Chi erano gli antenati umani conosciuti come Denisovani?

I Denisovans o Ominini Denisova sono una specie estinta o sottospecie di esseri umani del genere Homo. In attesa del suo status tassonomico, attualmente trasporta nomi di specie o sottospecie temporanee Homo denisovaHomo altaiensis , Homo sapiens denisova , Homo sp. Altai . Nel 2010, gli scienziati hanno annunciato la scoperta di un frammento di osso di dito non datato di una femmina giovane trovata nella grotta di Denisova nelle montagne Altai in Siberia , una grotta che è stata anche abitata da uomini di Neanderthal e umani moderni . Il DNA mitocondriale mtDNA dell’osso del dito ha mostrato che era geneticamente distinto dai Neanderthal e dagli umani moderni. Il genoma nucleare di questo esemplare ha suggerito che i Denisovani condividevano un’origine comune con i Neanderthal, che andavano dalla Siberia all’Asia sudorientale e che vivevano tra gli antenati di alcuni moderni esseri umani, con circa il 3% -5% del DNA di melanesiani e aborigeni australiani e circa il 6% di papuasi provenienti da Denisovans. Diversi esemplari supplementari dalla Grotta Denisova sono stati successivamente scoperti e caratterizzati, come è stato un singolo esemplare dalla Baishiya Karst Cave sul Plateau tibetano in Cina .

Un paragone con il genoma di un Neanderthal della grotta di Denisova ha rivelato l’incrocio locale con il DNA locale di Neanderthal che rappresenta il 17% del genoma di Denisovan e l’evidenza di incroci con un antico lignaggio umano non ancora identificato mentre un inatteso divario di mtDNA tra Denisovans è stato rilevato.

Denisovans
L’evoluzione e la diffusione di Denisovans rispetto a un uomo di Neanderthal , Homo heidelbergensis e Homo erectus

Si stima che il lignaggio che si è sviluppato in Denisovans e Neanderthal si sia separato dal lignaggio che si è sviluppato in Homo sapiens ” anatomicamente moderno ” da circa 600.000 a 744.000 anni fa. In seguito Denisovans e Neanderthal si sono significativamente differenziati geneticamente da sole 300 generazioni. Diversi tipi di umani, tra cui Denisovani, Neanderthal e ibridi correlati , potrebbero essersi abitati nella grotta di Denisova in Siberia per migliaia di anni, ma non è chiaro se abbiano mai co-abitato nella grotta. Denisovani possono essersi incrociati con gli uomini moderni inNuova Guinea di recente 15.000 anni fa.

La scoperta

Una grotta alle pendici dei Monti Altai (in Siberia) già nota per aver restituito al mondo l’unico fossile finora noto dell’Uomo di Denisova, è ora un po’ meno misteriosa grazie a due nuovi studi, che affrontano il problema della datazione dei suoi reperti. Il sito archeologico è uno dei luoghi più significativi per comprendere l’evoluzione delle specie vicine alla nostra.

denisoviani
La mandibola trovata nell’altopiano del Tibet (Dongju Zhang, Università di Lanzhou)

Poco più di dieci anni fa, nella caverna vennero alla luce i resti frammentari di un nostro “cugino” fino ad allora sconosciuto, ribattezzato, appunto, Uomo di Denisova. Successive analisi del suo DNA stabilirono che si trattava di un ramo evolutivo vicino a quello dei Neanderthal, che ha lasciato tracce nel genoma di alcune popolazioni del Pacifico.

Studi genetici hanno confermato che i Denisoviani si incrociarono più volte con i Neanderthal, gli unici altri occupanti certi della caverna siberiana, e che entrambi si accoppiarono anche con i sapiens. Infine, un anno fa, una scoperta sorprendente: in questa stessa grotta è stato ritrovato un frammento osseo appartenente a una bambina con madre Neanderthal e padre denisoviano, prova fossile di una “prima generazione” interspecie.

Tuttavia, capire con precisione chi e quando abbia abitato nella caverna, conosciuta e studiata da quattro decenni, è un’impresa complessa. Per esempio si può supporre, ma non è certo, che l’Homo sapiens sia passato di qui. L’analisi di un femore in un altro sito della Siberia meridionale fa pensare sia appartenuto a un sapiens vissuto nella regione circa 45 mila anni fa, e alcuni artefatti rinvenuti nella grotta, di fattura “moderna”, potrebbero essere attribuibili alla nostra specie.

denisoviani
Questa è la ricostruzione di una ragazza di 40.000 anni fa. Si chiama Denisovan, cugina stretta di Neanderthal. Visse nel sud-est asiatico e molte dalle isole del Pacifico portano i suoi geni

I reperti nella caverna sono però molto deperiti e in molti casi ancora da studiare, senza contare che anche la datazione risulta problematica. L’età di gran parte dei resti supera i limiti delle analisi al radiocarbonio, che arrivano a circa 50 mila anni fa. Inoltre, i sedimenti in cui i reperti si trovano sono stati disturbati da attività animali (calpestio, buche) e da numerosi cicli di congelamento e disgelo che hanno rimescolato la stratificazione e spinto i reperti in livelli non corrispondenti alla loro reale datazione. Tentare di stabilirne l’età affidandosi al suolo circostante e agli elementi da questo trattenuti può quindi trarre in errore.

Nei due nuovi studi pubblicati su Nature, due gruppi di archeologi hanno utilizzato due approcci diversi per datare i fossili di ominidi e i sedimenti della caverna.

Prima ipotesi di datazione. Il primo gruppo guidato da Katerina Douka, del Max Planck Institute for the Science of Human History di Jena, Germania, ha ottenuto 50 datazioni di reperti e utensili modificati da una delle specie nella grotta (di quale, non si è capito), utilizzando la tecnica del radiocarbonio. Alcuni reperti, come punte di osso o ciondoli ottenuti da denti animali, sono i più antichi dell’Eurasia settenrionale e risalgono a 49 mila-43 mila anni fa. Il team ha analizzato inoltre più di 2000 frammenti ossei ritrovati nella caverna, identificandone tre come di ominide. Uno di questi aveva DNA mitocondriale compatibile con quello di Neanderthal.

Le analisi genetiche si sono concentrate sulle piccole modificazioni che il DNA di ogni specie subisce nel tempo: poiché gli intervalli di alcuni di queste mutazioni sono noti, si riesce da questi a stabilire, a grandi linee, l’età dei reperti. La conclusione di questa prima ricerca è che il più antico fossile di Denisova nella grotta potrebbe avere circa 195 mila anni, e il più recente, tra i 76 mila e i 52 mila anni. Tutti i fossili di Neanderthal così come l’ibrido Neanderthal-denisoviano sarebbero invece collocabili tra i 140 mila e gli 80 mila anni fa.

Seconda ipotesi di datazione. Il secondo gruppo guidato da Zenobia Jacobs, del’Università di Wollongong, Australia, si è concentrato sull’analisi non dei fossili, ma degli strati di materiale delle tre camere della grotta, che ha studiato con una tecnica detta luminescenza stimolata otticamente (che rivela quando alcuni minerali contenuti nei vari strati hanno visto per l’ultima volta la luce).

Poiché gli elementi analizzati erano diversi, questa analisi ha dato risultati un po’ differenti, ma non in contraddizione rispetto a quelli del primo studio. Ha stabilito che i denisoviani occuparono la caverna a partire da almeno 287 mila anni fa e fino a 55 mila anni fa. La presenza dei Neanderthal sarebbe iniziata attorno ai 193 mila anni fa e terminata circa 97 mila anni fa. Entrambi gli studi raccontano, quindi, di una lunga presenza denisoviana intervallata da una più breve comparsa dei Neanderthal.

Il secondo gruppo di scienziati ha anche tentato una ricostruzione dell’ambiente abitato dai Denisoviani, attraverso l’analisi dei resti di piccoli vertebrati e di piante trovati nella grotta. Ha concluso che l’habitat esterno era probabilmente un fitto bosco nei periodi più caldi, e una steppa in quelli più freddi. Tutte informazioni non conclusive, ma estremamente utili per comprendere la vita degli antichi abitanti del misterioso sito.

Filogenesi
Filogenesi semplificata della specie Homo sapiens

Anatomia

Poco si sa delle precise caratteristiche anatomiche dei Denisovani, dal momento che gli unici resti fisici scoperti finora sono l’osso del dito , due denti da cui è stato raccolto materiale genetico, un osso del dito del piede e una parte dell’osso mascellare, L’osso a dito singolo era insolitamente ampio e robusto, ben al di fuori della variazione osservata nelle persone moderne. Apparteneva a una femmina, indicando che i Denisovani erano estremamente robusti, forse simili per la costruzione ai Neanderthal. Il dente non condivide le caratteristiche morfologiche derivate osservate nei denti umani di Neanderthal o moderni. Una caratterizzazione morfologica iniziale del toe bone ha portato a suggerire che potrebbe appartenere a un individuo ibrido neandertaliano-denisante, ma questo non è stato confermato mediante il sequenziamento del DNA genomico dal campione.

La mandibola Xiahe e i suoi denti erano “molto robusti “, un tratto che condivide con i molari della grotta di Denisova. Mostra anche somiglianze morfologiche con alcuni fossili dell’Asia orientale successivi come Penghu 1. 

Alcuni risultati più vecchi possono o non possono appartenere alla linea di Denisovan. Questi includono i teschi di Dali e Maba e un numero di resti frammentari dall’Asia. L’Asia non è ben mappata per quanto riguarda l’evoluzione umana, e le scoperte di cui sopra possono rappresentare un gruppo di “Neanderthal asiatici”.

Denisovan Gene
Il gene chiamato in onore delle controparti asiatiche di Neanderthal è più comune oggi in Vietnam, Borneo e Cina. Ha una presenza modesta in altri continenti.

Analisi del DNA mitocondriale

Il DNA mitocondriale (mtDNA) dall’osso delle dita scoperto nella grotta di Denisova differisce da quello degli uomini moderni di 385 basi ( nucleotidi ) su circa 16.500, mentre la differenza tra l’uomo moderno e Neanderthal è di circa 202 basi. Al contrario, la differenza tra gli scimpanzé e gli esseri umani moderni è di circa 1.462 coppie base di mtDNA. Ciò ha suggerito un periodo di divergenza circa un milione di anni fa. Il DMD dengioviano più divergente è stato interpretato come prova di mescolanza tra Denisovani e una popolazione arcaica sconosciuta. Gli studi suggeriscono che una popolazione correlata agli esseri umani moderni ha contribuito con il mtDNA al lignaggio di Neanderthal, ma non ai genomi mitocondriali di Denisovan ancora sequenziati. Ha suggerito che la specie potrebbe essere Homo heidelbergensis, ma quella specie ora è generalmente considerata come troppo strettamente correlata ai Neanderthal. Che fosse anche un intromettimento simile all’Homo erectus nei Denisovani circa 53.000 anni fa, responsabile del mtDNA anomalo-divergente è stato anche proposto.

L’mtDNA di un dente mostrava un’elevata somiglianza con quella del dito, indicando che appartenevano alla stessa popolazione. Da un secondo dente, è stata recuperata una sequenza di mtDNA che ha mostrato un numero inaspettatamente ampio di differenze genetiche rispetto a quello riscontrato nell’altro dente e nel dito, suggerendo un alto grado di diversità del mtDNA. Questi due individui della stessa caverna hanno mostrato più diversità di quanto si sia visto nei campioni di Neanderthal di tutta l’Eurasia, e sono stati diversi dagli umani moderni di diversi continenti. 

CARTA: Genomi DNA-Neanderthal e Denisovan, geni Neandertaliani nell’uomo, incrocio di Neandertal (Sottotitoli in italiano)

Analisi del genoma nucleare

L’isolamento e il sequenziamento del DNA nucleare dall’osso delle dita di Denisova hanno rivelato un grado inusuale di conservazione del DNA con solo contaminazione di basso livello, consentendo un sequenziamento genomico quasi completo e un confronto dettagliato con i genomi di Neanderthal e gli esseri umani moderni. Nonostante l’apparente divergenza della loro sequenza mitocondriale, la popolazione di Denisova condivide un ramo comune con i Neanderthal, con una divisione più lontana dal lignaggio che conduce agli umani moderni africani. Si stima che le sequenze di Denisovan e di Neanderthal si siano discostate circa 640.000 anni fa, con la divergenza del ramo che conduce a questi gruppi dagli africani moderni che risalgono a circa 800.000 anni fa. Gli autori dello studio hanno ipotizzato che l’anomale DMD dengioverso-divergente derivasse o dalla persistenza di un antico lignaggio del mtDNA epurato dagli altri rami dell’umanità attraverso la deriva genetica o da un’introgressione da un lignaggio più anziano di ominidi.

La sequenza mtDNA del femore di un Homo heidelbergensis di 400.000 anni dalla grotta Sima de los Huesos in Spagna è stata trovata correlata a quella di Neanderthal e Denisovans, ma più vicina a quest’ultima. L’analisi delle sequenze di DNA nucleare da due campioni ha mostrato che erano più strettamente legati ai Neanderthal piuttosto che ai Denisovans, tuttavia uno di questi campioni aveva anche il mtDNA associato a Denisovan. Gli autori degli studi affermarono che il mtDNA trovato in questi esemplari rappresenta una sequenza arcaica indicativa della parentela di Neanderthal con Denisovans che fu successivamente persa negli uomini di Neanderthal a causa della sostituzione con una sequenza moderna-umana.

Epigenetica

Un’analisi dei processi di degradazione naturale del DNA antico, che differisce tra citosine metilate e non metilate , ha fornito informazioni sull’epigenetica di Denisovan e di Neanderthal . Poiché i cambiamenti nella metilazione della citosina sono correlati con la regolazione genica, le mappe complete sulla metilazione del DNA hanno permesso una valutazione dell’attività genica in tutto il genoma di Denisovan , rispetto a quella dell’uomo moderno e dell’uomo di Neanderthal. Sono stati identificati circa 200 geni che mostrano distinti schemi regolatori in Denisovans

 

Riferimenti e approfondimenti

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  9. Felton, Bruce R (8 agosto 2018). “Lo studio del genoma di Neanderthal rivela l’etnia dell’Homo sapiens diviso tra 744.000 anni fa, un enorme divario nella documentazione sui fossili” . AncientNews.net . Estratto il 23 agosto 2018 .
  10. Marshall, Michael (5 aprile 2014). “Relazioni di mistero”. New Scientist . 222 (2963): 34-38.
  11.  Zimmer, Carl (30 gennaio 2019). “Soffitti alti e una vista incantevole: la grotta di Denisova era la patria di un ramo perso dell’umanità – I misteriosi Denisovani potrebbero aver occupato una grotta in quella che oggi è la Siberia per più di 250.000 anni” . Il New York Times . Estratto il 31 gennaio 2019 .

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