Ibridazione. Neanderthal e Sapiens: due specie a confronto.

Salve a tutti.
Purtroppo quest'anno non ho partecipato alle discussioni in questo forum a causa di cambiamenti nella mia attivita' lavorativa che hanno ridotto a zero il mio tempo libero.

Vedo che i temi sull'origine della nostra specie suscitano ancora un grande interesse, specialmente in quest'ultimo periodo molto ricco di grosse scoperte in questo campo. Avendo finalmente un po' piu' di tempo libero in questo periodo, mi sono letto diversi articoli sull'argomento, incluso quello citato, e scrivo qui alcune mie note:

Il lungo dibattito sulla possibilita’ di incroci tra il Neanderthal e l’Homo sapiens deve essere inquadrato nelle teorie sull’origine della specie umana.
Mentre l’origine africana dell’uomo e’ un fatto universalmente accettato, non e’ ancora stato chiarito come l’uomo abbia colonizzato il resto del mondo. Esistono due diverse teorie , che hanno acceso spesso dibattiti anche polemici, ma che in realta’ non sono poi cosi’ incompatibili tra loro, come comunemente si crede.

La prima teoria (prima in senso cronologico) e’ stata formulata in ambito paleontologico ed e’ chiamata “multiregionale”. Secondo questa teoria, le specie umane originarie dell’Africa avrebbero colonizzato il resto del mondo in migrazioni successive e distanti nel tempo (e questo e’ ormai ben dimostrato dai ritrovamenti archeologici e paleontologici), ma l’uomo anatomicamente moderno, l’ultimo a emigrare dall’Africa, avrebbe originato i principali tipi umani moderni con una modalita’ regionale, incrociandosi con gli ominidi che avevano colonizzato precedentemente quelle stesse aree.

La seconda teoria, nata da studi di genetica molecolare e chiamata teoria della sostituzione o “out of Africa”, propone invece che l’uomo anatomicamente moderno, emigrato dall’Africa avrebbe colonizzato il resto del mondo senza incrociarsi con le specie umane arcaiche che lo avevano preceduto e che si sarebbero poi estinte. L’uomo moderno, H.sapiens, dotato di una grande prolificita’ ed intelligenza, ed una maggiore velocita’ evolutiva (derivata dalla sua alta prolificita’) , durante la sua espansione sulla Terra, si sarebbe poi differenziato rapidamente nei vari tipi umani moderni.

La teoria multiregionale e’ fondata su studi paleontologici che hanno evidenziato la presenza di caratteri anatomici arcaici regionali in resti di H.sapiens preistorici, come caratteri neanderthaliani in antichi uomini europei oppure la permanenza negli asiatici di caratteristiche di precedenti ominidi come l’uomo di Pechino, un tipo di H.erectus.

In seguito, con l’accumularsi di evidenze scientifiche sempre piu’ forti, la teoria “out of Africa” ha ottenuto una credibilita’ crescente, ed e’ oggi considerata la teoria di riferimento, mentre la teoria multiregionale ha perso gradualmente terreno.

In sintesi, le evidenze a favore della teoria “out of Africa” sono le seguenti:

1) Lo H.sapiens e’ una specie geneticamente molto omogenea, con una bassa variabilita’ genetica rispetto agli altri primati ed in generale, alle altre specie di mammiferi, in linea con una recente origine ed una rapida espansione.

2) Il DNA mitocondriale (mtDNA) umano, un mini-genoma indipendente situato nei mitocondri (organelli simili a batteri presenti nelle cellule) e trasmesso per via materna, ha una variabilita’ relativamente bassa, e la sua distribuzione regionale nel mondo e’ compatibile con una recente origine africana ed una espansione sovrapponibile con quella umana in linea con le evidenze archeologiche e paleontologiche.

3) Le evidenze del punto 2 sono sempre state confermate da un elevato numero di studi indipendenti sul mtDNA, sul cromosoma Y e piu’ recentemente sull’intero genoma.

4) La variabilita’ genetica umana e’ massima nelle popolazioni dell’Africa sub sahariana, e degrada con l’aumentare della distanza dall’Africa, fino ad un minimo nei nativi Americani.

Con il recente progresso delle tecnologie biologico-molecolari e’ stato possibile sequenziare DNA mitocondriale antico di reperti paleolitici di H.sapiens e Neanderthal. Il DNA mitocondriale di Neanderthal ha una variabilita’ diversa da quella rilevata nel H.sapiens, cioe’ ogni DNA mitocondriale di Neanderthal differisce da un qualunque DNA mitocondriale di H.sapiens piu’ che il DNA mitocondriale di due uomini presi a caso. I vari DNA mitocondriali neanderthaliani sequenziati finora, appartenenti ad individui distanziati nello spazio (dalle coste atlantiche dell'Iberia fino alla Russia) e nel tempo, sono risultati molto simili tra di loro. Quindi il DNA mitocondriale del Neanderthal e quello di H.sapiens appartengono a due gruppi ben distinti. Nessuna linea mitocondriale neanderthaliana e’ stata mai trovata in un uomo moderno, mentre DNA mitocondriali simili a quelli moderni sono stati rilevati in reperti paleolitici di H.sapiens Cro-Magnon risalenti a 25000 anni fa.

Queste evidenze, chiaramente, non supportano l’idea di incroci tra H.sapiens e Neanderthal. Gli ulteriori progressi tecnologici degli ultimi anni hanno pero’ portato a due risultati impensabili soltanto pochi anni fa:

il sequenziamento di circa l’80% del genoma di Neanderthal e del genoma di un nuovo ominide asiatico scoperto in Siberia, l’uomo di Denisova. Importante notare che quest’ultimo e’ la prima specie di ominide definita solo per via genetica, in quanto la scarsita’ dei suoi resti ossei non avrebbe mai permesso di dire alcunche’. L’uomo di Denisova e’ simile al Neanderthal, ma distinto da esso e risalente a 35000-50000 anni fa.

Studi genomici hanno evidenziato la presenza nei genomi degli uomini attuali eccetto gli africani sub-sahariani di una frazione di circa 2-5% di genoma di Neanderthal, e la presenza in alcune popolazioni dell’Estremo Oriente di segmenti conservati di genoma di Denisova.
Questi studi vengono fatti al computer, allineando le sequenze genomiche con appositi softwares ed andando a misurare la variabilita’ genetica nelle regioni corrispondenti. Essendo genomi umani, sono tutti molto simili tra loro ed hanno gli stessi geni. La variabilita’ genetica e’ l’insieme delle mutazioni trovate in un genoma. La maggior parte delle mutazioni si mantengono nel tempo e hanno una distribuzione regionale nelle popolazioni umane. Se in un genoma moderno viene rilevato un segmento che ha le stesse mutazioni dell’equivalente segmento di genoma di Neanderthal significa che quella frazione deriva necessariamente da un Neanderthal, in quanto, se il segmento ha una certa ampiezza, e’ estremamente improbabile che quelle mutazioni siano state riprodotte dal caso uguali a quelle del Neanderthal.

Queste scoperte indicano quindi evidenze di incroci tra il H.sapiens ed il Neanderthal o il Denisova?

Certamente si’, ma con alcune cautele. L’apporto di genoma di Neanderthal in quello di H.sapiens nei non-africani e’ lo stesso, sia negli Europei che nei Cinesi. Viceversa, non ci sono tracce di genoma di H.sapiens nel Neanderthal (come per il DNA mitocondriale, anche il genoma deriva da diversi individui separati nello spazio e nel tempo, appartenenti comunque al loro ultimo periodo, quando le tracce di interfertilizzazione dovrebbero essere state massime). Unitamente ai dati del DNA mitocondriale, queste evidenze indicherebbero che un apporto genetico deve essere avvenuto solo in un periodo iniziale dell’espansione del H.sapiens fuori dall’Africa, mentre non e’ stata certamente la regola durante il periodo della contemporanea presenza dei due tipi umani in Europa. Non possiamo dire nulla sulla natura di questa barriera riproduttiva. Potrebbe essere stata biologica, ma anche sociale o culturale.

Piacere di risentirvi a voi tutti!

Per quanto riguarda il tuo quesito, lama su, cioe' se l'incrocio sia avvenuto esclusivamente tra uomini Neanderthal e donne H.sapiens, e' una delle varie ipotesi che vengono fatte dopo la postilla "a meno che non si voglia ammettere...".

In realta' la questione e' parecchio piu' complessa. Come ben si puo' capire, siamo in una disciplina storica, che cioe' cerca di ricostruire avvenimenti lontani con informazioni pur sempre frammentarie.

Nel genoma degli Euroasiatici, ma non degli Africani subsahariani, si trovano tracce di genoma Neanderthal, mentre nel genoma di una parte degli Asiatici, oltre a questo si trovano anche tracce del genoma di Denisova.

Il fatto che le tracce di genoma Neanderthal siano equivalenti sia nel genoma degli Europei che nel genoma delle popolazioni dell'Estremo Oriente (dove il Neanderthal, fino a prova contraria, non e' mai esistito) e che nel genoma degli ultimi Neanderthal europei non ci siano tracce di genoma di H.sapiens, oltre ai dati del DNA mitocondriale, farebbe pensare ad un basso numero di incroci avvenuti dopo l'uscita dall'Africa dell'uomo anatomicamente moderno e prima della sua espansione verso l'Europa, l'Asia e l'Oceania.

Se si ipotizza un numero molto basso di incroci (ovviamente non puo' essere stato un singolo evento) non e' necessario introdurre ipotesi addizionali come incroci di soli uomini Neanderthal e donne H.sapiens. Un recente studio [1], ha calcolato con una simulazione al computer, che un livello di incroci minore del 2% sarebbe compatibile con i dati osservati sulle linee mitocondriali (che sarebbero state perse da entrambe le parti)

Inoltre, il fatto che queste tracce di genoma Neanderthal persistano nei genomi attuali degli Euroasiatici ( e lo stesso vale per il Denisova) farebbe pensare che queste regioni di genoma arcaico siano state selezionate. Questo fenomeno in genetica si chiama introgressione. Cioe' un limitato apporto genico in una data popolazione, verrebbe diluito fino a sparire se il materiale genetico introdotto fosse neutro (ed anche piu' rapidamente se fosse dannoso). Se invece conferisse una "fitness" darwiniana, verrebbe fissato.

Molto recentemente e' stato pubblicato un interessantissimo lavoro[2], che evidenzia che nelle regioni di genoma arcaico fissato negli Euroasiatici (Neanderthal in tutti e Denisova per una parte degli abitanti dell'Asia Orientale) si trovano importanti alleli HLA, geni del sistema di istocompatibilita', fondamentali per il sistema immunitario. Ricordo che un allele e' una diversa versione di un gene.
I geni HLA sono molto variabili e hanno molti alleli (cioe' versioni diverse nella popolazione). In pratica questo studio sostiene che lo H.sapiens avrebbe acquisito per introgressione alleli HLA dal Neanderthal e dal Denisova ottenendo una migliore capacita' di resistenza a (probabili) malattie infettive sconosciute in Africa ma presenti in Europa ed in Asia, beneficiando insomma dell'esperienza evolutiva del Neanderthal e del Denisova.

E' stato ipotizzato da alcuni studiosi, che forse questi limitati incroci siano avvenuti durante il primo periodo dell'uscita dall'Africa dell'uomo anatomicamente moderno, quando esso era ancora biologicamente molto piu' vicino al Neanderthal ed al Denisova. In seguito,
l'uomo anatomicamente moderno si sarebbe differenziato in una specie a parte, e non gli sarebbe stato piu' possibile incrociarsi con i suoi piu' antichi cugini. Alcuni recenti studi archeologici potrebbero, se confermati, retrodatare di quasi 50000 anni l'uscita dell'uomo moderno dall'Africa nella penisola arabica (allora lussureggiante) [3]. Questo potrebbe rendere l'ipotesi di cui sopra piu' plausibile


[1] Currat M and Excoffier L. Strong reproductive isolation between humans and Neanderthals inferred from observed patterns of introgression PNAS vol. 108 no. 37 15129-15134 (2011)

[2] Abi-Rached L. et al The Shaping of Modern Human Immune Systems by Multiregional Admixture with Archaic Humans
SCIENCE VOL 334 89-94 (2011)

[3] Armitage SJ et al. The Southern Route “Out of Africa”: Evidence for an Early Expansion of Modern Humans into Arabia
SCIENCE VOL 331 453-456 (2011)


A coloro che sono particolarmente interessati a questi argomenti, consiglio anche di leggere ogni tanto il blog scientifico (in inglese) di John Hawks, un antropologo molecolare americano di un notevole rilievo scientifico, professore associato di Antropologia all'Universita' del Wisconsin a Madison. John Hawks e' un acceso sostenitore della teoria multiregionale ed e' dotato di un forte senso critico.

http://johnhawks.net/weblog

Edited by Mario_A - 13/11/2011, 18:06

Ciao Claudio, piacere mio di discutere di nuovo con te su questi interessanti argomenti

Potrebbe essere stato possibile, ma credo sia molto improbabile, ed in ogni caso non dimostrabile. Anche l'annosa diatriba se il Neanderthal fosse una specie distinta dal H.sapiens, oppure una variante del H.sapiens credo sia destinata a non avere una risposta definitiva. Al momento non esiste la possibilita' di dedurre questa informazione dal genoma, pero' puo' darsi che avanzamenti futuri lo rendano possibile, non si puo' mai dire! Ricordo che solo pochi anni fa, quando ho letto la prima volta di un progetto sul genoma di Neanderthal credevo fosse uno scherzo!

Sarebbe molto utile se si riuscisse ad avere un genoma di H.sapiens paleolitico contemporaneo del Neanderthal. Questo potrebbe rivelarci molte cose interessanti sulle nostre origini. Con un po' di fortuna, ora che abbiamo la tecnologia, forse questo obbiettivo potrebbe essere raggiunto.

Ciao Usekar,

al momento ti posso dare solo una breve risposta

ho letto i tuoi links. Alcuni anni fa avevo letto parecchio sulla colonizzazione dell'America (e' un argomento che mi ha sempre interessato) sul quale si era discusso nel forum Archeologia Italiana. In breve:

Una mole notevole di studi genetici sugli Americani nativi ha dimostrato che essi hanno tutti una comune origine da un gruppo ristretto di Asiatici, che evidentemente hanno colonizzato l'America passando attraverso il corridoio della Beringia in un intervallo temporale compreso tra 12000-30000 anni fa. I dettagli sui tempi e le modalita' (migrazione singola o multipla e i percorsi fatti per scendere sul continente americano non sono ancora stati chiariti). Come correttamente hai scritto, la colonizzazione umana dell'America ha riguardato solo lo H. sapiens. Non sono mai stati rinvenuti altri tipi di uomo piu' arcaico nel continente Americano.

Non esistono prove di migrazioni di popoli dall'Africa o dall'Europa paleolitica. Ovviamente la mitologia mormone che vorrebbe nativi americani di origine ebraica non e' neppure da prendere in considerazione.

Per quanto riguarda Pedra Furada, ricordo che il problema fondamentale in quel caso non era tanto la datazione della carbonella con il metodo del radiocarbonio , quanto la dimostrazione che fosse un prodotto dell'attivita' umana.

Per quanto riguarda il problema degli uomini barbuti nell'America precolombiana, non me ne sono mai occupato, ed il problema, come lo formuli tu, mi giunge nuovo.
Innanzitutto non sono molto sicuro che gli Americani nativi siano completamente glabri. Essendo Asiatici non sono certamente pelosi, ma poiche' i Cinesi ed i Giapponesi possono avere baffi e barba, seppure piu' ridotti rispetto agli Europei, sei sicuro che gli Americani nativi siano completamente glabri?