Da sinistra: Australopithecus afarensis, Homo habilis, Homo ergaster, Homo erectus e Homo neanderthalensis.
Photo credit: Roger Seymour. Calchi fotografati nel South Australian Museum.

Un nuovo studio, pubblicato su Royal Society Open Science, ha evidenziato come nell'evoluzione umana vi sia non solo un incremento della dimensione del cervello (attorno al 350%) ma un'incremento relativo al flusso sanguigno per irrorare lo stesso che è persino più rilevante (attorno al 600%).

Antichi teschi fossili sono stati esaminati: essi presentano i fori relativi alle arterie e ci mostrano come il flusso sanguigno si sia incrementato, dai tempi dell'Australopithecus afarensis ai moderni umani.

Come spiega il professore emerito Roger Seymour dell'Università di Adelaide, per permettere al nostro cervello di funzionare ed essere così intelligente, è necessario fornire costantemente ossigeno e nutrienti attraverso il sangue. E più il cervello è metabolicamente attivo, più bisogna fornirgli nutrienti.

Sono visibili le due aperture per le arterie carotidi interne che irrorano il cervello. Photo credit: Edward Snelling. Sourced from the Raymond Dart Collection of Human Skeletons, School of Anatomical Sciences, Faculty of Health Sciences, University of the Witwatersrand.
Sono visibili le due aperture per le arterie carotidi interne che irrorano il cervello. Photo credit: Edward Snelling. Sourced from the Raymond Dart Collection of Human Skeletons, School of Anatomical Sciences, Faculty of Health Sciences, University of the Witwatersrand.

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Il calcagno di Australopithecus africanus, più vicino a quello dei gorilla

11 Agosto 2016

Il calcagno destro parziale del StW352. Credit: Wits University
Il calcagno destro parziale del StW352. Credit: Wits University

Un nuovo studio, pubblicato sul Journal of Human Evolution, ha preso in esame il calcagno del fossile StW352 di Australopithecus africanus, giungendo alla conclusione che questo era più simile a quello dei gorilla che non allo stesso negli scimpanzé e persino negli umani.

Il fossile proviene dal sito di Sterkfontein, dall'area nota come Culla dell'Umanità, a 40 km da Johannesburg.

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Un vantaggio evolutivo dalla maggiore tolleranza a fumo e a fuoco?

2 Agosto 2016
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Un nuovo studio, pubblicato su Molecular Biology and Evolution, relaziona di una mutazione genetica che avrebbe aiutato i moderni umani ad adattarsi al fuoco e al fumo, costituendo probabilmente un vantaggio evolutivo rispetto ai Neanderthal.

La mutazione si trova solo nei moderni umani e permetterebbe un'accresciuta tolleranza ai composti tossici generati dal fumo e dal fuoco. Se si respira fumo, è ideale metabolizzarlo non troppo velocemente, al punto da sovraccaricare il sistema e causare tossicità a livello cellulare. L'ipotesi evolutiva è che l'esposizione dei Neanderthal a grandi quantità di queste tossine possa aver condotto a problemi respiratori, diminuità capacità riproduttiva per le donne e maggiore propensione dei preadolescenti a malattie respiratorie causate da virus.

Lo studio "Divergent Ah receptor ligand selectivity during hominin evolution", di Troy D. HubbardIain A. MurrayWilliam H. BissonAlexis P. SullivanAswathy SebastianGeorge H. PerryNina G. Jablonski e Gary H. Perdew, è stato pubblicato su Molecular Biology and Evolution.

Link: Molecular Biology and EvolutionEurekAlert! via Molecular Biology and Evolution (Oxford University Press).

Un fuoco, foto da WikipediaCC BY-SA 3.0, caricata da e di Dirk Beyer.


Impronte umane fossili di 800.000 anni fa portate alla luce in Eritrea

Impronte umane fossili di 800.000 anni fa portate alla luce in Eritrea: potrebbero essere le prime orme attribuibili con certezza all’Homo Erectus

L’eccezionale scoperta è avvenuta durante l’ultima campagna di scavo coordinata dalla Sapienza e dal National Museum of Eritrea, nella regione della Dancalia

Ricostruzione 3D
Ricostruzione 3D

La “Eritrean-Italian Danakil Expedition”, un gruppo di ricerca internazionale coordinato dalla Sapienza, ha scoperto una superficie di impronte fossili di circa 800 mila anni fa, che comprende quelle che sembrano essere orme lasciate da antichi antenati umani. La scoperta è avvenuta durante l’ultima campagna di scavo nel sito di ad Aalad-Amo, nella regione di Buia situata nella parte orientale dell’Eritrea.

Le impronte potrebbero essere le prime inequivocabilmente identificabili come appartenenti a Homo erectus, l'unica specie di ominidi che abitavano l’area in quel periodo, una specie chiave nella storia evolutiva umana che ha dato origine a quegli antenati dal cervello più grande da cui deriverà l’uomo moderno. 

“Le impronte umane fossili sono estremamente rare. In Africa ne sono state scoperte a Laetoli in Tanzania e risalgono a 3,7 milioni di anni fa, mentre in Kenya sono emerse a Ileret e Koobi Fora, due siti datati a 1,5-1,4 milioni di anni. Ma finora nessuna orma è riconducibile al Pleistocene medio” - spiega il paleoantropologo Alfredo Coppa - “Se confermata dallo studio fotogrammetrico in corso e da ulteriori ritrovamenti nella prossima campagna di scavo, la sequenza di impronte emerse in Dancalia sarà in grado di raccontarci molte cose dell’Homo Erectus”. 

Le impronte identificate, infatti, presentano una generale somiglianza con quelle dell’uomo moderno e potrebbero quindi dare importanti indicazioni riguardo l’anatomia del piede e la locomozione di questi nostri antenati: mostrano dettagli delle dita dei piedi, un arco longitudinale mediale marcato e un alluce addotto, tutte caratteristiche che rendono distintivi i piedi umani e che li rendono efficienti nella camminata e nella corsa. Inoltre le orme possono restituirci informazioni uniche, non ricavabili da altri tipi di reperti come ossa o denti, come la statura, la massa corporea e la biomeccanica dell'apparato locomotore, compresi andatura e velocità del passo.

Le probabili impronte di Homo Erectus scoperte ad Aalad-Amo sono conservate in un sedimento di sabbia limosa indurita, che è stata in parte esposta da inondazioni di acqua. Ad oggi, ne è stata portata alla luce una porzione di 26 m² che presenta tracce di impronte possibilmente attribuibili a più individui; alcuni strati di questo sito, al di sopra e al di sotto di quello scoperto, mostrano però caratteristiche simili, suggerendo che vi possano essere una successione a più strati di superfici fossili. Le tracce umane sono orientate in direzione nord-sud, e sono allineate ad altre lasciate, plausibilmente, da antilopi estinte: l'abbondanza e la diversità delle impronte conservate in questa piccola zona esposta, in combinazione con evidenze geologiche e fossili, suggeriscono che in quest’area oggi desertica, vi fosse un lago circondato da praterie. 

“Le recenti scoperte sottolineano la necessità e l’importanza di ulteriori indagini e scavi archeologici poiché a causa della natura effimera dei sedimenti soffici, le superfici ad impronte tendono ad alterarsi ed erodersi molto rapidamente” sottolinea Alfredo Coppa” “L’area dello scavo è infatti caratterizzata da una lunga successione di strati geologici che coprono diverse centinaia di migliaia di anni e mostra caratteristiche idonee alla preservazione sia di resti scheletrici sia di superfici fossili. Durante l’ultima campagna sono emersi ulteriori frammenti fossili umani da due differenti siti, tanto che possiamo considerare di aver scoperto ad oggi un numero minimo di 5 o 6 individui nell’area.” 

Lo scenario

L’inizio del Pleistocene medio è caratterizzato da un periodo di transizione molto importante nell’evoluzione umana durante il quale si sono sviluppate, a partire da Homo Erectus, specie umane con cervelli più grandi e corpi più moderni. La documentazione fossile umana tra 1,3 e 0,5 milioni di anni fa è estremamente scarsa e frammentaria, in particolare per quanto concerne lo scheletro postcraniale i cui elementi sono rari in Africa durante questo periodo.

I fossili umani dall’area di Buia, datati circa 1 milione di anni, forniscono pertanto, insieme a campioni provenienti da siti come Daka (Etiopia) e di Tighenif nel Nord Africa, elementi chiave in questa lacuna. I fossili di Buia presentano un interessante insieme di caratteristiche antiche e moderne: un mosaico in cui i tratti più primitivi di Homo Erectus si affiancano ad un aumento delle dimensioni del cervello e ad alcuni aspetti moderni della struttura dell'anca, collegando H. Erectus all’anatomia caratteristica di specie più tarde come H. Heidelbergensis

Le ricerche, coordinate dal paleoantropologo Alfredo Coppa della Sapienza in sinergia con altre università italiane (Firenze, Padova, e Torino) e internazionali (Poitiers, Tarragona, Toulouse), con il MiBACT (Museo Pigorini e ISCR), sono state rese possibili grazie al supporto del Governo Eritreo e dell’Ambasciata d’Italia ad Asmara e grazie ai finanziamenti di Grandi Scavi Sapienza, MIUR, MAE, AMNH di New York, oltre a sponsor privati (Enertronica, Eraclya, Gruppo Piccini, I. Messina, Lauria A. e RrTrek).

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa e Comunicazione Università La Sapienza di Roma.


Fossili precedenti l'Homo floresiensis ritrovati a Flores

8 Giugno 2016

Il dott. Adam Brumm del Centro per l'evoluzione umana dalla Griffith University. Credit: Adam Brumm
Il dott. Adam Brumm del Centro per l'evoluzione umana dalla Griffith University. Credit: Adam Brumm

L'Homo floresiensis è oggetto di dibattito tra gli studiosi: da una parte c'è chi lo considera risultato dell'evoluzione a partire dall'Homo erectus in un ambiente insulare, che ha determinato dimensioni ridotte del corpo e del cervello; dall'altra si ipotizza che possa essere derivato da un ominide come Homo habilis o da un Australopithecus, più antichi e caratterizzati da un cervello più piccolo. La discussione aveva però raggiunto una situazione di stallo.

Un nuovo studio, pubblicato su Nature, riporta ora dei fossili di ominidi scavati nel 2014 presso il sito di Mata Menge, nel bacino del So’a sull'isola indonesiana di Flores: risalgono al Pleistocene Medio. Si tratta di un frammento di mandibola e di sei denti appartenuti ad almeno tre individui (di cui due bambini), databili a circa 0,7 milioni di anni fa. Si tratta dei più antichi resti di ominidi per l'isola, e sono simili per dimensioni e caratteristiche morfologiche a quelli ritrovati a Liang Bua, e relativi all'Homo floresiensis. Sono in realtà persino più piccoli. L'unica eccezione è data dal primo molare della mandibola, che mantiene condizioni più primitive. Si sono ritrovati pure strumenti litici, identici a quelli usati dall'Homo floresiensis.

La scoperta tende dunque a supportare l'idea dell'evoluzione a partire dall'Homo erectus, anche noto come Uomo di Giava: questi raggiunse la vicina isola di Giava 1,5 milioni di anni fa circa. I nuovi fossili mostrano poi come caratteristiche dell'Homo floresiensis, in particolare la ridotta dimensione corporea, siano stati qui raggiunti in epoca assai antica. Si tratterebbe perciò di una conferma unica per gli ominidi della regola per la quale in ambiente isolano, con fonti limitate di cibo e mancanza di predatori, le dimensioni dei mammiferi isolati tendono a cambiare: quelli piccoli tendono a diventare grandi (gigantismo), quelli grandi tendono a diventare piccoli (nanismo). L'identificazione del vero antenato dell'Homo floresiensis richiederà però il ritrovamento di altri fossili.

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L’Homo floresiensis è un ominide dalle dimensioni ridotte, scoperto nel 2003 nella grotta di Liang Bua sull’isola indonesiana di Flores. Visse nel Tardo Pleistocene. Si tratta di un ominide di appena un metro di altezza circa, e con un cervello di dimensioni inferiori a quelle di uno scimpanzé.

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Aree erbose dell'Africa Orientale ed evoluzione dei primi ominidi

6 Giugno 2016

Il fiume Turkwel nel Kenya settentrionale. Credit: Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory
Il fiume Turkwel nel Kenya settentrionale. Credit: Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory

Si ritiene che le praterie dell'Africa Orientale siano state il luogo dove emersero i primi ominidi, con la separazione dagli scimpanzé che viene ad essere collocata tra i 6 e i 7 milioni di anni fa.

Un nuovo studio, pubblicato su PNAS, contiene le registrazioni più complete finora prodotte per le antiche piante nell'area degli odierni stati di Etiopia e Kenya. Tra i 24 e i 10 milioni di anni fa, qui prevalevano le foreste. Poi vi fu evidentemente un cambiamento climatico per cui cominciarono ad emergere le aree erbose, prima ancora di qualsiasi antenato umano.

Lo scheletro del ragazzo di Turkana, un Homo erectus. Credit: Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory
Lo scheletro del ragazzo di Turkana, un Homo erectus. Credit: Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory

I sedimenti suggeriscono però che queste ultime divennero dominanti proprio quando gli umani cominciarono ad evolvere. L'essere bipede emerse come combinazione del camminare e dell'arrampicarsi sugli alberi, la creazione di utensili per avere a disposizione una più vasta gamma di cibo.

Una punta proiettile, dall'area del Lago di Turkana. Credit: Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory
Un proiettile dall'area del Lago di Turkana. Credit: Kevin Krajick/Lamont-Doherty Earth Observatory

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Neanderthal e ruolo della dieta nell'evoluzione

29 Marzo 2016
NeanderthalFino a 40 mila anni fa, l'Homo sapiens convisse coi Neanderthal, addirittura mescolandosi pure ad essi. Tra le differenze di spicco tra le due specie, spicca il fatto che i Neanderthal fossero più bassi e tozzi, con bacini e gabbie toraciche più ampie di quelle dei moderni umani.
 
Un nuovo studio, presentato sull'American Journal of Physical Anthropology, suggerisce ora l'ipotesi che il torace "a campana" e un ampio bacino siano la conseguenza di un'evoluzione che nei Neanderthal sarebbe almeno parzialmente un adattamento a una dieta altamente proteica. Questa avrebbe richiesto un fegato e un sistema urinario di dimensioni maggiori.
Lo studio ha dunque verificato l'ipotesi con dei test. Negli animali, una dieta altamente proteica è associata a fegato e reni più grandi. Similmente, nelle popolazioni artiche vi è un fegato di dimensioni maggiori e si beve più acqua, segno di maggiore attività renale. Durante i duri inverni dell'Era Glaciale, i carboidrati erano scarsi e il grasso era presente in quantità limitata. Al contrario, grandi prede erano presenti in abbondanza.
Già nel 2011, gli autori dello studio presentarono un lavoro sull'Homo erectus nel Levante, nel quale dieta ed evoluzione erano messe in relazione.
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Maggiore impatto dei mescolamenti coi Denisovan in Oceania e Asia meridionale

28 Marzo 2016
 

Cartina che mostra le proporzioni di genoma dedotto come Denisovan, con picco in Oceania e percentuali più alte nell'Asia meridionale. Credit: Sankararaman et al./Current Biology 2016
Cartina che mostra le proporzioni di genoma dedotto come Denisovan, con picco in Oceania e percentuali più alte nell'Asia meridionale. Credit: Sankararaman et al./Current Biology 2016

La maggior parte dei moderni umani non africani possiede una parte di DNA dai Neanderthal. Un nuovo studio, pubblicato su Current Biology, suggerisce ora che la proporzione di DNA derivante dai Denisovan sia per alcuni moderni umani anche più elevata (∼5%) di quella derivante dai Neanderthal. Lo studio ha preso in esame 250 genomi da 120 popolazioni non africane, resi disponibili dal Simons Genome Diversity Project.
In particolare, questo sarebbe vero in Oceania e Asia meridionale. In Oceania, la media dei frammenti dai Denisovan è maggiore di quella relativa ai frammenti dai Neanderthal, che implicherebbe un mescolamento successivo. L'analisi suggerisce infatti che il mescolamento coi Denisovan avvenne più di recente, 100 generazioni dopo quello coi Neanderthal. Per quanto riguarda l'Asia meridionale, vi sarebbe una presenza della stirpe Denisovan maggiore di quanto ritenuto finora.
La ricerca ha pure creato una cartina predittiva sull'impatto di Denisovan e Neanderthal nei moderni umani. C'è molto da scoprire, ma i geni dei Denisovan potrebbero essere legati a un odorato più affinato a Papua Nuova Guinea, o alla possibilità di maggiore adattamento alle altitudini del Tibet. Gli effetti della selezione naturale con riguardo ai geni ereditati dagli umani arcaici sono però positivi e negativi. La rimozione di quanto problematico per i moderni umani sarebbe avvenuto nei 40 mila anni dopo il mescolamento. Una ridotta fertilità maschile si sarebbe pure verificata dopo il mescolamento coi Denisovan, fatto comune negli ibridi tra due gruppi molto divergenti della stessa specie.
In conclusione, l'interazione tra umani moderni e arcaici sarebbe complessa e sarebbe forse relativa a diversi eventi.
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Umani "fuori dall'Africa" nonostante facoltà nasali più deboli

24 Marzo 2016
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Negli umani, il passaggio nasale modifica l'aria inalata (in termini di temperatura e umidità) in modo da renderla simile a quella nei polmoni. Eppure, secondo un nuovo studio, pubblicato su PLOS Computational Biology, lo farebbe in maniera peggiore rispetto ad altri primati, come scimpanzé e macachi, ma pure rispetto ad altri ominidi come gli australopitechi, caratterizzati da nasi piatti.
I nostri antenati del genere Homo si diversificarono tra Pliocene e Pleistocene, con una differenziazione tra coloro che aveva nasi piatti, e quelli che invece li avevano prominenti (nel genere Homo si verifica pure un appiattimento del volto). Questi cambiamenti nelle regioni del naso e della faringe avrebbero contribuito alla maniera di sopravvivere alle fluttuazioni climatiche, da parte dei membri del genere Homo dal volto appiattito, prima che questi si spostassero "fuori dall'Africa" e verso l'Europa, agli inizi del Pleistocene. Questi umani sarebbero stati più deboli in questo, eppure sopravvissero al clima fluttuante nel Pliocene e Pleistocene.
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Australopithecus afarensis ritrovati ad est della Rift Valley

24 Marzo 2016

Un team internazionale ha ritrovato denti fossili e ossa dell'avambraccio da un adulto e due bambini di Australopitecus afarensis, presso il fiume Kantis vicino Ongata-Rongai, insediamento alla periferia di Nairobi. Credit: Masato Nakatsukasa / Kyoto University
Un team internazionale ha ritrovato denti fossili e ossa dell'avambraccio da un adulto e due bambini di Australopitecus afarensis, presso il fiume Kantis vicino Ongata-Rongai, insediamento alla periferia di Nairobi. Credit: Masato Nakatsukasa / Kyoto University

Il ritrovamento di nuovi fossili in Kenya fa ritenere che l'Australopithecus afarensis non si limitasse a vivere nella Rift Valley, ma ben oltre quanto finora ritenuto. I ritrovamenti sono relativi a denti fossili e ossa dell'avambraccio da un adulto e due bambini, e sono avvenuti presso il fiume Kantis, vicino Ongata-Rongai, insediamento alla periferia di Nairobi.
Lo studio, pubblicato sul Journal of Human Evolution, spiega pure che la regione di Kantis nel Pliocene era umida e caratterizzata da una pianura con meno alberi che nella Rift Valley. Questo denoterebbe delle buone capacità di adattamento da parte dell'Australopithecus afarensis.
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