Differenze tra Neanderthal e moderni umani nella dieta dell'Era Glaciale

27 Aprile 2016

Molare umano fossilizzato utilizzato nello studio. Credit: Sireen El Zaatari PLOS ONE e0153277
Molare umano fossilizzato utilizzato nello studio. Credit: Sireen El Zaatari PLOS ONE e0153277

Il clima fluttuante durante l'Era Glaciale alterava gli habitat: in questo contesto, moderni umani e Neanderthal avrebbero adattato differentemente la loro dieta.
Queste le conclusioni di un nuovo studio, pubblicato su PLOS One, che ha esaminato la microusura di molari fossilizzati (52 da Neanderthal e moderni umani del Paleolitico Superiore), al fine di esaminare gli aspetti della dieta degli ominidi dell'epoca, nell'Eurasia occidentale.
I Neanderthal si sarebbero adattati all'ambiente della fredda steppa, mangiando principalmente carne e utilizzando come supplemento alla dieta piante, semi, nocciole. I moderni umani, al contrario, mantennero nella loro dieta una porzione relativamente grande di cibo da vegetali, nonostante i lievi cambiamenti climatici. Sireen El Zaatari, tra gli autori dello studio, spiega che per farlo avranno utilizzato strumenti per estrarre gli elementi della loro dieta dall'ambiente.
Come nota conclusiva, lo studio non ci informa peraltro la competizione tra Neanderthal e moderni umani del Paleolitico Superiore, visto che gli individui esaminati non combaciano temporalmente. Nonostante questo, queste differenze comportamentali potrebbero aver contribuito al declino dei Neanderthal e alla sopravvivenza della nostra specie.
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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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DNA dai Neanderthal e Denisovan nei genomi di individui dalla Melanesia

17 Marzo 2016
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Sequenze del DNA relativo a Neanderthal e Denisovan persistono ancora nelle moderne popolazioni che vivono nelle isole del Pacifico della Melanesia, e potrebbero  fornirci informazioni sulla storia umana antica.
Un nuovo studio, pubblicato su Science, ha sviluppato un nuovo approccio per identificare il DNA ereditato da 1523 individui (dei quali 35 provenienti 11 luoghi nell'Arcipelago di Bismarck in Melanesia, da Papua e Nuova Guinea), e proveniente da antenati corrispondenti a diversi ominidi arcaici.
I Denisovan sono una specie distinta ma correlata ai Neanderthal. Furono scoperti meno di un decennio fa, in una grotta della Siberia settentrionale. Solo poche popolazioni oggi portano ancora residui del loro patrimonio genetico, e vivono tutte in Oceania, a migliaia di miglia di distanza da quella grotta.
Dei Denisovan possediamo pochissimi fossili: una falange e due denti. Sappiamo più cose di loro grazie ai loro geni presenti nei moderni umani, che non dalle prove fossili.  Il DNA dei Denisovan potrebbe rappresentare una percentuale tra il 2 e il 4% del genoma di un nativo della Melanesia, ma percentuali inferiori potrebbero essere ben più diffuse nel mondo. Vi sono anche regioni che sono prive di sequenze Denisovan: questo potrebbe parlarci di selezione contro queste sequenze arcaiche.
Secondo gli autori del nuovo studio, mescolamenti coi Neanderthal avvennero dunque diverse volte in diverse popolazioni non africane. Ci vorrà però ancora molto tempo per comprendere tutte le differenze genetiche tra moderni umani, Neanderthal e Denisovan.

Joshua Akey and Benjamin Vernot, genetisti dell'Università di Washington. Credit: Clare McLean
Joshua Akey and Benjamin Vernot, genetisti dell'Università di Washington. Credit: Clare McLean

Molti studi si sono finora occupati dell'ibridizzazione tra moderni umani e ominidi arcaici. Sequenze del DNA relativo a Neanderthal persistono ancora nei moderni umani, e sono state identificate per l'Eurasia. Studi simili per le popolazioni i cui antenati si mescolarono a Neanderthal e Denisovan erano però mancate finora.
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Impatto della carne e del trattamento del cibo sulla masticazione

9 Marzo 2016
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I nostri parenti più prossimi, gli scimpanzé, impiegano quasi la metà della loro giornata a masticare il cibo. Una quantità di tempo ben più elevata di quella utilizzata dai moderni umani.
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Secondo un nuovo studio, pubblicato su Nature, questo divario si sarebbe venuto a creare a partire tra 2 e i 3 milioni di anni fa. A fare la differenza sarebbe stata l'aggiunta di carne alla dieta, contestualmente all'utilizzo di strumenti litici per trattare il cibo.
In questo modo, non solo gli umani impiegavano meno tempo a masticare, ma ricavavano persino più energie. Si determinarono inoltre dei cambiamenti evolutivi - con specie come l'Homo erectus - che ci portano ad avere oggi denti più piccoli, volti più piccoli e intestini più piccoli. Lo studio ha pure preso in considerazione le caratteristiche del cibo trattato con tecnologie del Paleolitico Inferiore.
Il trattamento del cibo riduce drasticamente lo sforzo della masticazione, oltre a renderla molto più efficace. Affettare la carne, cucinarla e pestare i vegetali, sono tutte operazioni che rendono di molto inferiore lo sforzo muscolare richiesto. Il masticare è caratteristico dei mammiferi: i rettili, come altri animali, si limitano ad ingoiare il cibo. Questo permette di ricavare molte più energie dal cibo.
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Analogie tra gorilla e umani per il cromosoma Y

2 Marzo 2016

Jim (sulla destra), il cui cromosoma Y è stato sequenziato, insieme a Dolly, sua madre, e Binti, sua sorella. Credit: San Diego Zoo Global
Jim (sulla destra), il cui cromosoma Y è stato sequenziato, insieme a Dolly, sua madre, e Binti, sua sorella. Credit: San Diego Zoo Global

La sequenza del cromosoma Y dei mammiferi è caratterizzato da ripetizioni e palindromi, al punto da essere la parte più difficile del genoma da mettere insieme. Per la prof.ssa Kateryna Makova, sequenziare il cromosoma Y è come provare a mettere insieme un puzzle senza conoscere il quadro finale, e a partire da pezzi che sembrano identici, e dei quali solo uno su un centinaio è davvero utile. Nondimeno, costituisce pure un elemento critico per lo studio della fertilità maschile e della dispersione.
Gli autori di un nuovo studio, pubblicato su Genome Research, hanno sviluppato una nuova metodologia che permette un sequenziamento del cromosoma Y assai più agevole. Non si sono però limitati a questo, ma hanno confrontato il cromosoma Y di umani, gorilla, scimpanzé.
Per gli studiosi è stato sorprendente rilevare come il cromosoma Y dei gorilla sia più simile a quello umano di quanto questi due lo siano in rapporto a quello degli scimpanzé.
Possibili applicazioni della nuova tecnica potrebbero aversi per lo studio dei disordini della fertilità maschile e di mutazioni specificamente maschili. La nuova metodologia potrebbe pure tornare utile per la genetica a fini di conservazione delle specie, contribuendo a tracciare la paternità e quindi le modalità con cui i maschi delle specie a rischio (come i gorilla) si muovono all'interno delle popolazioni e tra queste.
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L'antico scimpanzé ‘Adamo’ visse oltre un milione di anni fa

25 Febbraio 2016

L'antico scimpanzé ‘Adamo’ visse oltre un milione di anni fa - rivela una nuova ricerca

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Ricercatori dell'Università di Leicester confrontano le geneaologie umane maschili e femminili con quelle dei nostri più vicini parenti animali.

  • I ricercatori hanno determinato le sequenze di DNA dai cromosomi Y dei nostri più vicini parenti animali - scimpanzé, bonobo, gorilla e orangutan
  • L'‘Adamo’ umano data a circa 200.000 anni fa e l'‘Adamo’ gorilla a circa 100.000 anni fa
  • I gorilla mostrano un albero genealogico del cromosoma Y meno profondo di quello degli umani, riflettendo la struttura delle società di gorilla, caratterizzata da maschi alfa
  • Gli scimpanzé mostrano l'esistenza di un'ascendenza molto profonda nei loro cromosomi Y - l'antenato comune (lo scimpanzé ‘Adamo’) visse oltre un milione di anni fa, ed è oltre cinque volte più antico dell' ‘Adamo’ umano

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Secondo i genetisti dell'Università di Leicester, gli scimpanzé hanno un antico antenato comune – o ‘Adamo’ genetico - che visse oltre un milione di anni fa.
In uno studio, finanziato dal Wellcome Trust e pubblicato sul periodico Genome Research, il team di ricerca guidato dal professor Mark Jobling del Dipartimento di Genetica dell'Università di Leicester ha determinato le sequenze di DNA di gran parte del cromosoma Y, passato esclusivamente di padre in figlio, in un insieme composto da scimpanzé, bonobo, gorilla e orangutan.
Lo studio ha pure guardato al DNA mitocondriale (mtDNA), passato dalla madre alla prole, nello stesso insieme di animali.
Questo ha permesso la costruzione di alberi genealogici che possono essere confrontati tra specie e sottospecie – e aiutano i ricercatori a scoprire che l'‘Adamo’ genetico per gli scimpanzé visse ben un milione di anni fa.
La dott.ssa Pille Hallast del Dipartimento di Genetica, autrice principale dell'articolo scientifico, ha spiegato: “L'antenato dell'albero genealogico del cromosoma Y è talvolta chiamato ‘Adamo del cromosoma Y’. Possiamo confrontare le epoche degli ‘Adamo’ delle specie. Per gli umani l'età è di circa 200 mila anni, mentre per i gorilla è di solo 100 mila anni circa. Grazie ai due scimpanzé nel campione, Tommy and Moritz, gli scimpanzé hanno un ‘Adamo’ incredibilmente antico, che visse oltre un milione di anni fa.
“L'albero del cromosoma Y per i gorilla è molto poco profondo, il che calza a pennello con l'idea che siano molti pochi maschi (maschi alfa) a dare origine alla prole all'interno dei gruppi. Al contrario, gli alberi per gli scimpanzé e i bonobo sono molto profondi, il che si adatta all'idea che l'accoppiamento tra maschi e femmine avvenga più indiscriminatamente.”
Il professor Mark Jobling del Dipartimento di Genetica dell'Università di Leicester, a capo del progetto, ha aggiunto: “È interessante confrontare le forme degli alberi genealogici degli umani con quelle dei nostri parenti tra le grandi scimmie. Considerando sia l'albero del cromosoma Y che quello del DNA mitocondriale, gli umani rassomigliano più ai gorilla che agli scimpanzé.
“Questo suggerisce che per tutto il lungo periodo dell'evoluzione umana, la nostra scelta di partner non è stata libera per tutti, e che più probabilmente gli umani, nell'arco della nostra storia evolutiva come specie, hanno praticato un sistema poliginico – nel quale pochi uomini hanno accesso alla maggior parte delle donne, e molti uomini non hanno accesso per niente. Questo è più simile al sistema dei gorilla che a quello di accoppiamento ‘multimaschio-multifemmina’ degli scimpanzé.
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Traduzione dalla University of Leicester. L’Università di Leicester non è responsabile dell’accuratezza della traduzione.
Lo studio "Great-ape Y Chromosome and mitochondrial DNA phylogenies reflect subspecies structure and patterns of mating and dispersal", di Pille HallastPierpaolo Maisano DelserChiara BatiniDaniel ZadikMariano RocchiWerner SchemppChris Tyler-Smith e Mark A. Jobling, è stato pubblicato su Genome Research.
Gorilla nel loro habitat, foto di TKnoxB from Chemainus, BC, Canada - Flickr, da WikipediaCC BY 2.0.
Scimpanzé comune dallo Zoo di Lipsia, foto di Thomas Lersch, da WikipediaCC BY 2.5, caricata da Tole de.


Le dimensioni dei denti umani dettate da una semplice regola

24 Febbraio 2016

Calco del cranio di Lucy, Australopithecus afarensis, dall'Etiopia. Credit: David Hocking
Calco del cranio di Lucy, Australopithecus afarensis, dall'Etiopia. Credit: David Hocking

La variazione nella dimensione dei molari negli umani e negli ominidi ha influenzato in maniera rilevante la nostra visione dell'evoluzione. La riduzione della dimensione del terzo molare è stata in particolare notata da oltre un secolo, ed è stata relazionata a cambiamenti nella dieta o all'acquisizione del cucinare.
Una nuova ricerca, pubblicata su Nature, dimostrerebbe ora che l'evoluzione dei denti umani sarebbe molto più semplice di quanto ritenuto, e che è possibile predire i denti mancanti dai fossili umani e di altri ominidi estinti.
Il dott. Alistair Evans, della Monash University, esamina calchi di crani di ominidi. Credit: David Hocking
Il dott. Alistair Evans, della Monash University, esamina calchi di crani di ominidi. Credit: David Hocking

La ricerca confermerebbe che i molari e i denti del giudizio seguono le regole predette dalla cosiddetta cascata inibitoria, per la quale la dimensione di un dente influenza anche quella del dente vicino. Alle volte si ritrovano solo pochi denti in un fossile: è il caso dell'Ardipithecus, per il quale è ora possibile predire la dimensione del secondo molare, mai ritrovato. Questa scoperta implica anche che l'evoluzione umana sarebbe stata molto più semplice e limitata di quanto ritenuto finora.
Nello studio si è poi applicata la scoperta ad appartenenti al genere Homo e ad australopitechi, inclusa Lucy, il più celebre esemplare di Australopithecus afarensis. Entrambi i gruppi seguirebbero la cascata inibitoria, in maniera lievemente differente: probabilmente si tratta di una delle differenze chiave tra i due generi, e che definisce il nostro.

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Un ulteriore e più antico mescolamento tra moderni umani e Neanderthal

17 - 18 Febbraio 2016

Scenario del mescolamento tra umani e Neanderthal. Il DNA presente nei moderni umani fuori dall'Africa ha la sua origine nel mescolamento tra 47 e 65 mila anni fa (freccia verde). Ma il DNA dei moderni umani nei Neanderthal è probabilmente dovuto a un contatto risalente a 100 mila anni fa (freccia rossa). Credit: © Ilan Gronau
Scenario del mescolamento tra umani e Neanderthal. Il DNA presente nei moderni umani fuori dall'Africa ha la sua origine nel mescolamento tra 47 e 65 mila anni fa (freccia verde). Ma il DNA dei moderni umani nei Neanderthal è probabilmente dovuto a un contatto risalente a 100 mila anni fa (freccia rossa). Credit: © Ilan Gronau

I sentieri di moderni umani e Neanderthal si sono incrociati a lungo. Ed è pure noto (dal 2010) che individui delle due specie si siano accoppiati: questi eventi vengono fatti risalire al periodo tra 47 e 65 mila anni fa, al periodo della migrazione umana "fuori dall'Africa".
Un nuovo studio, pubblicato su Nature, ha utilizzato diversi metodi di analisi del DNA e ha rilevato l'esistenza di forti prove a sostegno di un ulteriore evento di mescolamento, più antico e stimato a 100 mila anni fa. Le prove sarebbero da ritrovarsi nella presenza di DNA dei moderni umani negli stessi Neanderthal. Gli autori fornirebbero le prove di uno scenario nel quale i moderni umani abbandonarono il continente africano, mescolandosi con membri arcaici (e ora estinti) della famiglia umana. Questo sarebbe successo prima della migrazione "fuori dell'Africa" da parte dei moderni non Africani, avvenuta non meno di 65 mila anni fa.
Un altro elemento interessante di questa ricerca è che essa mostra un segnale di mescolamento nella direzione "opposta", cioè si mostra DNA dei moderni umani in quello dei Neanderthal, piuttosto che il contrario. Questi risultati sono stati ottenuti dal confronto del genoma completo di parecchie centinaia di umani contemporanei e di quattro provenienti da umani arcaici.
Questo flusso genetico si applicherebbe a un determinato Neanderthal, ritrovato nei Monti Altai, nella Siberia meridionale, al confine tra Russia e Mongolia. Il moderno umano che contribuì a questo flusso nel Neanderthal dell'Altai deve esser migrato ben prima di 60 mila anni fa. Al contrario, i Neanderthal nelle grotte europee di Spagna e Croazia non presenterebbero DNA derivato da moderni umani. Nello studio è stato incluso anche un Denisovan, che visse nella stessa grotta dell'Altai. Anche se questi ultimi tre casi non presentano tracce di DNA da moderni umani, per gli autori dello studio questo non significa che non vi sia stato in assoluto mescolamento tra le specie in questione.
Le sequenze umane nei Neanderthal deriverebbero da un gruppo di moderni umani dall'Africa che si separò in precedenza dagli altri umani, attorno a 200 mila anni fa (che è più o meno il tempo della divergenza tra le odierne popolazioni africane).
L'analisi comprende pure il genoma di 500 moderni Africani, per vedere se nel Neanderthal dell'Altai vi sono regioni con sequenze simili a quelle nei moderni umani. Coerentemente con l'ipotesi proposta, nel genoma del Neanderthal dell'Altai si sarebbero rilevate mutazioni che è possibile ritrovare nei moderni Africani ma non nel Denisovan o negli altri Neanderthal di Spagna e Croazia.
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L'eredità dei Neanderthal nei tratti delle popolazioni eurasiatiche

11 Febbraio 2016

Il DNA dai Neanderthal influenza molti tratti fisici nelle popolazioni eurasiatiche. Credit: Michael Smeltzer, Vanderbilt University
Il DNA dai Neanderthal influenza molti tratti fisici nelle popolazioni eurasiatiche. Credit: Michael Smeltzer, Vanderbilt University

È noto, a partire dal 2010, che le popolazioni di origine eurasiatica possiedono una percentuale compresa tra l'1 e il 4% del loro DNA che è ereditata dai Neanderthal.
Un nuovo studio, pubblicato su Science, per la prima volta confronta il DNA neanderthaliano nei genomi di queste popolazioni, con le registrazioni cliniche relative. Si è concluso che questa eredità ancora oggi influenza la nostra moderna biologia, in maniera sottile ma molto significativa.
I tratti nei quali si riscontra un'influenza neanderthaliana. Credit: Deborah Brewington, Vanderbilt University
I tratti nei quali si riscontra un'influenza neanderthaliana. Credit: Deborah Brewington, Vanderbilt University

In particolare, risultano influenzati diversi tratti clinici nei moderni umani, con conseguenze per quanto riguarda malattie di carattere immunitario, dermatologico, neurologico, psichiatrico e riproduttivo. I ricercatori ritengono che alcune di queste associazioni possono aver costituito un vantaggio adattativo durante le migrazioni in ambienti non africani (40 mila anni fa), che presentavano patogeni e livelli di esposizione solare differenti. Ad ogni modo, molti di questi tratti potrebbero non essere più vantaggiosi oggi, nell'ambiente moderno nel quale viviamo.

Alcune ipotesi avanzate in studi precedenti sono state confermate: questa eredità tocca i cheratinociti, che aiutano a proteggere la pelle dai danni relativi alle radiazioni ultraviolette e altri patogeni, influenzando oggi il rischio di sviluppare cheratosi (lesioni causate dal sole). Tra le sorprese, si è rilevato come l'eredità neanderthaliana influenzi il rischio di dipendenza da nicotina, mentre il rischio di depressione viene toccato in parte positivamente, in parte negativamente. Anche la coagulazione del sangue è influenzata: se in passato una ferita che si chiude più rapidamente costituiva un vantaggio, oggi un'ipercoagulazione aumenta il rischio di infarti, di embolia polmonare e di complicazioni durante la gravidanza.
I ricercatori sottolineano poi il carattere innovativo dello studio, che costituisce una nuova modalità di investigazione per gli effetti nella recente evoluzione umana.
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