laboratorio evoluzione Marcello Sala L’UOMO NERO [Guido Barbujani, L’invenzione delle razze, Bompiani 2008]

Chi sono gli antenati? ecc. il bis-bisnonno e la bis-bisnonna il bisnonno e la bisnonna il nonno e la nonna il padre e la madre

Quanti antenati ha ciascuno di noi alla prima generazione? 2: padre e madre Quanti alla seconda generazione? 4: due nonni materni e due paterni Quanti alla decima generazione? Aumentando di 2 volte a ogni generazione 1 x2x2… per 10 volte  2 10 = 1024 Se due generazioni distano circa 25 anni quanti antenati 1000 anni fa? 1000/25 = 40  2 40 =  Miliardi Ma oggi vivono sulla Terra solo 6 Miliardi di uomini 

Come è possibile che più si va indietro nel tempo più sono gli uomini che risultano presenti sulla Terra? Quelli conteggiati sono antenati virtuali e non persone diverse Quanti nonni ha il Sig. X? 4 E quanti la Sig.ra Y 4 Se X e Y sono cugini, quanti nonni hanno in tutto? 6 I matrimoni tra parenti riducono il numero di antenati

tanto più quanto più stretta è la parentela come accade quando la popolazione è poco numerosa Quanto più si va indietro nel tempo  tanto meno numerose sono le popolazioni umane  tanto più comuni sono gli antenati ovvero ci sono pochi antenati comuni a tanti più individui

L’ antenato comune di tutti gli uomini di oggi ( anni fa) Perché nero?

Come si fa a ricostruire la storia? Dalla collocazione nello spazio e nel tempo delle diverse forme e culture umane Partendo da quali elementi concreti? - distribuzione geografica delle lingue attuali - distribuzione geografica dei DNA attuali - documentazioni archeologiche (oggetti culturali) - documentazioni paleontologiche: fossili (ossa) e mummie Come si fa a ricostruire le forme del corpo dalle ossa? L’anatomia identifica relazioni tra forma delle ossa e forma del sistema muscolare e tra questo e gli altri organi

Tre teorie sull’origine dell’umanità attuale ( ▪ = H. Neanderthalensis)

Somiglianze tra uomini recenti e fossili della stessa area geografica  continuità generazionale regionale  Teoria di Coon: 1 Milione di anni fa popolazioni di H. erectus si diversificarono su base geografica (continenti) Da ogni ceppo di H. erectus si sono evolute razze di H. sapiens diverse per ogni continente In Europa l’H. Neanderthalensis è un anello intermedio Solo negli ultimi secoli le popolazioni si sono molto mescolate complicando il quadro

Obiezioni? - Non è possibile che evoluzioni indipendenti da popolazioni di H. erectus abbiano tutte come uguale esito H. sapiens - In un milione di anni evoluzioni indipendenti danno origine a specie diverse e non a razze diverse In Israele in siti vicini sono stati trovati fossili di Neanderthal e di sapiens Quando sono stati datati è risultato che risalgono i sapiens a anni fa i Neanderthal a anni fa Che cosa se ne può dedurre? Si può escludere che i Neanderthal siano antenati dei sapiens

Somiglianze tra uomini recenti e fossili della stessa area geografica  continuità generazionale regionale  Teoria multiregionale: Differenziazione iniziale ed evoluzione su linee parallele su base geografica ma… linee non indipendenti per via di migrazioni I Neanderthal sono antenati dei sapiens

È stata esaminata una vasta collezione di crani antichi e moderni dell’Asia dell’Est e Sud-Est zone da cui avrebbero avuto origine le popolazioni asiatiche e australiane È risultato che le popolazioni antiche assomigliano per metà dei caratteri più a quelle moderne della stessa zona per metà più a quelle moderne dell’altra zona Che cosa se ne può dedurre? L’ipotesi della continuità generazionale regionale non è confermata

Studiando più di 100 regioni del DNA in campioni di individui di popolazioni di diversi continenti la variabilità genetica totale dell’umanità è: per il 5% tra popolazioni dello stesso continente per il 10% tra popolazioni di continenti diversi (razze?) per l’85% interna alle popolazioni Che cosa se ne può ricavare in relazione all’ipotesi multiregionale? Se le popolazioni di continenti diversi si sono evolute separatamente per centinaia di migliaia di anni ciascuna ha avuto tempo di accumulare un suo particolare insieme di mutazioni  la variabilità tra loro dovrebbe essere molto più forte

Non esistono fuori dall’Africa fossili con caratteristiche intermedie tra erectus e sapiens In tutti i continenti o forme arcaiche o forme moderne che cosa ci dice questo?  Teoria out of Africa: anni fa una nuova specie H. sapiens si differenzia dal ceppo di H. ergaster in Africa e da lì si diffonde in tutti i continenti sostituendo le popolazioni preesistenti di H. erectus e in Europa di H. Neanderthalensis Il tempo di evoluzione del sapiens in aree separate è troppo breve perché si differenzino delle razze su base geografica

È stato raccolto un vasto repertorio di misure scheletriche in reperti dai a anni fa provenienti da Africa, EstEuropa, OvestEuropa, Asia Si sono eseguiti calcoli statistici per verificare se le somiglianze e le differenze tra queste misure fossero più compatibili con l’ipotesi che a)la popolazione arcaica di ogni regione è ancestrale rispetto a quella recente della stessa regione b) le popolazioni arcaiche dell’Africa o del Medio Oriente sono ancestrali rispetto a tutte popolazioni moderne L’ipotesi b) ha probabilità molto più alta Quindi…? La teoria multiregionale è da scartare in favore di quella dell’origine africana recente

quanto DNA diverso? max 0,1 max 0,1%

Se si studia la distribuzione geografica delle varianti (alleli) di un gene si ottiene in generale massimo di diversità in Africa (la diversità genetica tra due boscimani è 5 volte superiore a quella tra un europeo e un aborigeno australiano) minimo in America e Oceania in Europa e Asia situazione intermedia in alcune popolazioni isolate (geograficamente o linguisticamente) caratteristiche eccentriche 

Colori = varianti genetiche nelle popolazioni umane dati da analisi del DNA mitocondriale Quale storia suggeriscono questi dati?

Con la migrazione la variazione diminuisce: perché? Se a migrare è un piccolo gruppo di individui, parte della variazione della popolazione di partenza va persa per deriva genetica

Con il trascorrere del tempo tra popolazioni separate si accumulano differenze genetiche Le popolazioni africane sono più diverse tra loro le popolazioni di America e Oceania sono meno diverse: che cosa ci dice questo? Le popolazioni africane si sono separate da più tempo le altre più recentemente

Dunque perché l’antenato comune degli uomini d’oggi è nero? I primi Homo sapiens vivevano nell’Africa orientale sono gli antenati comuni di tutti gli Homo sapiens che hanno vissuto e che oggi vivono sulla Terra

Ulteriori dati nuova ipotesi: l’ondata parte dall’Africa e si diffonde portando con sé una nuova cultura (simbolica)

Solo nell’ultima colonizzazione del Nord Europa si evolve il carattere “pelle bianca”

Quale vantaggio evolutivo ci sarebbe nell’avere pelle chiara? Favorisce l’assorbimento delle radiazioni solari necessarie alla produzione della vitamina D indispensabile per lo sviluppo delle ossa (assorbimento del Calcio) Ma la pelle chiara protegge meno dalle scottature e dai tumori della pelle: e allora? Vantaggio e svantaggio dipendono dall’ambiente: Quale la causa del cambiamento evolutivo pelle scura  chiara? la migrazione da ambienti più esposti a ambienti meno esposti alla radiazione solare ambiente con scarsità di radiazione (Nord Europa)  prevale il vantaggio dell’assorbimento (pelle chiara) ambiente con un eccesso di radiazione solare (Africa Eq.)  prevale il vantaggio della difesa (pelle scura)

Un cacciatore raccoglitore vissuto anni fa vicino a La Braña-Arintero in Spagna aveva occhi chiari ma pelle scura Come si fa a saperlo? Analisi del genoma in confronto con europei attuali: geni noti per determinare la colorazione della pelle sono presenti in varianti simili a quelle degli africani Che cosa se ne può dedurre? Il carattere ‘pelle chiara’ non si era ancora evoluto attraverso il processo di “selezione naturale”

Ma la pelle chiara non è un carattere vantaggioso dove è minore esposizione alla radiazione solare che rende possibile la sintesi di vitamina D? I cacciatori assorbivano la vitamina D direttamente dalla carne che mangiavano Con il successivo sviluppo dell’agricoltura i cereali sostituiscono massicciamente la carne nella dieta rendendo necessario la sintesi di vitamina D nell’organismo Dall’analisi genica si sa che l’uomo di La Braña-Arintero non era in grado di digerire il latte e derivati...

Dell’intera popolazione umana solo il 35% superati i 7-8 anni di età mantiene la capacità di digerire il latte: a cosa è dovuta questa capacità? Grazie a una mutazione genetica si mantiene in funzione l’enzima che “digerisce” il lattosio (lattasi) Questa caratteristica si trova nelle popolazioni di Europa, Africa occidentale, Asia meridionale: perché? Per deriva genetica e selezione favorevole di un carattere ereditario comparso in Europa circa 7500 anni fa e successivamente ma in modo indipendente nelle altre zone geografiche

Le ossa degli animali allevati negli insediamenti mediorientali ed europei mostrano che i vitelli erano macellati prima dell’anno di età, anziché una volta raggiunto il peso massimo: perché, dal momento che in questo modo la quantità di carne ottenuta era minore? Le vacche potevano essere munte per tempi più lunghi Cosa se ne deduce? Il latte più della carne era la ragione dell’allevamento  potevano digerire il latte In insediamenti in Anatolia databili a anni fa rinvenute tracce di grassi del latte su cocci: il più antico strumento per la caseificazione (per separare la cagliata dal siero): come è possibile dal momento che la mutazione per la lattasi avviene 1000 anni dopo? Rispetto al latte fresco i latticini contengono concentrazioni molto inferiori (tollerabili) di lattosio

Perché la pastorizia si è originata proprio nelle aree di diffusione della mutazione per la lattasi? L’allevamento costituì un contesto culturale in cui quel carattere biologico ereditario era vantaggioso (si stima un aumento di fertilità del 19%) La mutazione ha potuto diffondersi solo grazie...? al vantaggio che forniva ai portatori l’unico modo per cui il vantaggio poteva manifestarsi era che...? i portatori avessero a disposizione riserve di latte fresco Quale rapporto tra evoluzione biologica e culturale? Un cambiamento culturale ha generato una pressione selettiva che ha causato un’evoluzione biologica per selezione naturale

Seguendo l’onda migratoria verso nord i portatori dell’allele mutante per la lattasi arrivarono in Scandinavia e nelle Isole Britanniche dove oggi il 90% della popolazione tollera il lattosio: perché questo successo straordinario? In regioni fredde i prodotti caseari si conservavano meglio e più a lungo ottima protezione contro carestie, raccolti sfortunati annate climaticamente avverse