Complessa storia genetica del Vicino Oriente all'alba dell'agricoltura

25 Luglio 2016

Il primo studio su larga scala dei genomi completi da resti umani nel Vicino Oriente, pubblicato su Nature, ha individuato tre popolazioni distinte di agricoltori, vissute all'alba dell'agricoltura, tra 12 e 8 mila anni fa.

Uno dei tre gruppi era già stato individuato in Anatolia (attuale Turchia), gli altri due invece sono descritti per la prima volta e provengono dall'Iran e dal Levante. Similmente a quanto evidenziato da un altro recentissimo studio, sembrerebbe che la diffusione dell'agricoltura sia legata al fatto che gruppi esistenti la inventarono o adottarono le tecnologie agricole. Non si sarebbe dunque trattato di sostituzione di popolazioni.

Ron Pinhasi dell'University College Dublin spiega che alcune delle prime pratiche agricole possono essere osservate nei Monti Zagros e nel Levante, in Giordania e Israele: si tratta di due confini della Mezzaluna Fertile. Con lo studio si voleva vedere se i primi agricoltori fossero geneticamente simili o se assomigliassero ai cacciatori raccoglitori che abitavano le aree in precedenza. Ne è risultato che gli attuali abitanti dell'Eurasia occidentale discendono da quattro gruppi principali: cacciatori raccoglitori dell'odierna Europa Occidentale, cacciatori raccoglitori dell'Europa orientale e della steppa russa, agricoltori dall'Iran e agricoltori dal Levante. Queste popolazioni, così diverse tra loro, costituiscono oggi la popolazione relativamente omogenea dell'Eurasia.

Nonostante i progressi tecnologici negli strumenti per lo studio del DNA antico, gli studiosi si sono ritrovati ad affrontare un problema: il clima caldo del Vicino Oriente aveva degradato molto del DNA nelle ossa dissotterrate. I ricercatori lo hanno superato estraendo il DNA dalle ossa dell'orecchio: qui esso è presente in percentuali fino a 100 volte superiori che in altre parti del corpo. Si sono inoltre utilizzate tecniche combinate per ricavare informazioni di alta qualità dai genomi di 44 abitanti del Vicino Oriente che vissero tra 14 mila e 3.400 anni fa.

Nei 5.000 anni successivi, i gruppi di agricoltori dal Vicino Oriente si mescolarono tra loro e coi cacciatori raccoglitori in Europa: al tempo dell'Età del Bronzo le popolazioni somigliavano a quelle attuali. Gli agricoltori dell'Anatolia si diffusero poi in Europa, mentre quelli del gruppo di Levante si mossero a sud in Africa Orientale, le popolazioni relazionate a quelle in Iran e Caucaso si spostarono nella steppa russa, e le popolazioni relazionate a quelle in Iran e ai cacciatori raccoglitori della steppa si diffusero nell'Asia Meridionale.

Pinhasi spiega che il Vicino Oriente era l'anello mancante per comprendere molte migrazioni umane. La ricerca fornisce pure indizi su una popolazione, ancora più antica e al momento a livello di ipotesi, visto che i resti relativi non sono ancora stati ritrovati: si tratta degli Eurasiatici di base (in Inglese: Basal Eurasians). Ogni singolo gruppo nel Vicino Oriente sembra avere antenati di questo tipo, fino al 50% nei gruppi più antichi. Sorprendentemente, gli Eurasiatici di base non avevano DNA proveniente da Neanderthal, al contrario degli altri gruppi non africani che hanno almeno un 2% dello stesso. Questo potrebbe spiegare perché gli Eurasiatici occidentali hanno meno DNA da Neanderthal degli abitanti dell'Estremo Oriente, anche se i Neanderthal vissero nell'Eurasia occidentale. Gli Eurasiatici di base potrebbero essere vissuti in aree del Vicino Oriente che non entrarono in contatto coi Neanderthal.

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Popolazioni geneticamente differenti adottarono l'agricoltura

14 Luglio 2016

Teschio di 10.000 anni fa dal sito Neolitico di Tepe Abdul Hossein. Credit: photo/©: Courtesy Fereidoun Biglari, National Museum of Iran

La transizione da cacciatori raccoglitori a uno stile agricolo e sedentario costituì un cambiamento epocale, al punto che si coniò pure il termine di rivoluzione neolitica. La sedentarietà e l'agricoltura apparvero attorno a diecimila anni fa nella regione tra Anatolia sud orientale, Siria, Iraq e Iran, tradizionalmente nota come Mezzaluna Fertile.

Secondo un nuovo studio, pubblicato su Science, questa transizione avvenne sì presso popolazioni confinanti, ma che erano pure geneticamente distinte. Fino ad oggi si riteneva invece che quei primi agricoltori fossero da un'unica popolazione omogenea. La ricerca ha sequenziato i genomi provenienti da quei primi agricoltori neolitici dei Monti Zagros, dimostrando che non sono gli antenati né dei primi agricoltori europei, né dei moderni europei. È stata una sorpresa per gli studiosi, visto che recentemente avevano dimostrato che i primi agricoltori in Europa provenivano dall'Anatolia nord occidentale. Ora pare invece che la catena migratoria si sia interrotta nell'Anatolia orientale.

La Mezzaluna Fertile, su cartina politica. Credit: Ill./©: Joachim Burger, JGU

Nello studio precedente si era rilevato come i coloni neolitici del nord della Grecia e dalla regione del Mar di Marmara, nella Turchia occidentale, arrivarono in Europa Centrale attraverso i Balcani e attraverso un percorso nel Mediterraneo, che passava per la Penisola Iberica. Il nuovo studio dimostrerebbe che si tratta di un gruppo geneticamente distinto da quello dei primi agricoltori dell'Iran. I due gruppi sarebbero solo lontanamente correlati.

Per il prof. Joachim Burger, è  interessante però notare come popolazioni geneticamente diverse, dall'apparenza diversa, che parlavano diverse lingue, adottarono lo stile di vita agricolo simultaneamente in diverse parti dell'Anatolia e del Vicino Oriente. L'origine dell'agricoltura sarebbe perciò molto più complessa di quanto ritenuto, da un punto di vista genetico. Per lui, piuttosto che parlare di un singolo centro neolitico, bisognerebbe adottare l'idea di una Zona Nucleare Neolitica Federale (in Inglese, Federal Neolithic Core Zone).

La Mezzaluna Fertile, su cartina politica. Credit: Ill./©: Joachim Burger, JGU

I Monti Zagros costituiscono una catena montuosa che interessa Turchia, Iraq e Iran, e qui si sono ritrovate alcune delle prime tracce di agricoltura. Secondo il nuovo studio, quei primi contadini neolitici dell'area si sarebbero separati da quelli dell'Anatolia circa 46-77 mila anni fa, e mostrerebbero analogie con gli odierni pakistani, afghani, ma in particolare con gli odierni Zoroastriani dell'Iran. In conclusione, diverse popolazioni di cacciatori raccoglitori - geneticamente differenziate - adottarono l'agricoltura nell'Asia sud occidentale, e i Monti Zagros sarebbero stati la culla dell'espansione verso est.

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Esplosioni delle popolazioni maschili antiche legate a migrazioni e tecnologie

25 Aprile 2016
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Il più grande studio mai effettuato sulle variazioni genetiche globali riguardanti il cromosoma Y è stato pubblicato su Nature Genetics. Si sono presi in considerazione 1200 genomi da 26 popolazioni, coi dati generati dal 1000 Genomes Project.
Tutti sono correlati tra loro, e discendono da un unico antenato di 190 mila anni fa. L'albero sembrava più un cespuglio, però, con molti rami che si originavano nello stesso punto.
Si registra poi che, nel giro di poche generazioni, vi sarebbero stati aumenti esplosivi del numero di uomini con un certo tipo di cromosoma Y. Si tratta di un fenomeno registrato solo per gli uomini, e per pochi gruppi. I primi incrementi esplosivi si registrarono attorno a 50-55 mila anni fa in Asia ed Europa, e 15 mila anni fa nelle Americhe. Esplosioni vi furono poi tra i 4 e gli 8 mila anni fa, nell'Africa subsahariana, nell'Europa Occidentale, nell'Asia Meridionale e in quella Orientale. Le prime esplosioni sarebbero legate ai popolamenti dei continenti, mentre le seconde sarebbero più misteriose. La migliore spiegazione sarebbe da ricollegarsi ad avanzamenti tecnologici controllati da piccoli gruppi di uomini.
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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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Australia: una lunga storia genetica indipendente

25 Febbraio 2016
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L'Australia è stato una delle prime regioni ad essere colonizzate dai moderni umani, attorno a 50 mila anni fa. Le prime prove archeologiche per la presenza umana si collocano attorno ai 47 mila anni fa, e sono ampiamente accettate. Questi coloni, tra i primi ad uscire "fuori dall'Africa", hanno costituito gli antenati dei moderni Aborigeni australiani.
Un nuovo studio, pubblicato su Current Biology, ha sequenziato 13 cromosomi Y da Aborigeni australiani, concludendo che la divergenza con quelli presenti in altri continenti risale a 50 mila anni fa circa. La divergenza rispetto ai cromosomi Y di Papua Nuova Guinea si colloca immediatamente dopo questo evento. Non vi sarebbero invece prove di un flusso genetico maschile dall'Asia meridionale in Australia, per l'Olocene.
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Lo studio dunque confuterebbe l'esistenza di un flusso dall'India in Australia, da collocarsi attorno a 4-5 mila anni fa, e supporterebbe la tesi di una lunga storia genetica indipendente per l'Australia. L'arrivo dei dingo in Australia si colloca attorno ai cinquemila anni fa, e nella stessa epoca si verifica una modificazione negli strumenti litici utilizzati e nel linguaggio. Era perciò sorto il dubbio circa possibili modificazioni genetiche da associare a questi cambiamenti. Due studi recenti proposero di collegarli a un mescolamento con popolazioni indiane di cinquemila anni fa, mescolamento che per il nuovo studio sarebbe però da escludere. Ulteriori studi per spiegare questi eventi - ed altri, come la mancata colonizzazione polinesiana - si rendono perciò necessari.
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Dallo stomaco di Ötzi indizi sulla complessa storia demografica europea

7 Gennaio 2016

Ricostruzione di Kennis © Museo Archeologico dell'Alto Adige, Foto Ochsenreiter
Ricostruzione di Kennis © Museo Archeologico dell'Alto Adige, Foto Ochsenreiter

L'Helicobacter pylori, che solitamente risiede nello stomaco della maggior parte delle persone, è un batterio diffuso a livello globale, grazie al suo ospite umano (è responsabile di gastriti e ulcere peptiche). È perciò possibile utilizzarlo per ricostruire le migrazioni umane tanto recenti quanto antiche: la sua popolazione europea attuale è un ibrido tra il batterio presente in Asia e Africa, ma vi sono diverse ipotesi riguardo luogo e tempo dell'ibridazione. Questo riflette la complessa storia demografica degli Europei.
Un nuovo studio ha ora preso in esame il genoma di un Helicobacter pylori di 5300 anni fa, contenuto nello stomaco di Ötzi, la celebre mummia del Calcolitico. Il batterio è un rappresentante quasi puro della popolazione asiatica dello stesso (e in particolare osservato oggi principalmente nell'Asia Centrale e Meridionale), per cui gli studiosi suggeriscono che la popolazione africana sia giunta in Europa nelle ultime migliaia di anni. Finora si riteneva che gli Europei del Neolitico già portassero questo ceppo del batterio al tempo in cui abbandonarono il loro stile di vita da cacciatori raccoglitori, per diventare agricoltori: evidentemente non è così.
Gli scienziati sono anche riusciti a decodificare quasi interamente il genoma del batterio. Potrebbe pure essere vera la teoria per la quale gli umani erano infettati dal batterio all'inizio della loro storia. Il compito dei ricercatori non è stato peraltro facile, visto che la mucosa di Ötzi è completamente scomparsa: si è riusciti a superare il problema recuperando i contenuti dello stomaco della mummia. Per quanto non sia possibile dire se l'Uomo di Similaun soffrisse di problemi allo stomaco, le precondizioni per questi sussistevano.
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Quarto ramo della stirpe europea dai cacciatori raccoglitori isolati nell'Era Glaciale

16 Novembre 2015

‘Quarto ramo’ della stirpe europea ebbe origine dai cacciatori raccoglitori isolati dall'Era Glaciale

Popolazioni di cacciatori raccoglitori superarono l'Era Glaciale in apparente isolamento per millenni nella regione montagnosa del Caucaso, mescolandosi in seguito con altre popolazioni ancestrali, dalle quali emerse la cultura Yamnaya che avrebbe portato questo lignaggio di cacciatori raccoglitori nell'Europa Occidentale.

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Il primo sequenziamento di antichi genomi estratti da resti umani datati al Tardo Paleolitico Superiore per un periodo di 13.000 anni ha rivelato un “quarto ramo” dell'antica stirpe europea, precedentemente non noto.
Questo nuovo lignaggio deriva da popolazioni di cacciatori raccoglitori che si divisero dai cacciatori raccoglitori occidentali, subito dopo l'espansione ‘fuori dall'Africa’ che avvenne 45.000 anni fa circa, e andarono ad insediarsi nella regione del Caucaso, dove la Russia meridionale incontra oggi la Georgia.
Qui questi cacciatori raccoglitori fondamentalmente rimasero per millenni, diventando sempre più isolati col culminare dell'Era Glaciale nell'ultimo  ‘Massimo Glaciale’ 25.000 anni fa circa: lo superarono nel relativo rifugio sulle montagne del Caucaso, fino a quando il disgelo permise il movimento e li portò in contatto con altre popolazioni, probabilmente provenienti dalle aree ulteriormente ad Est.
Questo condusse a un mescolamento genetico che produsse la cultura Yamnaya: allevatori della steppa portati dal cavallo, che dilagarono nell'Europa Occidentale attorno a 5.000 anni fa, presumibilmente annunciando l'inizio dell'Età del Bronzo e portando con loro la metallurgia e le capacità di allevamento, insieme al ramo di DNA ancestrale di cacciatori raccoglitori del Caucaso – ora presente in quasi tutte le popolazioni del continente europeo.
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200 anni dall'eruzione del vulcano Tambora e dall'anno senza estate

3 Aprile 2015
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Lo stratovulcano Tambora, situato nell'isola indonesiana di Sumbawa, eruttò 200 anni fa, dal 10 all'11 Aprile del 1815. Oltre a causare decine di migliaia di vittime e distruggere tutta la vegetazione sull'isola, l'eruzione determinò quello che è noto come l'"anno senza estate", abbassando le temperature in modo sensibile e determinando una diminuzione del cibo disponibile.
Le morti contano quelle dovute alla colata piroclastica, ma poi vi furono quelle per inedia e per le malattie che sorsero: le stime arrivano fino a 71 mila persone. Le conseguenze globali non furono meno rilevanti e non dovrebbero essere sottovalutate, trattandosi del fattore di anomalia climatica più importante.
Secondo un nuovo studio su Nature Geoscience, le ripercussioni che si avrebbero oggi, con un'eruzione del genere, andrebbero a toccare diversi campi delle attività umane, a partire dai voli aerei. La maggiore densità di popolazione determinerebbe inoltre maggiori vittime. È perciò importante saperne di più su questi fenomeni. Tra le grandi eruzioni del passato nell'area, il Tambora si colloca tra il Krakatoa (1884) che causò 34 mila vittime, e il Toba che, 74 mila anni fa, investì gran parte dell'Asia Meridionale.
Lo studio "Tying down eruption risk", di Stephen Self & Ralf Gertisser, è stato pubblicato su Nature Geoscience.
Link: Nature GeoscienceUC BerkeleyPast Horizons; CBS News 1, 2; ANSA
Immagine all'infrarosso del Tambora, Isola di Sumbawa, Indonesia. Foto scattata dallo Space Shuttle Endeavour, ore 0:54 GMT del 13 Maggio 1992 (Image Science and Analysis Laboratory, NASA-Johnson Space Center. "The Gateway to Astronaut Photography of Earth". - [2]). Da WikipediaPubblico Dominio, caricata da Avenue.