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NEWS | Tra medicina e archeologia: Unife indaga sugli spostamenti dei Sapiens grazie all’analisi genetica di un batterio

Un recente studio pubblicato sulla rivista scientifica Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) ha come oggetto l’analisi del DNA di un batterio per ricostruire gli spostamenti dell’Homo Sapiens. Si tratta di uno studio realizzato da un team internazionale di scienziati, tra cui Silvia Ghirotto e Andrea Brunelli del Dipartimento di Scienze della Vita e Biotecnologie di Unife. Il batterio, l’Helicobacter pylori, è uno dei batteri più studiati in gastroenterologia, responsabile di alcuni casi di ulcera gastrica e di rari tumori allo stomaco. Grazie a questo studio, l’Helicobacter pylori, un parassita presente nello stomaco di due terzi della popolazione mondiale, potrebbe diventare anche insolito testimone della storia evolutiva dell’umanità. Il team di ricercatori è riuscito a studiare i processi evolutivi e demografici umani analizzando il DNA batterico di H. pylori. Unendo, così, la medicina e l’archeologia, Unife segue le orme di un batterio.

<<Il legame tra questo batterio e la nostra specie è molto antico>>, racconta Silvia Ghirotto, <<La prima infezione documentata infatti è avvenuta in Africa circa centomila anni fa, prima che i nostri antenati lasciassero il continente per colonizzare il resto del mondo. Il batterio è stato quindi presente nei nostri stomaci durante tutta la nostra storia evolutiva, e durante tutte le migrazioni e interazioni tra popolazioni che hanno visto protagonista la nostra specie. Come conseguenza di questa straordinaria e antica relazione fra ospite e parassita, abbiamo che la variabilità genetica del batterio riflette quella del suo ospite. La struttura e la diversità genetica di H. pylori, infatti, mima quella umana che si evidenzia studiando il nostro DNA>>.

Una ricerca d’eccezione: Unife sulle orme del batterio

Lo studio si basa sull’analisi di più di 500 campioni di Helicobacter pylori provenienti da biopsie gastriche di individui da 16 diverse popolazioni asiatiche e americane.

<<Sfruttare il DNA batterico come marcatore genetico della storia evolutiva umana>>, spiega Andrea Brunelli, <<oltre a essere affascinante, può rivelarsi fondamentale per la ricostruzione del nostro passato in tutte le quelle situazioni in cui il DNA umano non abbia un sufficiente potere risolutivo. Come nel caso dell’America, in cui la storia recente di conquista e migrazione dall’Europa e dall’Africa rende difficoltoso lo studio genetico dei processi evolutivi che hanno riguardato le popolazioni native>>.

Seguendo le orme di H.pylori, in questo studio, gli scienziati hanno dunque aggiunto importanti tasselli a due grandi migrazioni del passato, quelle che hanno portato i nostri antenati a popolare rispettivamente l’Asia e l’America circa 13000 anni fa. Informazioni preziose che sono in accordo con i dati raccolti fino a oggi con gli studi di archeologia. 

Unife indaga su batterio per ricostruire spostamenti Homo Sapiens
Variazione genetica del batterio in alcune popolazioni prese in esame (fonte PNAS)

 

Una nuova popolazione batterica?

<<Studiando le sequenze di H. pylori provenienti da popolazioni siberiane abbiamo notato come fossero diverse da qualsiasi altra popolazione batterica conosciuta fino a questo momento>>, spiega la prof.ssa Ghirotto. <<Ci siamo resi conto di aver identificato una popolazione nuova, che abbiamo chiamato hpSiberia. Tale popolazione ha un’origine recente, dovuta a fenomeni di mescolamento genetico tra due popolazioni batteriche differenti, una tipica dell’Asia Centrale, e l’altra del Sudest Asiatico. I nostri modelli statistici hanno evidenziato che tale fenomeno può essere accaduto durante l’ultima glaciazione, quando le popolazioni umane si sono ritirate in quelli che vengono chiamati “rifugi glaciali”, ristrette aree geografiche rimaste accessibili durante la glaciazione. Durante questo contatto tra diverse popolazioni è plausibilmente avvenuta la formazione di questa nuova popolazione batterica, che oggi è diffusa in tutta l’Asia Centrale e la Siberia>>.

Grafico illustrativo degli spostamenti e dell’evoluzione in base all’analisi di H. pylori (fonte PNAS)

Gli stessi modelli statistici sono poi stati applicati allo studio del processo di colonizzazione dell’America, evidenziando che le attuali popolazioni del Nord e Sud America derivano da un singolo processo di colonizzazione, avvenuto circa 13.000 anni fa, quando lo stretto di Bering era libero dai ghiacci e quindi poteva essere attraversato dall’uomo. <<Per la prima volta in questo studio sono stati applicati dei modelli statistici di inferenza demografica all’analisi del DNA di un parassita per studiare la storia evolutiva del suo ospite. Questo approccio potrà essere esteso ad altri sistemi biologici che coevolvono con la nostra specie, permettendo di fare chiarezza su aspetti cruciali che riguardano il nostro passato>>, conclude la professoressa Ghirotto.

 

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NEWS | Neonati oggi come 70mila anni fa, lo studio rivoluzionario sui Neanderthal

I Neanderthal iniziavano lo svezzamento dei loro neonati intorno al quinto o sesto mese d’età, un periodo del tutto simile a quanto avviene per l’uomo moderno. Ciò emerge dall’analisi di tre denti da latte appartenuti a bambini vissuti tra 70.000 e 45.000 anni fa nell’Italia nord-orientale, teatro di altre recenti scoperte sui Neanderthal.

I tempi dello svezzamento

Le linee di accrescimento sui tre denti digitalizzati

In modo simile a quanto avviene negli alberi, infatti, il processo di crescita dei denti produce delle linee di accrescimento dalle quali è possibile ottenere informazioni attraverso analisi istologiche. Combinando queste informazioni con i dati sulla composizione chimica, gli studiosi sono riusciti a stabilire che i bambini a cui sono appartenuti i denti hanno iniziato a mangiare cibo solido tra i cinque e i sei mesi d’età.

“Se facciamo un confronto con altri primati è molto probabile che l’alto livello di risorse energetiche richiesto per il processo di crescita del cervello umano porti alla necessità di una precoce introduzione di cibi solidi nella dieta dei neonati” Federico Lugli, ricercatore dell’Università di Bologna e co-autore dello studio

Neanderthal e Sapiens, non così diversi

Queste nuove informazioni permettono di escludere che il numero ridotto della popolazione dei Neanderthal potesse essere legato a tempi di svezzamento più lunghi rispetto a quelli dell’Homo Sapiens.

“I risultati di questo studio mostrano che i Neanderthal e l’Homo Sapiens condividono una richiesta energetica simile nel corso della prima infanzia e un simile ritmo di crescita. Questi elementi suggeriscono che i neonati di Neanderthal dovevano avere un peso simile a quello dei nostri neonati: ciò indicherebbe anche una simile storia gestazionale, un simile processo di sviluppo nelle prime fasi di vita e forse anche un possibile intervallo tra le gravidanze più breve di quanto si è pensato finora” Stefano Benazzi, professore dell’Università di Bologna, tra i coordinatori dello studio

I Neanderthal non erano, poi, grandi viaggiatori…

Insieme alle informazioni sulla dieta e sul processo di crescita dei bambini, l’analisi dei reperti ha permesso di ottenere anche indicazioni sugli spostamenti dei gruppi di Neanderthal che abitavano tra le attuali provincie di Vicenza e Verona presso il Riparo del Broion.

L’analisi degli isotopi dello stronzio presenti nei denti studiati indica, infatti, che questi bambini hanno passato gran parte del tempo nelle vicinanze del loro luogo di origine: un comportamento che denota una mentalità moderna, collegata probabilmente ad un utilizzo attento delle risorse che avevano a disposizione in quella ricca regione, nonostante l’abbassamento generalizzato delle temperature in quel periodo.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista PNAS con il titolo Early life of Neanderthals. Vi hanno partecipato studiosi di diversi enti ed istituti: Università di Bologna, University of Kent (Regno Unito), Goethe University Frankfurt (Germania), Università di Ferrara, Università di Modena e Reggio Emilia, Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria (IGAG–CNR), Centro Internazionale di Fisica Teorica “Abdus Salam”, Università di Firenze, Sapienza Università di Roma, Natural History Museum of London (Regno Unito).