Adamo fa litigare gli scienziati.
Fra gli antropologi vi è completo accordo sull’origine più antica dell’uomo, che compare in Africa orientale e meridionale circa due milioni e mezzo di anni fa. Vi è anche accordo sul fatto che poco meno di due milioni di anni fa questi uomini assai arcaici si diffusero dall’Africa all’Asia e all’Europa.
Vi è invece un’accesa discussione sull’origine dell’uomo moderno. Un’ipotesi, detta “multiregionale” e dovuta soprattutto all’antropologo americano M. H. Wolpoff, propone che tutti gli uomini che vivevano centomila anni fa nel Vecchio Mondo abbiano partecipato alla genesi dell’umanità di oggi, differenziandosi fin dall’inizio nei tipi che oggi conosciamo. Molti altri antropologi ritengono invece che tutti gli uomini moderni discendano da una piccola popolazione che viveva in Africa orientale circa centomila anni fa, che da lì si estese prima al resto dell’Africa, poi negli ultimi 50.000-60.000 anni circa a tutto il resto del mondo.
La genetica, specie attraverso lo studio del Dna, ha finora dato ragione alla seconda ipotesi. Prima di tutto, fino a circa quarantamila anni fa in Europa si trovavano solo i Neandertal, che in breve tempo furono sostituiti da uomini moderni, chiaramente distinguibili per la morfologia ossea, di provenienza africana. L’analisi del Dna di tre Neandertal fossili ha mostrato che sono assai diversi da quelli degli uomini viventi oggi. Anche la somiglianza asserita da Wolpoff tra morfologia cranica di uomini arcaici trovati in Cina e i cinesi moderni è stata dimostrata inaccettabile. Inoltre, le ricerche genetiche hanno dimostrato che il cromosoma Y di tutti i maschi finora esaminati discende da un solo cromosoma Y di origine africana. Non si può escludere, naturalmente, che sopravviva qualche discendente diretto di uomini arcaici, ma finora non è stato trovato.
Dodicimila cromosomi Y di popolazioni dell’Asia orientale rivelano una chiara discendenza dal Continente nero.
L’inizio dello studio sistematico dell’evoluzione umana col metodo genetico si può datare al 1963, quando all’Università di Pavia Cavalli-Sforza ed Edwards costruiscono il primo albero evolutivo delle popolazioni umane viventi, utilizzando i dati genetici disponibili al tempo. Era un tentativo ambizioso, che fu presentato al Congresso Internazionale di Genetica tenutosi all’Aia in quell’anno. I dati a disposizione erano pochi, appena sufficienti per creare un albero in prima approssimazione. Le ricerche successive hanno però largamente confermato i risultati di allora.
Si era lavorato sui geni allora conosciuti, come quelli di sistemi di gruppi sanguigni quali ABO e Rh, di cui molti oggi hanno sentito parlare perché sono importanti nelle trasfusioni. Erano disponibili dati su quindici popolazioni, tre per continente. Misurando le frequenze percentuali dei vari tipi di geni in ogni popolazione si poté ricostruire un albero evolutivo basato sulle somiglianze fra di esse, mettendo prima vicine le popolazioni geneticamente più simili, poi più lontane quelle meno simili. La ricostruzione fu eseguita, al calcolatore, applicando formule matematiche.
L’ipotesi da controllare era se tutte le popolazioni umane abbiano avuto origine da un’unica popolazione ancestrale, da cui si sono differenziate nel corso del tempo. Se una popolazione si separa da un’altra e non vi sono scambi fra loro dopo la separazione, le forze evolutive inducono un processo di divergenza fra esse, che genera tante più differenze quanto più lunga è stata la separazione nel tempo.
Allora non si sapeva nulla di quel che ci si sarebbe dovuto attendere, ma i risultati sembrarono ragionevoli, perché le popolazioni di uno stesso continente tendevano a restare insieme nell’albero, e perché l’albero così costruito si sviluppava dall’Africa all’Europa e all’Asia, e da questa all’Oceania e all’America, disegnando la carta geografica del mondo e suggerendo i percorsi lungo i quali poteva essere stato popolato.
Negli anni successivi vennero studiate molte altre popolazioni e nuovi geni. Gli alberi via via ottenuti continuavano a dare però risultati molto simili. Non si sapeva quale fosse stata la vera storia dell’umanità, e la somiglianza degli alberi con la mappa geografica del mondo lasciava aperta la porta a un’altra interpretazione: che la somiglianza tra due popolazioni dipendesse da quanto erano vicine geograficamente, perché quanto più erano vicine, tanto più facilmente potevano scambiarsi individui per migrazione reciproca. Poteva essere stata la geografia, non la storia, a dettare le somiglianze che emergevano dai dati?
Tutto divenne più chiaro quando invece di studiare i geni, analizzando le proteine da essi prodotte, divenne possibile studiare direttamente il Dna che la produce. Il Dna è il patrimonio genetico di ogni individuo. E’ responsabile della sua genesi, ed è molto più ricco di informazioni delle proteine. Fu possibile allora sostituire l’albero delle popolazioni con una genealogia di individuo rappresentati dal loro Dna.
Fu nel 1981 che cominciò l’analisi delle variazioni del Dna, e nel 1987, a Berkerley, Allan Wilson produsse un albero genetico di 135 individui di tutto il mondo usando il Dna presente nei mitocondri, orfanelli cellulari che vengono trasmessi solo dalla madre ai figli e si ritrovano in tutte le cellule. Questo non era più un albero di popolazioni, ciascuna composta di molti individui diversi, ma una vera propria genealogia di individui singoli, tutti risalenti a una sola antenata comune, cui si poteva anche assegnare una data di nascita.
I mitocondri ci raccontano la genealogia delle donne, perché sono trasmessi per linea femminile, ma vi è un altro cromosoma che invece si trasmette solo da padre a figlio e racchiude la storia della discendenza paterna. A differenza dei mitocondri, si trova con tutti gli altri cromosomi nel nucleo della cellula. E’ detto Y e determina il sesso maschile. A questo punto, dal cromosoma Y ci si attendeva un interessante parallelo, che avrebbe potuto confermare quello che dicono i mitocondri, ma anche mostrarci differenze.
Abbiamo dovuto attendere a lungo, perché è stato assai difficile trovare varianti genetiche nel cromosoma Y. Una variante genetica è la conseguenza di una mutazione, cioè di un cambiamento nel Dna. Il Dna è un filamento fatto di nucleotidi uno attaccato all’altro, che possono essere solo di quattro tipi, chiamati con la lettera iniziale del loro nome chimici, A, C, T o G. La sequenza dei nucleotidi sui cromosomi è diversa in ogni individuo. Siamo tutti infatti un po’ diversi uno dall’altro.
La vita è possibile perché gli organismi viventi sanno fabbricare Dna identici ai propri e passargli ai figli, cosicché i figli sono estremamente simili ai genitori (con la complicazione che per ogni loro carattere ereditario possono essere simili all’uno o all’altro genitore, o a un complicato miscuglio dei due). Il Dna dei figli è una copia esatta di quello dei genitori, con rarissime eccezioni: se un nucleotide particolare cambia nel passaggio da genitore a figlio, avviene appunto una mutazione. Si può vedere la mutazione come un errore casuale: se il genitore ha, in uno dei suoi tre miliardi di nucleotidi, quello A, può darsi che un figlio abbia G (oppure un altro dei due, T o C). per dare un’idea della sua frequenza, la mutazione avviene in media in uno su trenta milioni di nucleotidi per generazione.
Nella maggior parte dei casi, queste mutazioni non hanno alcun effetto apprezzabile, ma possono a volte provocare una malattia genetica. Molto più raramente, possono essere anche vantaggiose per chi le porta. Che l’effetto della mutazione sia insignificante, patologico o benefico, il tipo mutato nel figlio viene da lui trasmesso a tutti i futuri discendenti.
Nel caso di mitocondri e del cromosoma Y c’è una semplificazione importante: i figli sono identici solo a uno dei due genitori, alla madre per i mitocondri e al padre per il cromosoma Y. Si può quindi ricostruire una genealogia di madre in madre, o di padre in padre, e seguire i cambiamenti avvenuti a ogni passo. Ma le mutazioni del cromosoma Y sono rare, 10-100 volte più rare che nei mitocondri. Questo fa sì che le genealogie dei mitocondri siano più incerte, perché nel volgere dei millenni possono essere intervenute altre mutazioni, che cancellano mutazioni già avvenute o le ripropongono in un’altra parte della genealogia, creando confusione. Il grande numero di mutazioni caratteristico dei mitocondri è insomma una fonte importante di rumore casuale. Questo non avviene che assai più di rado per il cromosoma Y, per cui da un lato le genealogie dell’Y sono molto più sicure, dall’altro si fa più fatica a individuare varianti.
Molti hanno cercato mutazioni dell’Y, senza mai trovare quelle più desiderabili, più rare ma più sicure, che coinvolgono un solo nucleoide. Applicandoci con grande pazienza, nel 1994 a Standford abbiamo trovato la prima. Poi Peter Inderhill e Peter Oefner, due diretti collaboratori di Luca Cavallo-Sforza, hanno inventato un nuovo apparecchio che permette di individuarle rapidamente. E’ così che il laboratorio di Standford ha potuto produrre una ricchissima genealogia del cromosoma Y, basata su 116 tipi genetici diversi osservati in 1.062 individui provenienti da tutto il mondo, grazie a 218 mutazioni scoperte, con l’eccezione di una sola, nel nostro laboratorio. Questa genealogia mondiale è stata pubblicata in forma molto sintetica l’anno scorso dalla rivista Nature Genetics. Un articolo appena comparso sul periodico inglese Annuals of Human Genetics ne dà una interpretazione storico-geografica dettagliata. La storia che è uscita dai dati mostra come l’uomo moderno ha occupato il mondo. E’ una storia che ha avuto inizio circa 100.000 anni fa da una piccola popolazione dell’Africa orientale, di cui faceva parte l’antenato che portava il cromosoma Y da cui sono discesi i cromosomi Y di tutti gli uomini di oggi.
Si potrebbe parlare di Adamo, così come si parlava di Eva mitocondriade al tempo del lavoro di Allan Wilson, ma si darebbe l’impressione sbagliata che in qualche momento della storia sia vissuto un uomo solo. La realtà è che di ogni segmento di Dna esiste sempre, a un certo punto dell’evoluzione, un unico esemplare, da cui sono discesi tutti quelli esistenti oggi, perché gli altri segmenti suoi contemporanei sono andati perduti per mancanza di discendenti, dovuta a ragioni casuali.
Quest’unico antenato comune, fra l’altro, non era vissuto all’epoca in cui questa piccola popolazione iniziò ad espandersi, ma probabilmente molto tempo prima. Dall’Africa orientale, l’espansione ha raggiunto il resto dell’Africa fra i 100.000 e i 50.000 anni fa, poi è stata seguita da migrazioni verso il continente più vicino, l’Asia. Come suggeriscono questi numeri arrotondati, le date sono approssimative. Probabilmente, questi nomadi hanno in parte seguito la costa asiatica, procedendo verso Arabia, India, Sudest asiatico, e proseguendo di qui per Nuova Guinea e Australia, usando imbarcazioni primitive per traversare i numerosi tratti di mare. Di qui l’uomo si è spinto anche verso la costa della Cina, raggiungendo abbastanza presto il Giappone. Un’altra grande espansione ha portato dal Nordest dell’Africa verso l’interno dell’Asia occidentale, probabilmente attraverso il Medio Oriente. Dall’Asia centrale si è diretta a occidente verso l’Europa, a Nord verso la Siberia, e attraverso lo stretto di Bering ha raggiunto più tardi e in diverse ondate l’America. Ciascuna di queste espansioni ha impiegato alcune decine di migliaia di anni.
Vi sono buoni motivi per ipotizzare che gli africano che colonizzarono prima il resto dell’Africa, poi con migrazioni successive l’Asia e da questa gli altri tre continenti, fossero bruni di pelle. Questo è vero infatti di tutti gli africani più arcaici (o meglio, dei loro discendenti viventi oggi) e della maggior parte degli uomini oggi viventi. La pelle nera, più scura, dev’essersi formata nel resto dell’Africa, e in altre regioni del mondo più vicine all’equatore, in un periodo successivo, come protezione dall’eccesso di radiazione ultravioletta. Il colore bianco della pelle si formò invece, specie in Europa del Nord, negli ultimi decimila anni, come adattamento alla nuova alimentazione con cereali prodotti attraverso l’agricoltura. I cereali mancano di vitamina D, e questo può provocare rachitismo anche grave. La pelle bianca permette l’ingresso degli ultravioletti solari sotto la cute e la produzione di vitamina D a partire da un precursore che i cereali contengono.
Cosa stimolò questa popolazione africana a espandersi? Probabilmente il fatto che in essa avvennero gli ultimi tocchi allo sviluppo del carattere che più differenzia l’uomo dagli altri animali, il linguaggio. La comunicazione assai perfezionata che divenne così possibile non è la sola caratteristica che avvantaggiò i nomadi, perché nella produzione di strumenti vi furono altre manifestazioni di una tecnologia più avanzata. Fu però probabilmente la più importante.
Un articolo pubblicato l’11 maggio su Scienze, firmato da 23 ricercatori diretti da Li Jin, un bravissimo ricercatore cinese che ha fatto parte del nostro gruppo di Standford, riporta i risultati della ricerca svolta su ben 12.000 cromosomi Y nella parte orientale dell’Asia, ove si dovrebbero trovare, secondo i multiregionalisti, i discendenti di quegli antichi uomini asiatici. Tutti i 12.000 cromosomi osservati discendono chiaramente dalla stessa popolazione africana che ha dato origine a tutti gli altri uomini viventi. Questa genealogia, ricostruita usando i cromosomi Y, è finora la prova diretta più forte contro l’ipotesi di una partecipazione di uomini asiatici arcaici al patrimonio genetico dell’uomo moderno. Se l’ipotesi multiregionale fosse vera, si sarebbero dovuti trovare in Asia orientale cromosomi Y profondamente diversi da quelli che invece si sono trovati lì come in tutto il resto del mondo.
Ricercatori australiani hanno recentemente affermato di aver trovato, in un solo fossile datato a circa 60.000 anni fa in Australia, un individuo il cui Dna è diverso da quello di altri fossili australiani più recenti, e diverso da qualunque altro individuo vivente. Se questi dati saranno confermati, si potrebbe trattare di un uomo arcaico che non lasciato discendenti (o, se ve ne sono, non sono ancora stati trovati, ma sono probabilmente molto rari). Così pure, in Europa, si è visto che l’uomo di Neandertal, scomparso tra 40.000 a 30.000 anni fa, è esso pure diverso dagli uomini viventi oggi, Europei compresi, confermando che tutti gli individuo viventi finora studiati sono discendenti di quella piccola popolazione africana che, partita dall’Africa orientale, si è moltiplicata e si è sparsa in poche decine di migliaia di anni in tutto il mondo.
Autore: Luca e Francesco Cavalli-Sforza
Fonte:Il Sole – 24 Ore del 20 maggio 2001