Antropologia e Antropologia molecolare

Antropologia

La comparsa dell’uomo sulla terra è frutto dell’evoluzione biologica (processo casuale, non caotico).

Il primo reperto appartenente alla nostra storia evolutiva fu riconosciuto nel 1856 (a Feldhofer, Germania),

si trattava del cranio dell’uomo di Neanderthal (Homo neanderthalensis). Esso presentava una calotta

cranica schiacciata e non a cupola ed un toro sopraorbitario estremamente pronunciato. Secondo alcuni si

trattava di un soldato di Napoleone, che presentava gambe piuttosto arcuate derivanti da una vita passata

a cavallo). Secondo altri si trattava di un uomo moderno che soffriva di rachitismo; tuttavia le ossa

rachitiche sono sottili e porose mentre le ossa appartenenti a questo reperto non lo erano. Questo è un

tema ricorrente negli antichi studi antropologici: strutture differenti da quelle odierne molto spesso

venivano definite come risultato di patologie senza tenere in considerazione l’idea che si potesse trattare di

reperti estremamente antichi e, in quanto tali, differenti da quelli odierni.

Questo reperto nel ’64 fu definito Homo neanderthalensis.

Darwin inserì l’uomo nell’ordine dei Primati. I nostri antenati sono inseriti nella superfamiglia Hominoidea

nella quale troviamo le scimmie antropomorfe. Al contrario di ciò che si sente spesso dire, noi non

discendiamo dalle scimmie. Abbiamo condiviso con lo scimpanzé un antenato comune più recente che con

qualsiasi altro animale; per questo l’uomo si trova nell’ordine dei primati.

L’uomo appartiene alla famiglia Hominidae, più precisamente alla sottofamiglia Homininae.

Intorno a 6 milioni di anni fa in Africa si separò la linea umana da quella dello scimpanzé. 4 milioni e mezzo

di anni fa compaiono gli australopiteci che, circa 2 milioni e mezzo di anni fa si separarono in due linee

evolutive: il gene parantropi (Parantropus) e il gene Homo. 2 milioni di anni fa l’Homo ergaster esce

dall’Africa e colonizza Asia e Europa.

Sahelanthropus tchadensis appartiene a circa 7 milioni di anni fa ma è stato tolto dalla famiglia degli

ominidi in quanto la divergenza evolutiva tra uomo e scimpanzé è successiva alla datazione dei reperti

appartenenti a S. tchadensis.

Anche la storia evolutiva della nostra specie avviene in Africa, circa 200.000 anni fa.

Modelli evolutivi. Evoluzione non vuol dire progresso ma cambiamento.

• Modello di evoluzione lineare antenato scimmiesco, subendo una serie di mutazioni, è diventato

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l’Homo sapiens. Si tratta di un modello evolutivo errato e superato.

• Modello di cespuglio evolutivo non c’è un’evoluzione lineare ma, appunto, a cespuglio; nello

→

stesso periodo si sono andate a trovare nello stesso posto specie differenti.

Cosa ci ha reso Hominini? I piedi e non il cervello, ovvero l’evoluzione di uno stato parzialmente eretto e di

un’andatura bipede. L’evoluzione di quest’ultima non è avvenuta nella Savana ma in un ambiente forestale

e ciò è supportato da prove morfologiche e prove ecologiche.

Homo floresiensis, così detto in quanto fu trovato sull’isola di Flores, comparve circa 100.000 – 60.000 anni

fa. Presenta una capacità cranica si 417 cc, nettamente inferiore alla capacità cranica media dell’Homo

sapiens (1350 cc; siamo la specie che ha la capacità cranica relativa maggiore). Ciò dimostra che non fu lo

sviluppo del cervello a permettere l’inizio della nostra specie.

H. floresiensis fu ritrovato con attrezzi litici assai avanzati e un tale livello di produzione era stato

tradizionalmente associato all’Homo sapiens; per questo inizialmente si penso che l’Homo floresiensis fosse

un Homo sapiens microcefalo (NB. Ancora una volta la diversità fu associata ad una patologia), tuttavia con

la scoperta di altri fossili l’ipotesi fu esclusa.

L’Homo floresiensis, inoltre, presentava una statura molto bassa; ciò fu spiegato con due teorie:

- Nanismo insulare. In posti con poche risorse alimentari l’organismo si è man mano rimpicciolito,

richiedendo così meno cibo per il suo sostentamento.

- H. floresiensis è successivo all’H. ergaster ed è migrato fuori dall’Africa. Questa teoria è più

probabile.

Prima del periodo Darwiniano si pensava che la nascita del mondo risalisse al 4004 e che la creazione

dell’uomo avvenne nel 28 ottobre 4004, alle 9:00 del 6° giorno.

Alla fine del XVIII secolo Buffon disse che la vita era presumibilmente iniziata 75 mila anni fa.

Attualmente è chiaro che la terra nasce 4,5 miliardi di anni fa.

Inizialmente si pensava che la nostra storia evolutiva risalisse al cretaceo, oggi con l’ausilio della biologia

molecolare si è scoperto che i Primati sono comparsi sulla terra 90 milioni di anni fa (in un periodo in cui

erano ancora presenti i dinosauri). I primi primati erano piccoli 20 cm e presentavano una coda, si erano

adattati ad una vita arboricora e notturna. Tuttavia, l’affermazione dei Primati avviene circa 6 milioni di

anni fa, durante Plicocene, Micocene, Paleocene.

Cronologia geologica.

Vi sono due principali metodologie di datazione:

• Datazione relativa: datazione di un fossile in relazione ad un altro, indicando se è più recente o

precedente quest’ultimo.

- Metodo del fluoro. È basato sull’analisi del contenuto di Fluoro nelle ossa; più tempo un osso

rimane nel terreno più fluoro verrà assorbito. Si tratta di un metodo applicabile solo a reperti che

provengono dallo stesso sito in quanto la quantità di fluoro contenuta nel terreno differisce da area

ad area.

- Datazione biostratigrafica. Metodo di datazione basato sull’analisi della stratificazione del terreno:

un fossile che si trova in uno strato inferiore ad un altro è generalmente più antico di quest’ultimo.

Si utilizzano dei fossili guida, ovvero animali che si situano sempre in precisi strati della terra, per

verificare se vi sono state alterazioni della stratificazione del suolo (come ad esempio faglie).

Applicando il metodo del fluoro è stato studiato il fossile conosciuto come reperto di Pitdown,

trovato agli inizi del ‘900 in Inghilterra (Sussex). Questo fossile presentava una capacità cranica

elevata, un cranio tondo ma un mascellare scimmiesco; i ricercatori pensarono di aver trovato

l’anello di congiunzione tra le scimmie antropomorfe e l’uomo moderno. Circa a metà del 1900 si

scoprì, mediante la tecnica del fluoro, che si trattava di un falso: i ricarcatori hanno applicato

questa tecnica al cranio ed al mascellare e scoprirono che il cranio era di un sapiens e il mascellare

di un’antropomorfa (orango). Inoltre, i denti erano stati dipinti con una soluzione di cromo per

renderli giallognoli.

Il concetto di anello mancante in biologia non esiste più, gli individui non sono passati da una forma

antenato ad una forma moderna mediante una forma intermedia ma tutti hanno condiviso antenati

comune; non esiste un anello mancante, esiste un progenitore, dal quale si sono evolute le forme

figlie in modo indipendente e parallelo.

• Datazione assoluta: determinazione dell’età di appartenenza di un fossile.

- Metodi radiometrici. Basati sul decadimento degli isotopi radioattivi instabili di alcuni elementi (ex.

C ; gli isotopi stabili del carbonio possono essere utilizzati invece per ricostruire la paleodieta). Gli

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atomi di alcuni elementi non sono stabili in natura ma vanno incontro ad un processo spontaneo di

trasformazioni, detto disintegrazione radioattiva, per il quale il nucleo atomico si spezza e viene

emessa una certa quantità di energia sotto forma di radiazioni. Per datare è necessario conoscere il

tempo di dimezzamento, ovvero il tempo che impiega la metà degli atomi di un isotopo a decadere

nonché il tempo necessario per passare da 100 atomi padri a 50 padri e 50 figli. Lo strumento usato

per valutare l’età radiometriche è lo spettrometro di massa, una macchina in grado di contare gli

atomi presenti nella sostanza ed il loro numero di massa. Ci sono elementi che decadono in pochi

giorni come il Radon, altri hanno periodi di dimezzamento più lunghi.

I raggi cosmici, quando vengono a contatto con l’atmosfera, producono dei neutroni che vanno ad

interagire con l’azoto atmosferico e producono il C . Questo carbonio radioattivo entra nella

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rotazione terrestre, interagisce con l’ossigeno per formare anidride carbonica (generalmente

formata da C e ossigeno). Il rapporto tra C e C è costante sia nell’atmosfera che negli organismi

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(l’anidride carbonica è assorbita dalle piante e queste sono mangiate dagli erbivori che a loro volta

sono mangiati dagli onnivori; il rapporto viene mantenuto così costante non solo nell’atmosfera ma

anche negli organismi). Quando un individuo muore, il C ha un decadimento in C con tempi di

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dimezzamento di 5730 anni; per cui analizzando la quantità di C presente in un reperto e

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confrontandola con i valori di C negli organismi viventi, è possibile comprendere quanti anni sono

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passati dalla sua morte (se presenta il 25% del C di un individuo vivente, sono passati 5730 x 2

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anni in quanto dopo 5732 anni solo il 50% degli atomi di C sono diventati C ).

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- Dendrocronologia. Conteggio degli anelli di accrescimento dei tronchi delle piante.

- Paleomagnetismo. Alcuni tipi di roccia presentano minerali magnetici (ex. Ossidi di ferro) che

tendono ad orientare la loro magnetizzazione secondo la direzione del campo magnetico terreste

esistente al momento della formazione delle stesse. Attualmente il campo magnetico è rivolto

verso il polo nord (direzione normale) ma non è sempre stato così; nel corso degli anni il campo

magnetico si è invertito più volte. Verificando l’orientazione dei minerali magnetici delle rocce è

possibile comprendere in quale periodo il minerale si colloca.

Visti i limiti delle tecniche singole, per datare con relativa certezza un reperto è dunque utile utilizzare i due

metodi di datazione, relativa e assoluta in modo incrociato.

Caratteristiche anatomo-morfologiche tra sapiens e scimmie

antropomorfe.

Le modificazioni che sono indicative di un individuo con un’andatura bipede ed una stazione eretta sono a

livello del cranio (neurocranio o scatola cranica, rappresentato dalle ossa che contengono il cervello e lo

splancnocranio, rappresentato dalle ossa del massiccio facciale) e del postcranio (porzione dalla testa in

giù).

Modificazioni a livello craniale. La modificazione più importante che indica che un esemplare ha stazione

eretta e andatura bipede è la posizione del foramen magnum o foro occipitale, posto negli individui bipedi

al centro della base del cranio per permettere alla testa di essere perfettamente in equilibrio sulla colonna

vertebrale ed ha la funzione di collegare il midollo spinale col cervello. Un quadrupede invece presenta il

forame magno spostato indietro. Durante l’acquisizione della stazione eretta e dell’andatura bipede il

forame magno ha iniziato a slittare in avanti, fino ad arrivare al centro della base del cranio.

Modificazioni a livello post-craniale. La colonna vertebrale nei bipedi presenta una conformazione a

doppia S, che conferisce una maggiore elasticità alla colonna durante la deambulazione. Inoltre,

analizzando il bacino, l’ala iliaca delle antropomorfe è lunga e stretta mentre quella degli ominini è bassa e

larga; negli ominini presenta questa conformazione perché deve aumentare la superficie ossea atta

all’attaccamento dei muscoli del grande gluteo che negli ominini devono essere molto più robusti per

mantenere il tronco dritto sulle gambe (le antropomorfe hanno un’andatura clinoide, ovvero camminano

appoggiando sulle nocche delle mani e non necessitano quindi di un grande gluteo sviluppato). Inoltre negli

ominini il bacino forma un catino per sorreggere i visceri durante la stazione eretta. Un’altra modificazione

importante avviene a livello del femore; negli ominini il femore e la testa del femore si allungano e

quest’ultima si va ad inserire attraverso l’acetabolo sul bacino. Inoltre i femori non hanno un andamento

parallelo (come avviene nelle antropomorfe) e convergono verso le ginocchia, per mantenere l’equilibrio

durante la stazione eretta. Un’altra modificazione è a livello del piede: le dita del piede diventano parallele

tra loro e l’alluce non è più divaricato, come avviene nelle antropomorfe (all’inizio della nostra storia

evolutiva, alcuni nostri antenati mantengono il pollice opponibile; questo poiché il bipedismo è nato in

ambiente forestale, quando ancora ci arrampicavamo sugli alberi per cui per un primo periodo vi sono

caratteristiche miste) inoltre il piede inizia ad assumere l’arco plantare (le antropomorfe camminano

appoggiando solo la parte esterna del piede).

Modificazioni non correlate all’andatura bipede ed alla stazione eretta.

Negli ominini rispetto alle scimmie antropomorfe esiste la presa di precisione (il pollice può toccare tutte le

dita della mano).

L’arco dentale nelle scimmie antropomorfe è a forma di “U”, ovvero i premolari e i molari sono disposti tra

di loro lungo due file parallele. Negli ominini l’arcata dentale ha una conformazione a “C”, ovvero premolari

e molari non sono posti su file parallele.

Nello scimpanzé e in generale in molti primati, vi è la presenza tra incisivi e canini di una fossetta, il

diastema, necessaria per l’alloggio dei canini che sono molto sviluppati. La presenza di diastema è anche

un’indicazione del fatto che una specie presenti un elevato livello di dimorfismo sessuale (maschio e

femmina hanno caratteristiche diverse; i sapiens e gli scimpanè sono a basso dimorfismo sessuale).

All’inizio della nostra storia evolutiva i nostri antenati erano caratterizzati da un alto livello di dimorfismo

sessuale.

Analisi antenati.

Per molto tempo i fossili dei nostri antenati furono trovati soltanto in Africa meridionale e in Africa

orientale, tuttavia nel 1945 è stata ritrovata in Chad (Africa centrale) una mandibola di un australopiteco;

con il ritrovamento di questa mandibola si è capito che la storia evolutiva degli ominini ha interessato tutta

l’Africa e non solo l’Africa meridionale e orientale.

Sahelanthropus tchadensis.

Nel 2002 dei ricercatori trovarono solo il cranio di Sahelanthropus tchadensis (uomo del sahel, nel Chad).

Esso presentava sia caratteri primitivi (che si trovavano anche nell’antenato precedente; esempio arcate

dentale ad U o capacità cranica piccola) che derivati (che presenta caratteristiche innovative rispetto

all’antenato comune con un’altra specie; esempio forame magno centrale).

Caratteristiche derivate:

- Foramen magnum centrale.

- Splancnocranio, ovvero il massiccio facciale, piatto (si parla di ortognatismo ma, avendo trovato un

solo esemplare, non si sa se il massiccio facciale è piatto in quanto tale o a causa di una

compressione del terreno sullo splancnocranio durante il processo di fossilizzazione; il prognatismo,

invece, indica un massiccio facciale che protende in avanti)

- Canini piccoli e assenza di diastema.

Ha un cranio lungo e stretto e un toro sopraorbitario spesso e continuo. Sulla volta del cranio presenta un

residuo di cresta sagittale (creste apicali e nucali), una struttura ossea che si trova lungo il piano sagittale

del cranio, necessaria per l’ancoraggio dei muscoli masticatori (molto sviluppati).

Questo fossile risale a 7 milioni di anni fa, per questo molto spesso viene definito Sahelpitecus tchadensis,

ovvero scimmia del Sahel. Esso non è un ominino, non si trova nella nostra linea evolutiva in quanto è

troppo antico (la divergenza dell’uomo dallo scimpanzé risale a 6 milioni di anni fa).

Il Sahelantropo è stato escluso dalla nostra linea evolutiva anche se era bipede. Ma ciò è spiegato dal fatto

che il bipedismo non è sorto soltanto una volta nel corso dell’evoluzione ma è sorto più volte; ancor prima

del sahelantropo, l’Oreopithecus bambolii (ritrovato in toscana, quando era un’isola al centro del

mediterraneo) presentava un’andatura bipede (femori moderni) seppur risalente a 8,5 milioni di anni fa.

Questo fossile presentava anche una presa di precisione. Esso era comparso in un’isola all’interno del

mediterraneo, per questo, essendo un evoluzione isolata in un ambiente insulare, il bipedismo non fu

mantenuto nell’evoluzione. Il bipedismo comparve nuovamente col sahelantropo e poi circa 6 milioni di

anni fa con gli ominini, per essere poi mantenuto nel tempo (l’evoluzione non ha una finalità).

Orrorin e Ardipithecus.

I nostri antenati più antichi presentano caratteristiche primitive e derivate legate sia alla conquista

dell’ambiente terreste (capacità di camminare dritti sugli arti inferiori), sia alla capacità di arrampicarsi sugli

alberi.

L’Orrorin tugenensis è stato ritrovato nel 2000 in Kenia ed è datato a circa 6 milioni di anni fa. È stata

ritrovata soprattutto la parte post-craniale e davvero poco del cranio.

• Il femore è molto moderno, con l’inclinazione caratteristica degli ominini e una testa del femore

molto sviluppata.

• La dentatura è però molto simile alle antropomorfe anche se lo smalto è piuttosto spesso (secondo

alcuni è considerato un carattere secondario, in quanto è presenta anche nei sapiens; tuttavia

alcuni non si trovano in accordo con questa tesi in quanto lo smalto spesso è presente anche in

molte antropomorfe). I molari sono molto piccoli (nel corso dell’ominazione si riducono di

dimensione i molari e si sviluppano gli incisivi; ciò è legato al tipo di alimentazione).

• Arti superiori lunghi e dita lunghe e ricurve. Vi sono dei caratteri misti tra il bipedismo e la vita

arboricora. Il rapporto arti &eg