Science, 8 Jan 93, Vol. 259, pg. 188 - Richard E. Lenski - Secondo la teoria neo-darwiniana le mutazioni casuali producono differenze genetiche e la selezione naturale favorisce quelle vantaggiose. Tuttavia alcuni ricercatori affermano che certe mutazioni vantaggiose nei batteri hanno una frequenza più alta di quella casuale. Sono stati proposti diversi modelli per queste mutazioni dirette, ma attualmente sono molto contestate.
Science, 3 Dec 93, Vol. 262, pg. 1517 - Joshua Fischman - Tra le molte spiegazioni avanzate per spiegare l’evoluzione dell’intelligenza due sono quelle considerate più valide. La prima considera come forza motrice le relazioni sociali complesse, la seconda la complessità nella ricerca di una dieta diversificata. Ora ulteriori prove sembrano indicare che la ricerca del cibo comporta fra le scimmie tali difficoltà da rappresentare una pressione selettiva per l’intelligenza. Osservando i gorilla di montagna in Ruanda si scopre che hanno delle procedure complesse per prendere il cibo senza ferirsi e ciò è dovuto ad acquisizione e non ad eredità. Gli scimpanzé acquisiscono i rudimenti dell’addizione usando dei numeri arabi di plastica, ne capiscono le regole, ma viene tutto condizionato alla loro volontà di avere più cibo e non sanno trascendere da queste esigenze biologiche. Solo quando una specie è stata capace di fare un salto di qualità creando nuove regole più simboliche si è passati al primate non scimmia.
Science, 14 Jan 94, Vol. 263, pg. 181 - Luke O’Neill - In un recente incontro in Dublino sono state commemorate le conferenze tenute 50 anni fa nel Trinity College da Erwin Schrödinger sul tema “Cos’è la vita”. Si è poi aperta la discussione sul futuro della biologia speculando sui temi allora svolti cioè “ordine dall’ordine “ ed “ordine dal disordine”. Applicando all’uomo le domande critiche si è proposto che l’inventiva umana è un talento sviluppatosi come conseguenza dell’acquisizione del linguaggio circa 50000 anni fa e le due cose si sono evolute insieme. Altre domande riguardano il meccanismo del cervello come percezione e coscienza e, andando indietro, l’origine del DNA e del codice genetico.
Science, 27 May 94, Vol. 264, pg. 1248 - Peter Aldhous - Recentemente a Boxgrove, nel West Sussex, in un sito di 500000 anni fa è stata trovata una tibia umana, forse la più antica rinvenuta in Europa. Il fatto più interessante del ritrovamento è però che il sito è molto ricco di strumenti di pietra usati per smembrare gli animali uccisi e si tratta di strumenti prodotti sul posto. Questo conferma la teoria secondo la quale solo in tempi più recenti, circa 60000 anni fa, gli uomini iniziarono a costruire in anticipo ed a portare con sé gli attrezzi di cui avevano bisogno. Si pensa che gli uomini di Boxgrove si siano evoluti dall’Homo erectus proveniente dall’Africa circa 2 milioni di anni fa mentre i moderni Europei derivano da successive migrazioni.
Science, 9 Sep 94, Vol. 265, pg. 1540 - Leslie C. Aiello - Le mani dell’uomo moderno sono particolarmente adatte per costruire ed usare attrezzi ed una delle più importanti capacità anatomiche è insita nella muscolatura del pollice. Molti di questi muscoli mancano nelle scimmie africane più vicine a noi. Un primo muscolo è quello che permette al pollice di flettersi, un altro muscolo fornisce la forza necessaria quando il pollice si muove in opposizione alle altre dita, il terzo importante muscolo palmare interosseo, detto di Henle, serve a stabilizzare il pollice. Questo tipo di muscolatura viene associata all’apparizione dei primi attrezzi di pietra circa 2,5 milioni di anni fa.
Science, 9 Sep 94, Vol. 265, pg. 1570 - Randall L. Susman - Si è sempre supposto che l’Homo habilis sia stato il primo costruttore di attrezzi perché il primo ad avere un cervello di grandi dimensioni, ma la capacità di costruire attrezzi sembra più legata ad alcune conformazioni anatomiche della mano che permettono una presa di precisione. In particolare il metacarpo del pollice possiede delle caratteristiche uniche per l’uso di attrezzi. Queste caratteristiche sono assenti nell’Australopiteco afarensis, ma presenti in alcuni ominidi come il Paranthropus robustus che aveva però un cervello più piccolo dell’Homo habilis.
Science, 6 Jan 95, Vol. 267, pg. 35 - Ann Gibbons - Se si guarda alle sequenze genetiche di uomini provenienti dai più vari continenti, queste appaiono più simili fra di loro di quelle dei gorilla di una stessa foresta nell’Africa dell’ovest. Questa perdita di variabilità genetica fa pensare che la specie umana sia passata attraverso una fase di drastica riduzione di popolazione, un collo di bottiglia, che ha ridotto il patrimonio di diversità che si accumula nel tempo. Si pensa che circa 400000 anni fa i moderni umani siano passati da 100000 a circa 10000 in una situazione a rischio come quella odierna dei pigmei o degli scimpanzé o dei gorilla di montagna. La popolazione umana rimase quasi invariata fino a circa 12000 anni fa quando iniziò la sua esplosione. La separazione dalle scimmie rimonta invece a circa 6 milioni di anni fa.
Science, 31 Mar 95, Vol. 267, pg. 1907 - Ann Gibbons - Un’idea molto discussa dell’evoluzionista molecolare Morris Goodman ha avuto dopo 34 anni una nuova prova genetica. Goodman, sulla base dell’evoluzione molecolare, ritiene che la velocità di mutazione sia più lenta negli umani piuttosto che negli altri mammiferi e primati. Recentemente esaminando il DNA dei ratti, delle scimmie e degli uomini si è trovato che i primi hanno accumulato mutazioni due volte più numerose per miliardo di anni delle scimmie e queste a loro volta quasi il doppio degli uomini. Ne consegue che l’orologio molecolare non è uguale per tutte le specie.
Science, 26 Mar 99, Vol. 283, pg. 2029 - G. A. Clark - Ancora oggi non ci sono dati sufficienti per dare una risposta al problema del “modern human origin” (MHO) cioè se l’uomo moderno si sia evoluto solo in Africa, da cui è migrato, o in altre regioni del mondo. Vi sono due modelli in competizione: quello della continuità, che suppone l’evoluzione avvenuta in Europa ed altrove a partire dai precursori arcaici qui già residenti, ed il modello della sostituzione, che suppone l’evoluzione avvenuta sempre in Africa e da qui migrata sostituendo nel mondo gli ominidi sparsi da precedenti migrazioni. Ciascuno dei due modelli è basato su un insieme di assunzioni che favorisce un gruppo di variabili a spese di altre. Secondo l’archeologia tradizionale la transizione fra i Neanderthal e gli uomini moderni in Europa è avvenuta nel Paleolitico medio-superiore fra 35000 e 45000 anni fa in Francia e l’ipotesi è basata sull’evoluzione degli utensili di pietra che presenta diversi aspetti: l’introduzione della tecnologia a lame (blade) degli utensili che sostituisce quella per scaglie (flake), l’aumento della varietà e complessità degli utensili, l’apparizione di oggetti lavorati in osso ed in avorio, l’aumento nella rapidità dei cambiamenti a livello regionale con la diversificazione degli attrezzi, l’apparizione di perline, pendenti ed ornamenti personali fatti di denti, conchiglie, pietre ed avorio, l’apparizione di complesse forme di raffigurazione e di arte naturalistica. Questi cambiamenti sono stati interpretati in tre modi; alcuni vedono queste transizioni come un fenomeno locale, con chiara evidenza alla continuità fra Paleolitico medio-tardo (LMP) e Paleolitico superiore-precoce (EUP), altri vedono in certe industrie una risposta adattiva dei Neanderthal all’arrivo della specie moderna anche se questo “adattamento” risulta poco chiaro, la terza ipotesi è che l’industria intermedia (LMP) esisteva e l’intrusione degli uomini moderni abbia portato la nuova industria EUP e quindi gruppi di uomini arcaici e moderni coesistettero per un certo tempo.
Science, 1 Dec 2000, Vol. 290, pg. 1712 - Alan Hastings - L’interazione fra cacciatore e preda come fra piante ed erbivori, ospite e parassita o patogeno è essenziale all’equilibrio ecologico. Questa interazione sembra inerentemente instabile perché può portare o all’estinzione della vittima e quindi del nemico oppure ad una tale riduzione della specie vittima da comportare prima la sparizione per fame del nemico. Tuttavia il mondo è pieno di specie nemici e vittime che coesistono. I modelli matematici non forniscono una soluzione facile a questo paradosso, ci devono esse dei fattori che equilibrano queste interazioni. Se si suppone che la specie vittima cresca esponenzialmente in assenza del nemico, che nemico e vittima si incontrino casualmente, che la natalità del nemico dipenda da questi incontri e che la mortalità sia costante, il modello si porta all’equilibrio fra stabilità ed instabilità. Studiando l’interazione fra ospite e parassita, se il parassita depone le sue uova nel giovane ospite e lo uccide sviluppandosi, il sistema risulta instabile e solo se le estinzioni si verificano in modo eterogeneo nello spazio si raggiunge un equilibrio dinamico medio.
Science, 27 Feb 2004, Vol. 303, pg. 1316 - Constance Holden - Nell’ultima decade un gran numero di ricercatori di diverse discipline hanno cominciato ad affrontare l’origine del linguaggio con l’uso di nuove tecniche e nuovi modi di pensare. Per lungo tempo i linguisti hanno ignorato il problema di come sia sorta l’abilità al linguaggio. Si afferma ora l’idea che anche il linguaggio si sia evoluto per selezione naturale. Contemporaneamente i progressi nelle tecniche di immagine del cervello, nella neuroscienza e nella genetica hanno decomposto la capacità del linguaggio, ritenuta come una specie di miracolo innato, in un insieme di diverse capacità più gestibili come quella di imitare le espressioni facciali o di collegare i movimenti. Gli archeologi hanno identificato molte tappe nei comportamenti umani in 5 milioni di anni di evoluzione, ma non c’è consenso in quali di essi si è acquisita la capacità del linguaggio. Ad esempio il primo attrezzo in pietra data a 2,4 milioni di anni fa ed alcuni ricercatori ritengono che ciò indichi una capacità di linguaggio, ma altri ritengono che costruire attrezzi è molto diverso dal parlare. Un altro punto di partenza è 2 milioni di anni fa quando il cervello umano ha iniziato un periodo di rapida evoluzione incluse le aree associate alla produzione ed al processaggio del linguaggio come l’area di Broca, nella corteccia frontale sinistra, e quella di Wernicke nel lobo temporale sinistro. Circa la capacità di produrre i suoni delle parole, cioè i fonemi, gli studi scheletrici rivelano che circa 300000 anni fa i nostri antenati sono diventati anatomicamente più o meno moderni acquisendo una laringe posta sopra la trachea, ma più in basso degli altri primati. Questa posizione aumenta il campo dei suoni che si possono produrre anche se rende più facile al cibo diretto nell’esofago di passare nella trachea con rischi di soffocamento. Questa modifica anatomica è stata quindi vantaggiosa solo per la parola. Un’altra possibile tappa viene dagli studi genetici. Lo scorso anno è stato trovato il gene della parola, detto FOXP2, che influenza il linguaggio e l’abilità ad articolare e che viene datato fra 200000 e 100000 anni fa. Molti ricercatori sono propensi a credere che il linguaggio sia emerso gradualmente, forse 200000 anni fa, ma un linguaggio completo era presente non prima di 50000 anni fa quando gli uomini in Europa creavano opere d’arte e seppellivano i loro morti con comportamenti simbolici che sono associabili ad un linguaggio complesso.
Comprendere quando è emerso il linguaggio richiede di comprendere come è potuto emergere. Negli ultimi anni i ricercatori si sono resi conto che le aree motorie del cervello sono cruciali per le capacità del linguaggio. Anche se noi tendiamo ad associare il linguaggio con il suono piuttosto che con il movimento, la parola si capisce di più come attività motoria perché richiede un accurato e rapido controllo motorio. Il complicato movimento della laringe, della bocca, del volto, della lingua e del fiato devono essere sincronizzate con l’attività cognitiva. I ricercatori stanno provando i legami fra il linguaggio e le aree del cervello che controllano i movimenti delle mani e le articolazioni della bocca e della lingua. Le mani ed il volto hanno comportamenti più simili alla parola di quanto lo siano le vocalizzazioni degli animali. Negli altri mammiferi il fiato e le articolazioni sono dirette da aree dl cervello diverse da quelle associate alla parola negli uomini. L’anatomia delle scimmie è tale che essi potrebbero produrre foneticamente forme ridotte della parola umana, ma non lo fanno. Essi sono più abili nei suoni perché i loro comportamenti motori hanno più flessibilità e sono più portati all’interazione sociale mediante lo sguardo, i gesti ed i moti facciali. Oggi ci sono abbondanti prove sull’intimo collegamento fra linguaggio ed attività motorie negli uomini. Le mani sono strettamente connesse all’articolazione della parola ed i gesti non sono un residuo fossile sostituito dal linguaggio, ma parte indispensabile di esso. Tuttavia non tutti i ricercatori sono propensi a togliere ogni valore ai richiami degli animali ed alcuni ritengono che i richiami dei primati siano precursori della parola più dei gesti. La scimmia africana Diana può modulare i suoi richiami di allarme per indicare quale tipo di animale (leopardo o aquila) sta minacciando e quindi i suoi suoni sono più simili al linguaggio di qualsiasi gesto. Molti linguisti inoltre non credono che le azioni motorie possano spiegare lo sviluppo della sintassi, i movimenti dispongono delle sequenze invarianti mentre creare delle frasi significa mettere in ordine le parole secondo una struttura concettuale.
Nonostante questi problemi la connessione azioni motorie-linguaggio continua ad essere al centro dell’attenzione in parte a seguito della scoperta nel 1996 del cosiddetto sistema dei neuroni specchio (mirror) trovato nel cervello delle scimmie. Il legame fra i neuroni specchio ed il linguaggio dipende dall’imitazione, una capacità unica negli umani e considerata vitale al linguaggio. Anche se pappagalli e delfini sanno imitare la voce, l’imitazione non è in principio una capacità dei mammiferi ed i primati non umani non sono molto abili, ma l’imitazione è il modo con cui i bambini imparano le loro prime parole ed è il solo modo con cui un significato comune può emergere da un simbolo astratto, un fenomeno che i linguisti chiamano “parità”. Così i ricercatori si sono interessati quando un team guidato da Giacomo Rizzolatti dell’università di Parma ha scoperto nel cervello delle scimmie un meccanismo che può essere alla base dell’abilità umana ad imitare. Il team registrava l’attività elettrica di un’area del cervello di un macaco detta F5 formata da 532 neuroni, omologa all’area di Broca negli umani. Quest’area si attivava in occasione di movimenti delle mani e della bocca per un’azione mirata come quella di raggiungere del cibo, ma ciò che interessò di più i ricercatori fu che una parte di questi neuroni si attivava quando la scimmia guardava un’altra scimmia compiere la stessa azione. I ricercatori hanno concluso che queste cellule specchio formano un sistema che collega un’osservazione ad una esecuzione, primo passo per l’imitazione. I neuroni specchio sono stati trovati in solo due aree del cervello nei macachi. Il neuroscienziato Marco Iacoboni dell’università di California in Los Angeles ha identificato con la risonanza magnetica una struttura simile negli uomini, dedicata all’imitazione, in due aree, nella parte superiore della corteccia temporale e nella corteccia parietale, che diventano attive quando il soggetto osserva o imita il movimento delle dita o l’espressione facciale. Iacoboni conclude che questa architettura per l’imitazione si sovrappone alle aree per il linguaggio e l’area di Broca rappresenta una continuità evolutiva fra riconoscimento di un’azione, imitazione e linguaggio. I neuroni specchio rappresentano l’anello mancante fra movimento e controllo della parola. Quando i bambini imitano le loro prime parole sono guidati dalle caratteristiche gestuali dei suoni, cioè dai movimenti della bocca piuttosto che dall’acustica ed i neuroni specchio sono un aggancio psicologico fra l’osservazione di un’azione e l’imitazione. I neuroni specchio sono la prima concreta prova di una capacità cruciale al linguaggio, ma la strada è molto lunga per arrivare alla parola ed alcuni pensano che la loro importanza sia stata esagerata. I macachi dopo tutto non sanno parlare e non sanno neppure imitare.
Quelli che favoriscono l’origine gestuale della parola mettono in risalto che i neuroni specchio si trovano nelle aree del cervello responsabili delle azioni di presa e credono che il linguaggio si sia evoluto milioni di anni fa partendo come sistema manuale e non vocale e si fa notare che, quando gli uomini sono privati della parola, rapidamente sviluppano un linguaggio di segni. La recente mutazione del gene FOXP2 dimostra che lo sviluppo di una parola autonoma si è avuto con l’esplosione culturale di 50000 anni fa. Il sistema dei neuroni specchio si è evoluto prima come controllo manuale e quindi come controllo vocale e facciale. La parola è divenuta una modalità di comunicazione preferita per lasciare libere le mani per il lavoro e per comunicare al buio. Altri però credono fermamente che il linguaggio è soprattutto un comportamento orale e non manuale. Lo psicologo Peter McNeilage dell’università del Texas, Austin, ha sviluppato una teoria secondo la quale il comportamento orale delle scimmie sia un precursore dei suoni sillabici umani ed i neuroni specchio, come quelli che rispondono allo schioccare delle labbra, supportano questa idea. McNeilage suggerisce inoltre che l’area supplementare della corteccia motoria primaria nell’uomo controlla l’espressione vocale; il passo successivo è stato di mettere in funzione la laringe e questa teoria si accorda bene con il fatto che i suoni del linguaggio consonantico (click language), che alcuni ritengono sia stato in origine il linguaggio madre, non usa la laringe. Una volta che fu coinvolta la laringe si sviluppò la fonologia, cioè l’insieme dei suoni che si possono combinare in infiniti modi per creare un vocabolario, e da qui è emersa la sintassi. Una volta raggiunta una certa soglia nella complessità della cognizione anche l’espressione è divenuta sempre più sofisticata.
Tuttavia la domanda fondamentale di come gli umani abbiano cominciato a pensare in modo simbolico rimane ancora lontano da una soluzione. I ricercatori dicono che un modo è di trovare nel cervello la flow chart di una sentenza, la capacità di collegare le parole secondo combinazioni gerarchiche, ma una soluzione non potrà arrivare in tempi brevi.
Science, 27 Feb 2004, Vol. 303, pg. 1319 - Elizabeth Pennisi - Una trentina di gruppi di popoli africani, in maggioranza del Botswana, Namibia, e Sudafrica che vivono nelle savane, usano ancora oggi una conversazione dominata da suoni consonantici (click language) dove le parole risultano incomprensibili. Questo ha fatto pensare che i nostri antenati comunicavano inizialmente con questi rapidi rumori e molti studi linguistici riconoscono la presenza di questi suoni ancora 10000 anni fa facendo risalire le radici di questo linguaggio a 50000 anni fa o più. Anche se questa idea è lontana dall’essere stata provata, ancora oggi circa 120000 persone usano questi strani suoni nella loro conversazione e fra questi l’unico popolo non africano è quello australiano dei Damin che usa il click language durante le cerimonie di iniziazione degli uomini. Si tratta di un linguaggio formato solo da forti suoni consonantici ed un saggio si può avere nel sito web: <http://hctv.humnet.ucla.edu/departments/linguistics//VowelsandConsonants/index.htm>. Le differenze fra i gruppi sono però notevoli e configurano linguaggi molto diversi fra loro. Negli anni ’60 il linguista Joseph Greenberg della Stanford University ha messo tutti i click language in una famiglia detta Khoisan perché include due grandi gruppi: i pastori Khoe ed i cacciatori-raccoglitori San. Gli ultimi lavori dividono però la famiglia Khoisan in tre gruppi distinti geograficamente e linguisticamente ed altri non si inseriscono in nessuno di questi come quello parlato da circa 1000 Hadzane, un popolo della Tanzania centrosettentrionale lontano 2000 km da tutti gli altri gruppi che usano questo tipo di linguaggio. I dati genetici di tutti questi gruppi danno un’idea del loro passato. Gli Hadzane sono un’antica popolazione con una grande diversità nel DNA accumulata nel tempo e sono anche molto diversi dai Sandawe, un altro popolo dell’Africa dell’est che usa il linguaggio click. Usando poi i dati genetici del DNA mitocondriale e del cromosoma Y per stabilire le relazioni esistenti fra gli Hadzane ed i San del Sudafrica si è scoperto che i due popoli sono molto diversi e si sono separati in tempi molto lontani della loro storia e nessuno dei due gruppi ha migrato recentemente verso sud o verso nord portando il suo linguaggio. Si pensa ora che la separazione fra di essi sia avvenuta 100000 anni fa o almeno fra 70000 e 50000 anni fa. Questo conferma l’idea che 100000 anni fa l’unico linguaggio era fatto a gesti ed i suoni consonantici hanno preceduto quelli vocalici. I gruppi che hanno mantenuto gli ancestrali stili di vita di cacciatori hanno continuato ad usare questi suoni cosa che fanno ancora gli Hadzane quando sono a caccia perché così non spaventano gli animali in quanto si confondono con il fruscio delle erbe, i tipici rumori della savana, ma con questo non c’è modo di provare che il click language sia stata la madre lingua degli antichi umani. Ci si chiede anche se il click language si sia evoluto separatamente più volte, nei Damin in Australia come negli Hadzane in Tanzania. I suoni consonantici fanno parte dei meccanismi di comunicazione che hanno avuto gli uomini da sempre e si fa notare che i bambini usano questi suoni quando imparano a parlare.
Science, 26 Mar 2004, Vol. 303, pg. 1957 - Elizabeth Pennisi - Nel numero del 25 marzo della rivista Nature c’è una nuova teoria su un importante passo dell’evoluzione che ci ha reso umani. Una mutazione del gene della miosina, circa 2,4 milioni di anni fa appena prima che partisse l’evoluzione umana, ha reso questa proteina meno efficiente riducendo la potenza dei muscoli delle mascelle causa prima del prognatismo dei primati non umani. Ciò ha reso possibile l’espansione del cervello. Il nuovo gene della miosina, MYH16, paragonato a quello equivalente negli scimpanzé produce una proteina con due basi in meno. Questa perdita è comune a tutte le specie umane; in contrasto scimpanzé, gorilla, macachi ed altri cinque primati non umani hanno la proteina completa. Molti ominidi che esistevano 2,5 milioni di anni fa avevano forti muscoli delle mascelle e le ossa a cui si ancoravano erano prominenti. Uno di questi ominidi, Homo erectus si trasformò nel tempo, i tratti del volto si addolcirono, e le mascelle ed i relativi muscoli si ridussero; allo stesso tempo si espanse la scatola cranica. Molti considerano questo fatto importante perché rappresenta il primo esempio di una differenza specifica a livello proteine fra scimmie e uomini che produce delle conseguenze funzionali. Ci sono però anche molti scettici ed oppositori. Il legame fra volume del cervello e muscoli delle mascelle non è credibile; i Neanderthal avevano mascelle robuste e cervello anche più grande ed i muscoli delle mascelle possono essere diminuiti per altre ragioni, ad esempio perché i denti sono diventati più piccoli. Altri attenuano l’importanza di questa mutazione nell’evoluzione umana, non è stata la sola e potrebbe solo aver favorito l’aumento del cervello.
Science, 2 Jul 2004, Vol. 305, pg. 30 - Andrew Lawler - Negli ultimi 5000 anni da quando è nata la scrittura nella regione della Mesopotamia, meno di un centinaio di forme di scrittura sono comparse, ma una volta nate hanno avuto una vita sorprendentemente lunga. Un gruppo di ricercatori sta studiando il modo con cui le forme di scrittura scompaiono e come le culture si disintegrano ed hanno trovato che i sistemi di scrittura si mantengono anche di fronte ad invasioni, cambiamenti di linguaggio e di religione ed i sistemi più complessi si dimostrano più tenaci. In una riunione tenutasi all’università di Oxford il 26-28 marzo di quest’anno antropologi e filologi hanno presentato studi su una dozzina di scritture inclusi i geroglifici egiziani, i glifi maya, i cuneiformi dei Sumeri ed altri meno noti. Il loro declino è altrettanto interessante come la loro origine e può fare comprendere la loro relazione con il collasso delle culture. A volte cultura e scrittura degradano insieme altre volte la scrittura persiste alla crisi culturale in presenza di disastri naturali o politici. Scrittura e linguaggio non sono correlati in modo semplice: in alcuni casi la scrittura tiene in vita un linguaggio non più parlato dalla popolazione da 1000 anni. L’esempio più stupefacente è il cuneiforme iniziato nel 3200 a.C. che esprimeva la lingua dei Sumeri in Mesopotamia. Più di 3000 anni dopo, nel 75 d.C., uno scriba babilonese completò una tavoletta astronomica tracciata con uno stilo su argilla bagnata. Questo fu l’ultimo esempio di scrittura cuneiforme che richiedeva anni di addestramento ed era sopravvissuta alla turbolenta storia della Mesopotamia. La scrittura cuneiforme usa più di 400 segni che rappresentano una parola, una sillaba usata da sola o combinata con altri segni e molti scribi usavano solo da 100 a 200 segni. Prima del 2000 a.C. la popolazione cessò di usare il sumero ed adottò il linguaggio degli Akkadi ed infine i dialetti babilonesi ed assiri. Gli scribi usarono il cuneiforme per esprimere le nuove lingue, ma continuarono a scrivere in sumero. Fra il VII e l’VIII secolo a.C. l’aramaico, un linguaggio semitico scritto con un alfabeto che assegnava un suono ad ogni simbolo, rimpiazzò l’assiro ed il babilonese, ma il cuneiforme fu mantenuto per scopi amministrativi e religiosi. La Mesopotamia fu poi invasa dai Persiani, da Alessandro il Grande e dai Seleuciti, i suoi successori, ed infine dai Parti nel 126 a.C.; vennero introdotte nuove tecniche di scrittura su pelle e papiro, ma sopravvissero anche le tavolette. Gli scribi continuarono ad insegnare il sumero e l’akkadio e a scrivere in cuneiforme. Con i Parti, nel primo secolo a.C., finirono le scuole degli scribi ed il destino del cuneiforme fu segnato. Tuttavia la rinascita dell’astrologia divenne una nicchia per la scrittura cuneiforme usando degli antichi testi astronomici babilonesi e l’élite degli scribi guadagnava con l’astrologia. Solo due secoli dopo gli oroscopi in greco più accessibili si diffusero nell’impero romano rimpiazzandoli. Un’altra complessa scrittura fu quella egiziana nata, come quella della Mesopotamia nel quarto millennio a.C. e rimasta viva nei templi fino al primo secolo d.C.; l’ultimo scritto è stato trovato a Philae in un tempio del sud dell’Egitto ed è datato 452 d.C.. Al contrario del cuneiforme , la scrittura egiziana era legata solo alla propria lingua, ma si era evoluta in forme diverse per diversi usi. La prima forma era quella ieratica, un corsivo usato per scopi amministrativi scritta su papiro, un materiale deperibile. La forma geroglifica era usata per le iscrizioni sui monumenti per l’uso dei re e della religione. Intorno al 700 a.C. apparve il demotico nel basso Egitto che rimpiazzò lo ieratico negli usi comuni. Nel IV secolo con i Tolomei e dal 30 a.C. con la conquista romana il greco prese il sopravvento nelle leggi e nel commercio. I templi furono l’ultimo rifugio, ma nel 395 la chiesa cristiana ordinò la chiusura di tutti i templi pagani e da quel momento la scrittura egiziana scese nell’oblio. Passarono 15 secoli prima della riscoperta di questa scrittura. Mentre i caratteri geroglifici e cuneiformi cadevano in disuso una nuova scrittura sorgeva nel mondo precolombiano; quella Maya che fiorì dal Messico al Guatemala dal 250 all’800 d.C.; era costituita da circa 800 glifi e simboli sillabici che non sono stati completamente decifrati. Come l’egiziano era legata ad una sola lingua e come il cuneiforme apparteneva alla classe dominante ed alla religione. Dopo un insieme di crisi ecologiche, sociali e politiche subite dall’impero maya nel IX secolo d.C., la scrittura svanì improvvisamente e completamente e solo nello Yucatàn del nord il declino fu più graduale. Durante questo periodo compaiono glifi senza significato di imitatori che non conoscevano le regole. All’inizio del X secolo la scrittura maya era stata fortemente semplificata ed era quasi illeggibile ed irregolare. La scrittura si riprese nel XIII secolo come mostrano i codici di Dresda e di Parigi e numerosi altri manoscritti ed è dibattuto se finì nel XVI secolo con l’arrivo degli Spagnoli. Che gli invasori possano fare morire una scrittura non è così semplice. A Creta la forma di scrittura nota come Lineare A è nata nel 1800 a.C. e fu il primo sistema di scrittura europeo; sparì improvvisamente nel 1450 a.C., ma gli esperti sono in disaccordo su tutto ciò che lo riguarda incluso il significato dei suoi 100 simboli. Si è pensato che l’invasione del Micenei dalla Grecia abbia distrutto la civiltà cretese rimpiazzando la sua scrittura con quella chiamata Lineare B che ricorda l’antico greco, ma alcuni archeologi pensano che i Cretesi abbiano semplicemente ritoccato la Lineare A con nuovi caratteri che si adattavano al linguaggio greco e quindi si tratta di trasformazione e non di estinzione. Un altro sistema di scrittura emerso poco prima dell’inizio della nostra era è il Kharosthi con il sorgere dell’impero Kushan in un luogo che era il punto di incontro fra est ed ovest, le montagne e le valli dell’Afganistan e del Pakistan dove si fusero influenze persiane ed indiane. Fu influenzato dalla lingua del Gandhara basata sul sanscrito indiano e sull’aramaico portato dagli achemenidi di Persia. Il Kharosthi è apparso a metà del III secolo a.C. con l’impero Kushan contemporaneo alle civiltà di Roma, degli Han in Cina e dei Parti in Persia. Fino al III secolo d.C. i Kushan controllarono le rotte carovaniere lungo la via della seta, coniarono monete e diffusero il buddismo in Cina. Poi l’impero si disintegrò in tanti piccoli regni e quasi simultaneamente il kharosthi sparì dalla regione rimanendo per circa un secolo in remote aree dalla Cina occidentale. Questo è un caso di declino contemporaneo di una cultura e di una scrittura, ma non ci fu un netto collasso, ma una situazione di caos. Gli scritti emergono di nuovo entro due secoli: il brahimi venuto dall’India, in massima parte testi buddisti, è strettamente simile alla scrittura kharosthi. In India la lunga abitudine alla tradizione orale aveva facilitato l’acquisizione del nuovo sistema di scrittura perché in India, a differenza di Cina, Mesopotamia ed Egitto, la scrittura non era qualcosa di sacro. Dalla riunione di Oxford non è uscita una teoria che spieghi la durata e la fine dei sistemi di scrittura; il problema non è nella rapidità con cui sono morte la scritture, ma perché non sono morte prima. Le scritture hanno cercato delle nicchie per sopravvivere, nei templi come i cuneiformi ed i geroglifici, ma alla lunga ciò li ha resi più vulnerabili. La scrittura cuneiforme ha resistito a lungo all’apparizione di un alfabeto più innovativo e flessibile coesistendo per secoli. La scrittura sembra l’ultimo legame fra cultura e civiltà e si può concludere che è un elemento concreto per datare il declino e la fine di una civiltà.
Science, 24 Jun 2005, Vol. 308, pg. 1855 - John Bohannon - Questa settimana l’annunzio che un batterio scoperto nel 2003 sembra derivare la sua energia dalla luce anche se vive nelle profondità dell’oceano ribalta il dogma che la fotosintesi dipenda dal Sole. Se questo fatto venisse confermato sarebbe una tappa cruciale nella spiegazione di come si è evoluta la fotosintesi. Da quanto nel 1977 sono state scoperte le emissioni idrotermali sottomarine si sono fatte delle sorprendenti scoperte come vermi tubiformi lunghi 2 metri e granchi senza occhi che vivono vicino ad emissioni di 350 °C. Alla fine degli anni ’80 si sono trovati gamberetti senza occhi con una zona sensibile alla luce sulla parte posteriore, ma per frequenze molto superiori a quelle delle radiazioni infrarosse emesse dalle acque surriscaldate delle sorgenti termali. La spiegazione venne nel 1996 quando fu provato che l’acqua intorno alle sorgenti emetteva altre radiazioni, troppo deboli per essere percepite dall’occhio umano, ma nelle frequenze dello spettro visibile. I ricercatori non concordano ancora sul meccanismo che produce queste radiazioni, ma esse fanno sorgere la domanda se possono sostenere la vita. Alcuni batteri, 80 m sotto la superficie del Mar Nero prosperano con questa debole luce; sono i batteri verdi dello zolfo che possiedono il tipo di fotosintesi più efficiente che si conosca e, in una ricerca parzialmente finanziata dall’Istituto di Astrobiologia della NASA, nel 2003 si scese a 2,4 km di profondità con il sottomarino Alvin nelle zone vulcaniche della dorsale del Pacifico. Così il team i ricercatori scoprì il primo esempio di un organismo che sembra vivere con una sorgente di luce diversa dal Sole. Questo batterio è ora noto con il nome di GSB1 e richiede luce, zolfo e CO2. Benché l’ossigeno prodotto sia tossico per tutti i batteri verdi dello zolfo, sembra che esso sia ben sopportato da questo batterio che è stato costretto ad adattarsi. Ci si chiede se questo batterio sia l’anello mancante nell’evoluzione della fotosintesi e dimostra come tanti piccoli cambiamenti evolutivi possono creare strutture più complesse. I microbi delle profondità marine in una Terra anossica hanno sviluppato metodi nuovi per sfruttare radiazioni per alimentarsi. Ci si chiede anche se questo batterio sia residente solo intorno alle emissioni termali o passa la sua vita anche in altri luoghi e sfrutti anche fenomeni di sonoluminescenza prodotte dall’implosione di bolle di gas.
Science, 8 Jul 2005, Vol. 309, pg. 234 - Michael Balter - Molto si è detto sul futuro evolutivo della nostra specie e recentemente il genetista Bryan Sykes della Oxford University, nel suo libro “Adam’s Curse”, ha predetto che la continua degenerazione del cromosoma Y renderà gli uomini sterili ed estinti in 125000 anni. Tuttavia la principale domanda che si pone ai genetisti è se l’umanità sia ancora in fase di evoluzione. Per molti ricercatori la risposta è ovvia; la biologia umana come quella degli altri organismi viventi sulla Terra, è il risultato della selezione naturale, ma altri scienziati fanno notare che nelle nazioni sviluppate la cultura, la tecnologia e specialmente i progressi della medicina hanno cambiato le regole dell’evoluzione, dalla sopravvivenza del più forte alla sopravvivenza di quasi tutti, e quindi l’evoluzione si è fermata. Tuttavia milioni di persone in altre nazioni vivono sotto lo stress della povertà e delle malattie ed in queste condizioni anche gli scettici ammettono che la selezione favorirà i geni che conferiscono resistenza alle malattie e l’evoluzione dipende dal diverso contributo di prole delle persone alle prossime generazioni. Negli ultimi anni una grande quantità di dati ha cominciato a chiarire come la selezione naturale abbia configurato l’umanità ed uno sforzo multinazionale, l’International HapMap Project, entro la fine dell’anno determinerà a livello mondiale le variazioni del genoma umano. La visione della fantascienza ipotizza drammatici cambiamenti del nostro corpo, specie nelle dimensioni del cervello e del cranio senza pensare agli impedimenti del parto, invece molti cambiamenti recenti, come l’altezza delle nuove generazioni negli ultimi 150 anni, non è dovuta alla selezione naturale, ma ad una migliore dieta. Cambiamenti morfologici dipendono da forti pressioni selettive, ad esempio un grande cervello ha una superficie minore e può essere un adattamento ai climi freddi; negli ultimi 10000 anni si è avuta una tendenza significativa ad una testa più arrotondata e ad una faccia più gracile con mascelle più piccole favorite dal cibo più tenero prodotto dall’agricoltura. Simili cambiamenti si trovano nelle scimmie quando passano da una dieta fatta di cibi duri a cibi teneri. I genetisti hanno numerosi esempi di prove di selezione genetica e per verificare se la diversità genetica dipende solo da variazioni casuali. Se certi alleli sono più comuni di quanto ci si aspetta e se le variazioni avvengono in tempi brevi questo è un segno di selezione. Così si sono identificati due dozzine di geni che hanno avuto una pressione selettiva in periodi particolarmente critici dell’evoluzione umana. Questo è il caso del gene FOXP2 detto il gene della parola che influenza l’abilità a parlare; esso si formò non più di 200000 anni fa coincidendo con la prima apparizione dell’Homo sapiens, altri geni selezionati sono relazionati alla cognizione ed al comportamento, altri ancora sono collegati alla resistenza contro le malattie, come l’ipertensione, la malaria e l’AIDS. Un classico caso di adattamento è la riduzione dell’intolleranza al lattosio, lo zucchero del latte, per l’insufficienza di un enzima capace di scindere il lattosio, adattamento che si è verificato in tutte le zone dove si è diffusa la domenticazione del bestiame da latte. La pressione selettiva è iniziata fra 5000 e 10000 anni fa con il diffondersi di questa produzione. Anche l’AIDS dovrà esercitare una pressione selettiva sul genoma umano degli Africani e molti geni hanno degli alleli che provvedono resistenza alla malaria. Varianti di un gene detto G6PD sono presenti in zone dove la malaria è diventato un problema e probabilmente si sono diffuse circa 6300 anni fa perché la sua diffusione è legata alla deforestazione ed alla creazione di fattorie che hanno favorito la formazione di stagni dove cresce la zanzara vettore Anophele. Nel caso dell’AIDS e del virus HIV che lo provoca, questo si inserisce nel ricettore delle cellule T del sangue detto CCR5 ed a metà degli anni ’90 i ricercatori scoprirono che una mutazione del gene di CCR5 fornisce una forte protezione agli omozigoti, le persone che hanno due copie degli alleli protettivi. Inoltre una mutazione detta delta 32 si è trovata nel 13% degli Europei, ma è estremamente rara negli Africani ed in altri popoli. Poiché questa mutazione viene datata a 700 anni fa mentre l’AIDS data dagli anni ’70, i ricercatori suppongono che la mutazione delta 32 sia stata prodotta dal vaiolo che ha devastato l’Europa nel passato. I risultati delle ricerche della deCODE Genetics a Reykjavik, in Islanda, che ha raccolto, con l’approvazione del governo, le informazioni genetiche di 270000 cittadini per isolare i geni delle malattie, hanno portato alla scoperta di un blocco di genoma con varianti (haplotype) detto H2 nel cromosoma umano 17 che si stima sia sorto 3 milioni di anni fa e che è posseduto dal 17,5% degli Islandesi e dal 21% degli Europei, ma solo dal 6% degli Africani e dall’1% degli Asiatici. Si è trovato che le donne che possiedono H2 hanno una natalità del 3,5% maggiore, ma il fatto che l’H2 non si sia diffuso fuori dall’Europa fa pensare che vi siano ragioni di ambiente. I portatori di H2 sembra inoltre che vivano in media più a lungo. I risultati di tutte queste ricerche dimostrano che gli umani si stanno ancora evolvendo anche se in modo limitato, ma le predizioni per il futuro sono molto caute. I ricercatori predicono ad esempio che la variante delta 32 potrà divenire comune alle popolazioni infettate dall’HIV, specialmente in Africa e si potrà fissare. Altre predizioni sono speculative e si riferiscono ai cambiamenti dell’ambiente. Le variazioni climatiche possono diminuire i benefici della cultura e della medicina creando una nuova era di selezione naturale. La società industrializzata ha rilassato la pressione selettiva, ma la nostra capacità di sostenere questo rilassamento può essere temporaneo. Usiamo in eccesso le nostre risorse energetiche, la popolazione cresce ed il clima sta cambiando. Tutto ciò porterà a maggiori difficoltà e riporterà la pressione evolutiva, ma l’evoluzione non ha uno scopo preciso, spesso ha una visione a breve termine operando per la sopravvivenza e per riprodurci meglio in questa generazione. Predire il futuro dell’evoluzione dell’umanità è poco più che guardare in una palla di vetro.
Science, 9 Sep 2005, Vol. 309, pg. 1662 - Michael Balter - Gli uomini vanno fieri del loro grande cervello che in media ha un volume di 1350 cmc ed è in proporzione il più grande di ogni altro animale. Le sue capacità conoscitive gli hanno permesso di creare arte, costruire città e mandare i nostri simili nello spazio, ma non sappiamo come la selezione naturale abbia permesso ciò. Dai fossili e dagli studi genetici sappiamo che l’evoluzione di queste capacità è iniziata dopo che scimpanzé ed umani si sono divisi fra 5 e 6 milioni di anni fa ed è continuata fino alla nascita dell’uomo moderno, circa 200000 anni fa. Ora alcuni studi suggeriscono che l’evoluzione del cervello umano non è cessata quando è arrivato l’Homo sapiens. Il genetista Bruce Lahn dell’università di Chicago conclude che due geni che si pensa regolino le dimensioni del cervello hanno continuato ad evolversi. L’idea è affascinante perché molti pensano che l’uomo ha raggiunto la vetta dell’evoluzione e si è fermato. Il team di Lahn si è focalizzato su due geni: il microcephalin e lo ASPM che sono causa della microcefalite, una condizione per cui il cervello viene notevolmente ridotto. Ora la versione umana di questi due geni ha subito una forte selezione naturale da quando scimpanzé ed umani si sono separati. Molti altri geni sono stati identificati come potenziali agenti della nostra evoluzione; fra questi un gene espresso dalla microglia, dove si trovano le cellule immunitarie del sistema nervoso, che produce una proteina trovata solo negli umani e questo suggerisce che la nostra microglia abbia speciali proprietà rispetto a quella degli scimpanzé. Nelle loro ricerche il team di Lahn ha cercato prove di un’evoluzione selettiva in tempi recenti di microcephalin e ASPM ed ha sequenziato il DNA di circa 90 cellule di uomini selezionate come rappresentative della popolazione umana da un istituto specializzato ed in questi geni ha trovato un allele molto frequente. Prove statistiche dimostrano che non si tratta di variabilità casuale, ma di un effetto di selezione naturale. L’allele del microcephalin sembra sia comparso fra 14000 e 60000 anni fa, al tempo dell’esplosione del comportamento simbolico dell’uomo in Europa, mentre l’allele dello ASPM è comparso al più 14000 anni fa, poco prima della nascita delle città, ed indica che ci sia stato un vantaggio selettivo per questi cervelli. Tuttavia le conclusioni di Lahn non sono accettate da tutti. Il vantaggio culturale e cognitivo non sembra così importante e tutti gli uomini moderni sono capaci di espressioni simboliche qualunque sia l’allele che hanno. Lahn ha trovato anche una distribuzione geografica preferenziale per questi alleli: prevalenza in Europa, Asia ed America piuttosto che nell’Africa sub-sahariana e potrebbe essere dovuto al fatto che pochi furono quelli che hanno lasciato l’Africa per popolare gli altri continenti e quindi la selezione è avvenuta in questa fase. Il problema rimane molto discusso e la ricerca deve continuare.
Science, 2 Mar 2007, Vol. 315, pg. 1208 - Michael Balter - Durante il decennio del 1990 Patrick Hof ed il suo team della Mount Sinai School of Medicine, studiando il cervello umano scoprirono un tipo di cellula nervosa, mai osservata prima, in una piccola area associata alla cognizione. Presto si resero conto che si trattava di un tipo di cellula già descritta negli anni ’20 dal neurologo austriaco Von Economo e chiamata per questo VEN (Von Economo Neuron), ma si trattava di cellule che si trovano solo nelle scimmie e negli uomini e non negli altri primati. Si tratta quindi di un’evoluzione molto antica ed è anche una differenza a livello microscopico fra cervello umano e quello degli altri primati. Con gli altri primati gli umani hanno differenze macroscopiche, come un cervello in media quattro volte più grande di quello dello scimpanzè e molte altre differenze nelle strutture dei lobi frontali e temporali. Le dimensioni però non sono tutto; i lobi frontali umani, sede delle più avanzate funzioni cognitive umane, non sono proporzionalmente più grandi di quelle delle scimmie. Un cervello più grande non è sufficiente, infatti i Neandertal, che avevano un cervello più grande del nostro, non dipingevano sulle pareti delle grotte. Ora un numero crescente di ricercatori, usando le nuove tecniche istologiche, cercano gli indizi dell’unicità umana nelle strutture microscopiche dove c’è ancora un universo da esplorare. I neuroni di Hof (VEN) ed altre innovazioni comuni agli uomini ed alle grandi scimmie, ma non agli altri primati, sono sorti quindi dopo che le grandi scimmie si sono evolute 15 milioni di anni fa, ma prima che gli uomini apparissero nella scena fra 5 e 7 milioni di anni fa. La scoperta di queste microscopiche differenze incoraggiano nuove ipotesi sull’evoluzione del cervello perché fino ad ora molti hanno supposto che il cervello dei mammiferi fosse basicamente lo stesso a livello microscopico e la specie umana fosse solo una scimmia dal cervello grande. Nel decennio 1990 si cominciarono a scoprire sottili differenze nella forma e nelle proprietà biochimiche dei neuroni fra i diversi mammiferi a livello delle cellule nervose e dei neurotrasmettitori. Uno strato della corteccia visiva umana, posta nel lobo occipitale nella parte posteriore del cervello, differisce marcatamente da quella delle scimmie, degli scimpanzè e degli orangutan; le cellule nervose sono organizzate in una struttura complessa molto diversa da quella semplice degli altri primati. Questa innovazione evolutiva può spiegare le superiori capacità degli uomini a distinguere gli oggetti. Le VEN si trovano solo in due parti del cervello: nella corteccia anteriore, proprio al centro del cervello, e nella corteccia frontoinsulare posta nei lobi frontali. Negli umani ambedue queste strutture sono coinvolte negli aspetti cognitivi di carattere sociale, come fiducia, empatia, senso di colpa ed imbarazzo. Negli uomini, inoltre, le VEN sono più numerose e più grandi ed hanno minori connessioni con le cellule nervose vicine, ma si collegano con altre parti del cervello con maggiore velocità essendo di maggiore diametro. Molti pensano che le VEN si collegano alla parte dei lobi frontali, detta area 10, che è coinvolta nel prendere iniziative e nelle funzioni di pianificazione, quindi intervengono quando si tratta di rispondere rapidamente al cambiare delle situazioni. Altri ricercatori ritengono però che è troppo presto arrivare a conclusioni sulle funzioni ed il ruolo delle VEN: rappresentano un canale veloce ma non si sa ancora che cosa connettono. Recentemente si è scoperto che anche alcune grandi balene possiedono le VEN e questo potrebbe spiegare certe loro capacità, come l’emissione di suoni complessi per comunicare. Un altro campo di indagine riguarda la specializzazione che ha negli umani la struttura delle minicolonne, gruppi di 80-100 cellule nervose riunite in fasci verticali nelle cortecce cerebrali. Queste minicolonne sono considerate le unità modulari base del processo di informazione del cervello. Le minicolonne del piano temporale sinistro, ad esempio, sono coinvolte nel linguaggio e forse nella musica e sono organizzate in modo diverso dei corrispondenti negli scimpanzè e nelle scimmie rhesus. Quelle umane sono in media più grosse: 51 micrometri rispetto ai 36 degli scimpanzè e delle scimmie. Questo significa che l’organizzazione delle cellule nervose nel piano temporale umano si è evoluta da quando uomini e scimpanzè si sono divisi. A queste differenze a livello microscopico corrispondono differenze a livello macroscopico sul lato sinistro del cervello, come nella regione di Broca, che è coinvolta nel linguaggio. Durante l’evoluzione umana le microcolonne si sono riorganizzate per ottenere una maggiore connettività, tuttavia poco si sa su come si siano formate le sinapsi fra i neuroni. Nel 2001 neurobiologi dell’università di Stanford, California, hanno affermato che le cellule neurali dette astrociti, che formano circa la metà delle cellule del cervello, devono partecipare alla formazione delle sinapsi anche se non direttamente, ma producendo delle proteine chiamate trombospondine. Si è poi scoperto che il cervello umano produce sei volte più trombospondine degli scimpanzè e dei macachi nella corteccia cerebrale, ma non nel cerebellum ed in altri tessuti. In futuro si dovranno stabilire le relazioni fra questi elementi strutturali e le differenze dei comportamenti fra umani e gli altri primati.
Science, 15 Jun 2007, Vol. 316, pg. 1558 - Ann Gibbons - Il primatologo Wrangham dell’Università di Harvard riconosce che la cottura dei cibi è una delle relativamente poche abitudini tipicamente umane e l’uso di predigerire il nostro cibo con il calore ci permette di spendere meno energia nella digestione. Questo potrebbe aver dato ai nostri antenati un notevole vantaggio evolutivo. La cottura dei cibi ha aperto la strada all’eccezionale espansione del nostro cervello ed alle capacità derivate come i dipinti delle grotte, la composizione di sinfonie e l’invenzione di Internet. La cottura dei cibi da una risposta alla domanda da dove gli umani hanno derivato l’energia supplementare necessaria a sostenere il nostro grande cervello. Il cervello umano è vorace, usa il 60% dell’energia consumata da un bambino appena nato ed in un adulto a riposo usa il 25% dell’energia totale confrontata all’8% usato in media dal cervello delle scimmie. Una spiegazione classica è che l’uomo ha risparmiato energia riducendo gli organi gastrointestinali e passando ad una dieta di maggiore qualità con più carne. Wrangham ritiene che con la cottura i nostri antenati hanno ottenuto un maggior numero di calorie con minore sforzo ed una piccola differenza nella dieta ha una grande influenza sulla sopravvivenza e sul successo riproduttivo. Molti però non sono convinti degli argomenti di Wrangham secondo i quali il primo pasto cucinato si fosse avuto 1,6 milioni di anni fa quando il cervello cominciò ad espandersi in modo eccezionale nell’Homo erectus. Si pensa infatti che, anche se un risparmio di energia ha aiutato la riduzione degli intestini, l’uso della cottura venne più tardi, durante l’evoluzione della nostra specie, meno di mezzo milione di anni fa. Fra 1,9 milioni e 200000 anni fa i nostri antenati hanno triplicato le dimensioni del loro cervello. I primi membri della famiglia umana, inclusi gli autralopitecini che sono vissuti fra 4 e 1, milioni di anni fa, avevano un cervello come quello di uno scimpanzè. Il cervello non è cresciuto se non dopo che in Africa è comparso l’Homo erectus 1,9 milioni di anni fa (noto come H. ergaster) con un cervello di circa 1000 cmc (due volte quello dello scimpanzè). Il salto successivo nella capacità del cervello si è avuto fra 500000 e 200000 anni fa con l’evoluzione della nostra specie a 1300 cmc e dei Neandertal a 1500 cmc. I primi attrezzi di pietra sono comparsi a Gona in Etiopia circa 2,7 milioni di anni fa e gli ominidi le usavano per disossare le carcasse degli animali e per estrarre il midollo dalle ossa. Tuttavia i maggiori cambiamenti nell’anatomia umana si sono avuti un milione di anni dopo con l’H. erectus di 1,6 milioni di anni fa. In questo periodo l’H. erectus portava le carcasse presso le sue abitazioni per macellarle e dividerle e cominciarono a ridursi denti, mascelle ed intestini. Wrangham afferma che una dieta di carne non basta a spiegare questi cambiamenti, l’Homo erectus aveva denti piccoli a differenza dei carnivori e deve aver cominciato ad arrostire la carne per produrre un cibo più tenero e ricco di energia. Per verificare ciò si sono fatti studi di fisiologia digestiva e metabolismo su anfibi, rettili e topi alimentati con carni cucinate misurando i risparmi di energia, il minor consumo di ossigeno e l’aumento di peso. Il calore della cottura gelatinizza il collagene delle carni e rende più facile l’assorbimento delle molecole di carboidrati delle piante, si impiega inoltre meno tempo a masticare. La conclusione di Wrangham è che la cottura dei cibi ha alimentato il cervello, ma tutto sarebbe conseguente solo se ci fosse la prova del fuoco. La cucina richiede il fuoco e vere prove di focolari con pietre, ossa e ceneri non esistono prima di 250000 anni fa in diversi siti dell’Europa del sud. Altri resti di ossa bruciate, ceneri e carbone sono di 300-500000 anni fa in Ungheria e Germania. La più recente di queste date è molto posteriore ai cambiamenti anatomici dell’H. erectus, ma le prove del fuoco sono spesso ambigue e ci sono molte segnalazioni di focolari antichi anche di 1,5 milioni di anni fa nell’Olduvai Gorge in Tanzania ed in Kenya e Sud Africa. Molti di quelli che hanno studiato a lungo l’H. erectus non sono convinti che sapesse cucinare e pensano che Wrangham sia in errore. La cucina va associata alla rapida espansione del cervello avvenuta negli uomini moderni e nei Neandertal. Si fa notare che meno di 200000 anni fa le facce dei Neandertal e degli uomini moderni sono diventate più piccole e, anche se il fuoco è stato controllato da 800000 anni, la sistematica cottura dei cibi è degli ultimi 100000 anni. Altri ritengono che la crescita del cervello è stata conseguenza di molti fattori convergenti che hanno cumulato la loro influenza. L’energia per alimentare il cervello è venuta da sorgenti diverse: più carne, intestini ridotti, la cottura dei cibi e forse una più efficiente stazione eretta e la corsa. L’ordine con cui questi fattori si sono susseguiti rimane oggetto di dibattito.
Science, 10 Aug 2007, Vol. 317, pg. 733 - Ann Gibbons - Dal momento in cui il famoso cacciatore di fossili Louis Leakey scoprì nella gola di Olduvai, in Tanzania, il teschio dell’Homo habilis nel 1960, i ricercatori hanno sempre pensato che questo ominide di 2 milioni di anni fa fosse il primo membro del genere Homo. Il suo cranio relativamente grande e gli attrezzi trovati con lui convinsero gli antropologi che l’Homo habilis aveva dato origine all’Homo erectus fra 2 e 1,6 milioni di anni fa in una discendenza che ha portato all’uomo moderno. Ora questa successione viene posta in dubbio dalla nuora e dalla nipote di Louis, Meave e Louise Leakey. Questa settimana Nature pubblica la scoperta delle due Leakey di una mascella di Homo habilis in Kenya vissuto 1,44 milioni di anni fa. Il team ha scoperto anche un vecchio cranio di Homo erectus che allunga il tempo, in cui le due specie sono vissute insieme nella regione del lago Turkana, a circa mezzo milione di anni. Questa coesistenza rende improbabile che l’H. erectus si sia evoluto dall’H. habilis. Alcuni ricercatori concordano, ma altri ritengono che non ci siano ancora motivi seri per rigettare la discendenza dell’H. erectus dall’H. habilis. Questo è comparso fra 2 e 3 milioni di anni fa e c’è un gap nei reperti fossili. Nessuno sa da dove è venuto e che relazione abbia con gli autralopitecini come il fossile Lucy vissuto fra 3 e 3,6 milioni di anni fa. L’H. erectus è comparso circa 1,8 milioni di anni fa in Africa ed Asia con un cranio più grande e caratteristiche moderne. Le nuove scoperte fanno pensare che H. habilis ed H. erectus siano vissuti insieme in due nicchie separate e derivino da un antenato non identificato. Altri osservano che i primi H. erectus mostrano affinità con l’H. habilis e non hanno dei tratti apparsi più tardi in Africa e suggeriscono che l’H. erectus sia derivato in Asia da un gruppo di H. habilis migrati successivamente in Africa. Il nuovo cranio di H. erectus ha una capacità cranica di 691 cmc la più piccola fra quelli trovati e vicina a quella dell’H. habilis ed è datato 1,55 milioni di anni fa contemporaneo ad altri con cranio più grande. Il cranio ha anche dei tratti visti nei fossili di H. erectus dell’Asia e diversi ritengono che si debba fare una distinzione fra H. erectus dell’Asia e H. ergaster dell’Africa.
Science, 14 Nov 2008, Vol. 322, pg. 1040 - Ann Gibbons - Al contrario dei nostri cugini scimpanzé, gli umani hanno, dopo lo svezzamento, un lungo periodo di dipendenza dai genitori che li accudiscono fino all’età di 6-7 anni. I bambini da Katmandu a Rio de Janeiro non sopravvivono da soli se non hanno almeno 6 anni. Non ci sono società dove i bambini si alimentano da soli dopo lo svezzamento. Invece gli scimpanzé sono indipendenti dopo lo svezzamento. Gli umani sono anche gli unici animali che prolungano la fanciullezza oltre i 10 anni e ritardano la riproduzione a 6 anni dopo la pubertà. Per le donne i primi figli arrivano all’età di 19 con un picco medio a 22,5 anni. Il periodo di sviluppo che comprende l’infanzia, la giovinezza e l’adolescenza, è una caratteristica della condizione umana ed i ricercatori sanno, dal decennio 1930, che noi raggiungiamo l’età adulta nel doppio del tempo richiesto dagli scimpanzé e, pur essendo di poco più grandi di loro, maturiamo e ci riproduciamo con 10 anni di ritardo e viviamo 2-3 decenni di più. Essendo così unici fra i mammiferi, i ricercatori hanno cercato di scoprire quale è stato il nostro processo evolutivo. Si sono analizzati i pochi fragili crani e scheletri di antichi bambini seguendo come la fanciullezza è cambiata negli ultimi 3 milioni di anni. Crani e denti in tenera età sono stati studiati al microscopio elettronico, con la tomografia a scansione ed i raggi X di sincrotrone, creando ricostruzioni virtuali tridimensionali dei crani dei bambini e delle ossa pelviche delle madri. Si è analizzata la vita nelle culture tradizionali per comprendere i vantaggi della condizione umane. La ricostruzione completa delle ossa pelviche di una donna dell’Homo erectus ha indicato il punto di partenza dello sviluppo della specie umana. Un diretto antenato dell’uomo, il cui scheletro è molto simile al nostro dimostra di essersi sviluppato più rapidamente di noi. La storia dei nostri cugini Neandertal è controversa, ma alcuni ricercatori sospettano che abbiano avuto un’infanzia più lunga della nostra. Le prove suggeriscono che molto di ciò che ha reso unica la storia della nostra vita è avvenuto durante l’evoluzione del genere Homo e non prima. Nel 1925 un anatomista australiano scoprì il raro cranio di un australopiteco bambino, detto Taung, che aveva 6 anni, quando è morto 2 milioni di anni fa, come dimostrava il suo primo molare. Nel 1984 fu provato il nuovo metodo per calcolare l’età dei fossili dei bambini in un laboratorio della University College London (UCL), contando le linee microscopiche sulla superficie dei denti che si formano ogni settimana durante la crescita. Si vide che Taung aveva 3,5 anni invece di 6, simile agli scimpanzé che hanno il loro primo molare all’età di 3,5 anni e quindi gli australopitechi erano più vicini alle grandi scimmie che a noi. Pubblicato questo rapporto su Nature nel 1985, i ricercatori furono indotti a chiedersi quando e perché i nostri antenati avevano adottato la strategia di ritardare il tempi della riproduzione. Molti dei grandi animali a lenta crescita, rinoceronti, elefanti e scimpanzé, rischiano ora l’estinzione in parte perché, ritardando la riproduzione, rischiano di morire prima. Gli umani, che sono i più tardi a riprodursi, non sembrano avere questo problema perché sono arrivati ad oltre 6 miliardi. L’allungamento dell’infanzia negli umani è avvenuta dopo gli australopitechi. Sfortunatamente vi sono pochi denti di infanti dei primi Homo. Ciò che conosciamo proviene da un singolo scheletro di H. erectus giovane, morto 1,6 milioni di anni fa vicino al lago Turkana in Kenya. Questo è il primo che mostra caratteristiche simili a quelle degli uomini moderni; pesava 50 kg, era alto 163 cm e sembra avere 13 anni, ma due studi indipendenti hanno fornito età di 8-9 e 10,5 anni quando morì. Sembra che abbia raggiunto un’età adulta a 8 anni più rapidamente degli uomini moderni come gli scimpanzé ed era certamente più indipendente di un ragazzo moderno di 13 anni. Le nuove ossa pelviche di una donna suggeriscono che la nuova storia è iniziata con l’H. erectus, l’apertura pelvica indica che i volumi cranici dei nati raggiungevano i 315 millilitri, 30-50% del cranio adulto. Lo sviluppo fetale dell’H. erectus si avvicina a quello dell’uomo moderno ed il cervello si sviluppava prima della nascita come quello dell’uomo moderno. Tre fossili di giovani di H. antecessor morti 800000 anni fa e trovati ad Atapuerca, in Spagna, mostrano che i denti si sviluppavano come negli uomini moderni. Altri recenti studi indicano che il periodo della fanciullezza si era allungato al tempo dei primi membri della nostra specie di H. sapiens apparsi in Africa circa 200000 anni fa. Nel 2007 i ricercatori hanno esaminato le linee dei denti di un H. sapiens vissuto 160000 anni fa a Jebel Irhoud, in Marocco, usando i raggi X di un acceleratore di Grenoble, Francia, ed hanno trovato che il bambino di 8 anni si era sviluppato lentamente come i suoi coetanei moderni. Quest’analisi dimostra che l’estensione del periodo della fanciullezza si è verificato fra 800000 e 200000 anni fa. Si è trovato poi che il molare di un Neandertal del Belgio aveva lo stesso sviluppo di quello di Jebel Irhoud, quindi i Neandertal crescevano più rapidamente di noi e forse la nostra specie ha allungato la fanciullezza dopo, negli ultimi 200000 anni. Se la fanciullezza ha cominciato ad allungarsi nell’H. erectus ed ha continuato nella nostra specie e forse anche nei Neandertal, ci si chiede quali sono stati i motivi ed i vantaggi. Una lunga fanciullezza permette di imparare di più dagli altri e migliorare la capacità di sopravvivenza facendo maturare il cervello più grande. In realtà un cervello più grande non causa direttamente l’allungamento della fanciullezza perché si sviluppa presto; si raddoppia nel primo anno di vita e raggiunge il 95% delle sue dimensioni all’età di 5 anni, tuttavia il costo metabolico di un grande cervello è alto e la maturazione è ritardata. Studi interdisciplinari hanno indagato sui vantaggi riproduttivi di attendere a diventare genitori. Il modello mostra che è vantaggioso avere figli presto se i genitori hanno un alto rischio di morire. I mammiferi che hanno bassi rischi di morire si avvantaggiano nel ritardare la riproduzione perché la madre è più forte ed i figli hanno più probabilità di sopravvivere. La riduzione della mortalità è quindi fondamentale. Gli umani iniziano ad avere figli 8 anni più tardi degli scimpanzé ed ambedue le specie finiscono di riprodursi a 45-50 anni. Per i cacciatori-raccoglitori umani la fertilità di 0,31 bambini per anno da comparare con lo 0,22 degli scimpanzé. La fecondità richiede un società con una famiglia estesa e padri e nonni che aiutano alla cura dei giovani, cosa che altri primati non sono in grado di fare. La connessione sociale compensa i condizionamenti biologici e permette alle madri di avere più figli di quanti ne possano allevare da sole. Gli umani hanno avuto una partenza lenta ma la loro rete sociale ha lasciato indietro scimpanzé e Neandertal.
Science, 13 Feb 2009, Vol. 323, pg. 866 - Elizabeth Pennisi - Il geologo croata Ivan Gusic aveva previsto che, il ritrovamento di antiche ossa di 38000 anni fa nelle grotte del nord-ovest della Croazia ci avrebbero aiutato a scoprire in parte il genoma del Neandertal. Questa settimana il paleogenetista Svante Pääbo del Max Planck Institute di Leipzig, Germania, in una riunione dell’American Association for the Advancement of Science, a Chicago, Illinois, ed in una conferenza stampa, ha presentato la prima stesura del DNA di un Neandertal. Poiché l’Homo neanderthalensis è un membro della famiglia umana, molto più vicino a noi dello scimpanzé, il suo genoma potrà rivelarci, dalle differenze dei nucleotidi, i cambiamenti genetici che hanno prodotto la nostra specie e l’hanno resa moderna. I primi confronti rispetto ai nostri 3 miliardi di basi indicano che sono bastate differenze su 1000-2000 amminoacidi ed un numero imprecisato di varianti non codificanti. Per confronto, sono circa 50000 le differenze in amminoacidi che ci separano dagli scimpanzé. Questo annunzio è avvenuto più di 10 anni dopo che Pääbo aveva dimostrato per primo la possibilità di ottenere del DNA dai fossili di un Neandertal estinto vissuto in Europa fra 350000 e 30000 anni fa. In quella data non era stato ancora decodificato il genoma dello scimpanzé e non si pensava neppure di vedere quello del Neandertal. Il nuovo genoma è stato ottenuto da due frammenti di ossa provenienti da due femmine di Neandertal delle grotte di Vindija (Croazia). Le ultime informazioni suggeriscono che gli uomini moderni ed i Neandertal hanno cominciato a divergere 800000 anni fa, le analisi non hanno confermato possibili incroci fra le due specie, nel lungo periodo di migliaia di anni in cui si sono trovati negli stessi territori in Europa. Il confronto è per il momento parziale e ci si aspettano molti vuoti ed errori. Le sequenze devono ricoprire il genoma in ogni locazione ed in modo ripetuto; Pääbo ritiene che sia stato coperto il 60% dell’intero genoma. Un genoma a bassa copertura ha delle sostanziali limitazioni e deve essere validato con altri fossili. C’è il timore di contaminazione con il DNA umano che può mascherare quello del fossile essendo molto simile. Pääbo aspira ad ottenere un genoma comparabile a quello dello scimpanzé nei prossimi anni. Il materiale genetico fossile è stato studiato a lungo. Quando un organismo muore il genoma si degrada. I cromosomi si dividono e la basi si trasformano. I microbi si infiltrano lasciando il loro genoma ed anche gli uomini che raccolgono i fossili lasciano il loro DNA. Queste trappole molecolari hanno frustrato molti sforzi, ma negli ultimi 20 anni, Pääbo ed altri hanno lavorato per evitare le trappole. Nel 1997 Pääbo e lo studente Matthias Krings dell’università di Monaco, in Germania, hanno decodificato circa 400 basi del DNA mitocondriale (mtDNA) del Neandertal che si può trovare in tutte la cellule. Questo era abbastanza diverso da quello dell’H. sapiens, confermando che si trattava di una specie separata dalla nostra. Negli anni successivi ci fu un impasse perché si ebbero molti insuccessi con i DNA fossili trovati nell’ambra e quello di un dinosauro, che si dimostrarono contaminati, e per 8 anni si dovette attendere per mettere a punto le nuove tecnologie e togliere queste limitazioni. Nel 2005, Pääbo ed i ricercatori James Noonam e Edward Rubin del DOE USA con il Genome Institute di Walnut Creek, California, riuscirono ad estrarre 27000 basi di un orso delle caverne con un metodo originale. Sei mesi dopo, ricercatori canadesi hanno applicato una nuova tecnologia per sequenziare e decodificare 28 milioni di basi del DNA di un mammut. Questo aprì la possibilità di applicare il metodo al Neandertal. Pääbo fu pronto ad utilizzarlo; con i suoi colleghi furono raccolti 70 campioni di ossa dall’Europa, Asia Centrale e Siberia del Sud. Furono raccolti anche i frammenti di ossa delle grotte di Vindija, in Croazia che, essendo di 38000 anni fa erano fra le ossa più giovani dei Neandertal e non erano state troppo maneggiate. Pääbo divise i campioni con Rubin ed i due gruppi sequenziarono indipendentemente. Rubin estrasse 65000 basi e Pääbo 1 milione di basi. Il successo indusse Pääbo, il governo tedesco e la compagnia 454 Life Sciences di Branford, Connecticut, ad associarsi per iniziare il progetto dell’intero genoma del Neandertal a copertura completa (1x). La collaborazione con Rubin si interruppe perché i suoi risultati erano stati diversi. Il gruppo di Rubin aveva concluso che non c’erano stati incroci fra i genomi Neandertal e uomini moderni, mentre i dati di Pääbo suggerivano una possibilità di incroci in assenza di contaminazione. Pääbo ed i suoi colleghi continuarono a migliorare le procedure ed aggiunsero un contrassegno di 4 basi al DNA estratto dai campioni del Neandertal in modo da poter scoprire contaminazioni successive (ogni sequenza completa senza il contrassegno sarebbe stata scartata). I primi frutti del genoma Neandertal si ebbero nella scorsa estate decifrando tutte le 16500 basi del mtDNA del Neandertal. Si scoprirono circa 200 differenze con quello degli uomini moderni. Uno dei risultati fu una sorpresa: i frammenti di ossa delle grotte croate risultarono appartenere a due femmine, di conseguenza il primo genoma Neandertal non conteneva il cromosoma Y. Il team sta ora confrontando i 3 miliardi di basi del genoma Neandertal con il corrispondente dell’uomo moderno e l’analisi ha scoperto migliaia di differenze. I paleogenetisti hanno iniziato un approccio genetico, identificando i geni di interesse e confrontandoli con quelli umani. Si è scoperto che il gene della pigmentazione comportava una pelle chiara e capelli rossi. Il gene FOXP2, collegato all’abilità del linguaggio, è risultato essere lo stesso degli uomini moderni e quindi i Neandertal dovevano avere la stessa abilità di linguaggio. Dal confronto si potrà definire un catalogo delle differenze. C’è ora l’attesa di scoprire se i Neandertal si siano incrociati con gli uomini moderni, le prime analisi non hanno confermato questa possibilità, fino ad ora si è paragonato circa un terzo della sequenza di due genomi confrontando anche con Europei ed Africani. Nel caso di incroci i Neandertal dovrebbero essere più vicini agli Europei. Una volta in possesso dell’intero genoma, le differenze potranno essere individuate fino ad un livello dell’1%. Tuttavia bisognerà frenare gli entusiasmi perché le sequenze potranno avere sempre degli errori in quanto il DNA fossile può aver subito dei cambiamenti con il tempo ed anche la contaminazione è sempre un problema. Il modo migliore per scoprire le differenze è di lavorare sulla base di molti individui. La validità non è ancora stabilita per molte regioni del genoma e bisognerà anche verificare le differenze con gli scimpanzé. Un altro aspetto interessante è scoprire quali differenze genetiche sono alla base degli aspetti somatici come il naso più grande, il corpo più largo e le membra più corte dei Neandertal, ma prima bisognerà scoprirle negli uomini stessi. Siamo solo agli inizi per la comprensione della storia evolutiva dell’uomo.
Science, 13 Feb 2009, Vol. 323, pg. 870 - Michael Balter - Le domande più comuni sui Neandertal.
Perché sono stati chiamati Neandertal? Il primo fossile è stato trovato in Belgio nel 1830, ma i ricercatori non realizzarono che si trattava di un uomo estinto. Nel 1848, a Gibilterra dei minatori scoprirono uno strano teschio che non fu classificato. Solo nel 1856 nella valle di Neander, in Germania, (Neander Tal, in tedesco) i minatori scoprirono un altro teschio ed altre ossa e gli scienziati si resero conto della novità.
Quando e dove sono vissuti? Ossa dei Neandertal fino a 130000 anni fa si sono trovate dalla Spagna all’Uzbekistan ed il DNA mitocondriale si è trovato nelle ossa della Siberia del sud, 2000 km più ad est. Gli ultimi Neandertal sono vissuti fino a 28000 anni fa a Gibilterra.
Come sono collegati agli uomini moderni? I Neandertal sono i nostri parenti più prossimi. Supposti nostri immediati antenati, ora si crede generalmente che abbiano avuto un comune progenitore vissuto circa 500000 anni fa, forse in Africa. Alcuni fossili di questo comune antenato, con caratteristiche vicine al Neandertal, sono stati trovati in Spagna e Britannia datati 350000 anni fa.
Si sono accoppiati con gli uomini moderni? Se lo hanno fatto non hanno avuto molti discendenti. Gli ultimi dati sul genoma mitocondriale e i dati preliminare sul genoma nucleare mostrano pochi segni di incroci, ma non si può escludere.
Quale era il loro aspetto? I Neandertal sono stati rappresentati come bruti, ma ora gli scienziati pensano che assomigliavano molto agli uomini moderni e gli antropologi affermano che un Neandertal vestito non sarebbe notato nella folla di New York. Avevano corpo muscoloso, braccia e gambe corte, ossa della fronte sporgenti, faccia con un naso molto grosso, capelli rossi e pelle chiara.
Come vestivano? Non sono stati trovati vestiti, ma non potevano sopravvivere ai gelidi inverni dell’era glaciale senza coprirsi con pelli di animali. Non avevano aghi, ma alcuni ricercatori pensano che le ossa appuntite che usavano potevano servire per collegare le pelli.
Che cosa mangiavano? Cacciavano animali piccoli e medi, conigli e cervi che probabilmente uccidevano con le lance. Alcuni dei Neandertal pescavano, raccoglievano crostacei e cacciavano uccelli marini. In qualche caso sembra siano stati antropofagi perché si sono trovate le loro ossa rotte con attrezzi di pietra.
Erano intelligenti? I Neandertal avevano un cervello grande di 1200-1600 cmc, poco più grande di quello degli uomini moderni. Giudicando dai manufatti, molti pensano che erano meno intelligenti dell’antico Homo sapiens. Fino agli ultimi 10000 anni della loro esistenza, hanno lasciato poche prove sul loro comportamento simbolico, artistico e di aver prodotto ornamenti personali, gli ultimi attrezzi erano più sofisticati di quelli dei loro antenati, ma sono cambiati poco in 100000 anni. Benché vi sono prove che i Neandertal sotterravano intenzionalmente i loro morti, non sembra che usassero rituali. Solo dopo 45000 anni, quando gli uomini moderni cominciarono a colonizzare l’Eurasia, compaiono ornamenti ed attrezzi di osso sofisticati, ma sembra che imitassero gli uomini moderni anche se la questione è dibattuta.
Erano capaci di parlare? Potevano parlare, probabilmente non con la capacità e l’inventiva degli uomini moderni. I tessuti critici per il linguaggio umano, come la laringe e le corde vocali non si sono fossilizzate e vi sono poche differenze nelle strutture ossee dell’apparato vocale. Alcuni ricercatori ritengono che i Neandertal non erano in grado di produrre i suoni delle vocali come fanno gli uomini moderni, altri affermano che avevano limitati comportamenti simbolici ed abilità nel parlare. Non ci sono ancora studi genetici capaci di risolvere il dibattito.
Perché si sono estinti? Decenni fa molti ricercatori hanno supposto che i Neandertal si siano scontrati con gli uomini moderni che invadevano i loro territori, ma non c’è nessuna prova di violenze fra le due specie. I Neandertal sopravvissero per 15000 anni dopo l’arrivo dell’H. sapiens. Oggi il dibattito verte su due ipotesi, se gli uomini moderni abbiano vinto la competizione per le risorse o se i Neandertal si siano estinti per il freddo dell’ultima era glaciale che ha raggiunto il suo picco 25000 anni fa.
Science, 2 Oct 2009, Vol. 326, pg. 64 - Tim D. White - Charles Darwin e Thomas Huxley studiarono l’evoluzione umana senza avere a disposizione sufficienti reperti fossili. Si possedevano solo pochi fossili di Neandertal e una limitata conoscenza delle scimmie viventi e da queste dedussero la derivazione, mediante selezione naturale, delle caratteristiche umane come andatura eretta, i piccoli canini, l’abilità manuale e la nostra speciale intelligenza. Oggi conosciamo la specie Homo da più di 2 milioni di anni, abbiamo reperti dei loro attrezzi di pietra e della loro capacità di macellare gli animali fino a oltre 2,6 milioni di anni fa.
L’Australopithecus è un progenitore dell’Homo vissuto da 1 a 4 milioni di anni fa, scoperto in Sud Africa nel 1924. Dopo la scoperta dello scheletro parziale di “Lucy”, delle orme fossilizzate a Laetoli di un Au. afarensis e di altri fossili che hanno esteso l’antichità degli Australopithecus a circa 3,7 milioni di anni, non c’è nulla prima che permetta di collegare un nostro antenato con gli scimpanzé fino a 6 milioni di anni fa. Ora un team internazionale ha studiato l’Ardipithecus ramidus, una specie datata 4,4 milioni di anni fa che è vissuta nella regione di Afar Rift nel nord-est dell’Etiopia. Questa specie è più primitiva dell’Austalopithecus, risolve molte incertezze sull’evoluzione umana insieme alla natura di caratteristiche che ci collegano agli scimpanzé e ai bonobos. L’Ardipithecus è stato estratto da sedimenti prodotti in un limitato intervallo di tempo (massimo 10000 anni). Raccogliendo e classificando migliaia di vertebrati, invertebrati, piante fossili, ora sappiamo che L’Ar. ramidus è vissuto in una savana con tratti di foreste, era più onnivoro degli scimpanzé e raccoglieva cibo dagli alberi e dalla terra. La prima descrizione dell’Ar. ramidus è del 1994, da denti e frammenti di mandibole, di 110 individui e parti di scheletro femminile. Dovevano pesare circa 50 kg e, in piedi, erano alti 120 cm. Dai denti e un cranio completo si è visto che avevano una faccia piccola, un complesso canini/premolari ridotto, indice di limitata aggressività sociale, erano capace di muoversi sugli alberi, ma mancavano delle caratteristiche per sospendersi e salire in verticale. La bipedalità era più primitiva di quella dell’Autralopithecus. L’Ar. ramidus è quindi la specie umana più antica e ominidi e scimmie africane, come gli scimpanzé, sono esseri altamente specializzati, ma attraverso percorsi evolutivi molto diversi.
Science, 2 Oct 2009, Vol. 326, pg. 68 - Gen Suwa - La caratteristica principale che distingue l’Homo sapiens dagli altri primati è il nostro grande cervello. Comprendere come e quando le nostre capacità cognitive si siano evolute, è stato l’obiettivo principale dell’antropologia e, più di recente, della genetica. I crani fossili degli ominidi ci forniscono prove dirette dell’evoluzione ed informazioni sulla dieta, l’aspetto e il comportamento. Sfortunatamente i teschi degli ominidi sono relativamente rari e, fra quelli parziali trovati, cioè i crani (teschi senza le mascelle) dei primi Homo e dei suoi predecessori, come l’Aurtralopithecus che è vissuto da 1 a 4 milioni di anni fa, pochi permettono di fare dei paragoni completi. Un cranio sorprendentemente completo ma distorto, di 6-7 milioni di anni fa, è stato scoperto nell’Africa centrale (Ciad). Questo fossile, il Sahelanthropus tchadensis (“Toumai”), si crede che rappresenti il più antico ominide, anche se alcuni sospettano che si tratti di una scimmia femmina. Il cranio dell’Ardipithecus ramidus, trovato di recente, è di particolare interesse è quindi illumina sulla prima evoluzione del cranio, cervello e volto degli ominidi. L’Ar. ramidus è stato malamente schiacciato e molte delle sue ossa si sono trovate sparse in una vasta area. Essendo le ossa così fragili e danneggiate è stata usata una tomografia computerizzata assiemando più di 5000 frammenti in parti virtuali del cranio, faccia e denti, abbastanza per ricostruire digitalmente un teschio completo. I teschi degli Austalopithechi indicano che il cervello aveva le dimensioni di 400-550 cmc, più grande del cervello delle moderne scimmie e tipicamente un terzo di quello dell’Homo sapiens. Dall’architettura cranio-facciale si deduce la forza esercitata dalla fila dei denti posizionata dietro i canini. Questi sono allargati ed hanno uno spesso smalto adatto a una dieta di cibi abrasivi. Alcune specie mostrano un apparato di masticazione come quello dell’Austalopithecus robustus. L’Ar. ramidus ha un cervello di 300-350 cmc, simile a quello dei bonobos e delle scimpanzé femmina ma più piccolo di quello di un Australopithecus. Il volto dell’Ar. ramidus è piccolo e manca di grandi zigomi come quelli dei forti masticatori. Il teschio non è particolarmente simile a quello dello scimpanzé, non c’è un rilievo sopra gli occhi e la parte inferiore della faccia si protende meno in avanti. L’Ar. ramidus era probabilmente più onnivoro degli scimpanzé e usava cibi raccolti dagli alberi e dalla terra. Pure il S. tchadensis aveva un cervello inferiore a 400 cmc ed aveva canini piccoli e non acuminati. Queste ed altre particolarità confermano che il S. tchadensis era un ominide e non una scimmia estinta. Un’altra caratteristica dell’Ar. ramidus sta nella maggiore possibilità di flettere la testa che si verifica insieme all’espansione della corteccia parietale posteriore, parte del cervello umano moderno e permette una maggiore percezione spaziale.
Science, 26 Mar 2010, Vol. 327, pg. 1566 – Michael Balter – L’analisi genetica del DNA mitocondriale (mtDNA) di un dito umano di 40000 anni fa, trovato in una grotta siberiana ha dimostrato di non appartenere né a un Neandertal, né a un uomo moderno, ma di avere una discendenza diversa. L’esperto di antico DNA e genetista dell’evoluzione Svante Pääbo del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology di Leipzig, Germania, l’ha identificato come appartenente a una terza sconosciuta linea di ominidi e la sua completa sequenza è stata riportata questa settimana online su Nature. Questo risultato complica la storia umana delle migrazioni, più della controversa scoperta dell’Homo floresiensis (hobbit). Con questo salgono a quattro gli ominidi che vivevano 40000 anni fa sulla terra. L’osso del dito è una falange di una specie non identificata trovata nel 2008 nella Grotta di Denisova, sulle montagne russe degli Altai, dove da 10 anni lavorano gli archeologi. Qui gli strati coprono più di 100000 anni e vi vivevano Neandertal e uomini moderni con attrezzi di pietra, ornamenti e molte ossa sparse, non identificate. L’osso è stato trovato in uno strato datato fra 48000 e 30000 anni e, da un campione di 30 mgr, sono state sequenziate 16568 coppie di basi del genoma mtDNA ed è stato paragonato con quello di 54 persone viventi diverse: un uomo moderno di 30000 anni fa, in un altro sito russo, e sei Neandertal. La sorpresa è stata che, benché i Neandertal differiscano dagli uomini moderni per una media di 202 nucleotidi di mtDNA, l’ominide di Denisova differisce dall’uomo moderno per 335 posizioni e dal Neandertal per 376 posizioni. Estendendo il confronto agli scimpanzé e ai bonobos, i ricercatori hanno stimato che il nuovo mtDNA ha avuto un comune antenato, con i Neandertal e gli uomini moderni, un milione di anni fa, presumibilmente in Africa. Il team dei ricercatori sembra che abbia evitato contaminazioni e altri problemi e le datazioni del mtDNA sono troppo recenti perché siano compatibili con l’H. erectus asiatico che è migrato in Georgia e a Giava 1,8 milioni di anni fa, o con l’H. heidelbergensis che è arrivato in Africa ed Europa 650000 anni fa. Altri comuni antenati non sono rimasti così a lungo in Asia. Ci potrebbe essere un legame con L’H. antecessor, una specie della Spagna del nord, datata fra 80000 e 1,2 milioni di anni, antenato dell’H. heidelbergensis. Pääbo suppone un legame con una specie venuta dall’Africa dopo l’H. erectus e il team pensa di tentare la sequenza del DNA nucleare per scoprire il segreto della sua identità.
Science, 30 Apr 2010, Vol. 328, pg. 579 – William C. McGrew – Circa 50 anni fa, Jane Goodall osservò un maschio adulto di scimpanzé nella riserva di Gombe, Tanzania che faceva uso di uno stecco di erba per prendere le termiti da un termitaio e cibarsene. Louis Leakey dichiarò che ora bisognava ridefinire il concetto di attrezzo, ridefinire l’uomo o accettare lo scimpanzé come un essere umano. Oggi noi sappiamo che in natura molti vertebrati hanno delle tecnologie elementari, ma gli scimpanzé africani continuano a stupirci per le loro abilità tecniche. Otto popolazioni di scimpanzé liberi, in Africa, dal Senegal alla Tanzania possono essere osservate dall’alba al tramonto e lasciano manufatti che possono essere raccolti e analizzati. I ricercatori descrivono il repertorio degli attrezzi che consistono in 20 dispositivi diversi necessari per varie funzioni della vita quotidiana. Tre popolazioni di scimpanzé dell’Uganda (Budongo, Kanyawara e Ngogo) ne hanno circa la metà. Nella Repubblica del Congo gli attrezzi più comunemente usati sono quelli per estrarre i cibi, per l’igiene per il corteggiamento, alcuni sono usati da tutti, tutti fanno spugne di foglie per ottenere acqua da bere, lanciano proiettili e comunicano tambureggiando sui tronchi degli alberi. Gli scimpanzé usano anche insiemi di attrezzi, due o più, in sequenze obbligate per un singolo scopo. Una popolazione del Gabon usa un insieme di 5 oggetti: un pestello, un punzone, uno per allargare, un raccoglitore e uno straccio per ricavare del miele. Questi attrezzi devono essere usati secondo un preciso ordine e questo è indice di un processo mentale. Un altro modo di usare gli attrezzi è in modo composto, due o più insieme e in modo complementare per ottenere uno scopo. Gli scimpanzé ad esempio usano pietre o mazze per rompere le noci su un’incudine di pietra o legno. Questo permette loro un cibo ad alto contenuto calorico con poca energia e rischio. A Bossou, Guinea, gli scimpanzé usano in continuazione martello e incudine di pietra. Un attrezzo composto è la spugna di foglie fresche compresse in una massa assorbente che permette di estrarre l’acqua da fori altrimenti non accessibili. Un altro esempio è una pietra a cuneo che serve per livellare un’incudine di pietra. Infine per preparare la loro piattaforma per dormire, le grandi scimmie interallacciano rami, ramoscelli, foglie per creare una stuoia e anche un cuscino. Gli scimpanzé modificano spesso i materiali grezzi come le pietre per creare forme diverse e molti manufatti sono stati raccolti, catalogati e datati nei musei per distinguerli da quelli dei primi uomini dell’industria di Oldowan di 2,6 milioni di anni fa. I bonobo e i gorilla non usano invece attrezzi e questo è strano perché dagli studi di laboratorio si dimostra che la loro intelligenza è comparabile a quella degli scimpanzé. Gli orangutan hanno molti degli attributi degli scimpanzé e usano attrezzi, ma vivono nelle foreste e questo riduce le loro espressioni tecniche, gli scimpanzé, infatti, usano attrezzi quando sono a terra. Fra gli altri animali, i fringuelli picchi delle Galapagos, la lontra marina della California e l’avvoltoio egiziano sono specialisti nell’uso di un singolo attrezzo. Fra gli uccelli il corvo della Caledonia è il migliore, sia libero sia in cattività, costruisce attrezzi solo per scopi alimentari ed è la sola specie di corvidi con queste capacità. Con il passare del tempo, la deforestazione e la caccia di frodo fanno ridurre il numero degli scimpanzé e con il loro sterminio si perderà la loro eredità tecnologica che non potrà essere più recuperata. Non dobbiamo permettere la loro estinzione.
Science, 7 May 2010, Vol. 328, pg. 680 – Ann Gibbons – Nelle grotte di Monte Carmelo, vicino a Haifa, Israele, 100000 anni fa, vivevano gli uomini moderni e, circa 80000 anni fa arrivarono i Neandertal, che fuggivano il freddo dell’Europa, e le due specie sono vissute insieme. Ci si chiede se si sono frequentati e accoppiati. I dati archeologici sono ambigui sia in Medio Oriente sia in Europa. Molti pensano che gli uomini moderni venuti dall’Africa abbiano rimpiazzato i Neandertal senza o con occasionali accoppiamenti e, dalle antiche ossa, non si sono avute prove genetiche di un interscambio di geni. Ora un team internazionale di ricercatori presenta un’analisi dettagliata con una prima bozza di genoma dei Neandertal che include più di 3 miliardi di nucleotidi tratti dalle ossa di tre donne Neandertal vissute in Croazia 38000 anni fa. Paragonando la bozza del genoma Neandertal con quello completo di 5 uomini viventi dell’Europa e dell’Asia, si è trovato che hanno in comune fra l’1% e il 4% del loro DNA nucleare, ma lo stesso non si verifica con gli Africani. Questo dimostra che l’incrocio è avvenuto in Europa e i popoli che vivono fuori dall’Africa hanno ereditato una piccola ma significativa parte di DNA di questa specie estinta che così vive in alcuni di noi. Il team ha usato il DNA dei Neandertal per trovare anche i geni che ci hanno resi moderni identificando le regioni del nostro genoma che sono cambiate da quando i nostri antenati e i Neandertal hanno cominciato a divergere fra 270000 e 440000 anni fa. Il team ha trovato interessanti differenze nei geni che interessano il metabolismo, la pelle, lo scheletro e le facoltà cognitive. La scoperta dell’incrocio fra le due specie ha sorpreso. Neandertal e uomini moderni sono vissuti insieme in Europa fra 30000 e 45000 anni fa e, in Medio Oriente, meno di 80000 anni fa, ma non c’è segno d’incroci nel DNA mitocondriale (mDNA). Per evidenziare l’incrocio, il team ha ricavato il genoma dei Neandertal dalle ossa di tre femmine vissute in Croazia fra 30000 e 44000 anni fa. Lo hanno paragonato poi con quello degli scimpanzé per vedere quali varianti erano primitive e quindi con quello di uomini viventi di razze diverse, i San del Sud Africa, i Papua Nuova Guinea, i Cinesi Han e i Francesi dell’Europa. Il team ha misurato la prossimità dei Neandertal con i moderni usando il polimorfismo dei nucleotidi (SNP) e ha provato la maggiore vicinanza con europei e asiatici rispetto agli africani, quindi essi si sono incrociati con gli antenati degli europei e degli asiatici e non degli africani. Infine il genetista Rasmus Nielsen, dell’università di California (UC), ha distinto il genoma umano in segmenti antichi che precedono il tempo in cui è nata la specie moderna, circa 200000 anni fa. Prima di ricevere le sequenze di DNA dei Neandertal, egli ha identificato 13 regioni genetiche molto variabili provenienti da antiche popolazioni arcaiche africane e 10 di queste si ritrovano nel genoma dei Neandertal. L’origine delle varianti degli uomini moderni dai Neandertal viene probabilmente da un piccolo gruppo di Neandertal venuto a contatto con un gruppo di moderni. Questo scenario si adatta con i fossili e le attrezzature coeve alle grotte della regione di Israele di circa 80000 anni fa, dove già si trovavano i moderni e dove si sono sovrapposti per almeno 10000 anni. I dati genomici non supportano invece l’incrocio nei luoghi e le date che sembravano più probabili, fra i 45000 e i30000 anni fa, in Europa e in Francia. Si sa ora che gli incroci erano biologicamente possibili, ma non sono stati molto frequenti, ci saranno stati degli impedimenti, forse barriere culturali. Il genoma dei Neandertal aiuta ora i ricercatori nel trovare i geni che si sono evoluti di recente dopo la divergenza dai Neandertal. Si sono trovate 78 sostituzioni di nucleotidi che su 3 miliardi di basi e 300000 anni è una frazione minima. Alcune mutazioni sono interessanti come i geni che codificano importanti proteine per guarire le ferite. Vi sono 15 regioni che contengono da uno a dodici geni. La regione più grande è quella del cromosoma 2 e contiene il gene THADA e che è associata al diabete di tipo 2. Gli studi potranno offrire spunti per spiegare anche i motivi dell’estinzione dei Neandertal. In realtà il mistero non è sul perché essi siano spariti, ma perché noi moderni abbiamo avuto tanto successo genetico e cercare di scoprire quali sono le differenze funzionali fra i due genomi.