Evoluzione dell’uomo: nuovi dati e nuove ipotesi

1. Evoluzione dell’uomo: nuovi dati e nuove ipotesi David Caramelli Dipartimento di Biologia Evoluzionistica Laboratori di Antropologia, Unità di Antropologia Molecolare e Paleogenetica, Università di Firenze david.caramelli@unifi.it

2. Dal fossile alla molecola

4. G 16230 T 16234 T 16262 A 16263b A 16256 G 16258 A 16244 PRIMER H PRIMER L

5. 0 0 0 0 0 2 3 7 8 9 3 7 8 6 3 Referencia GTTCTTTCATGGGGAAGCAGATTTGGGTACCACCCAAGTATTGACTCACCCATCAACAACCGCTATGTATT Feldhofer 1 ..............G........................................G..............C Mezmaiskaya ..............................C....... Vindija 75 ..............G........................................G............... Feldhofer 2 ..............G........................................G............... Vindija 80 ..............G........................................G............... 11 11 1 1 1 1 1 00 11 2 3 4 5 5 78 12 9 9 8 4 6 Referencia TCGTACATTACTGCCAGCCACCATGAATATTGTACGGTACCATAAATACTTGACCACCTGTAGTACATAAA Feldhofer 1 .............TT..TT................A.........T........T.....C.......... Mezmaiskaya ...................................A.........T........T.......A........ Vindija 75 ...................................A.........T........T.....C.......... Feldhofer 2 ...................................A.........T........T.....C.......... Vindija 80 ...................................A.........T........T.....C.......... 1 11 1 2 2 2 2 6 88 8 0 2 3 3 9 23 9 9 3 0 4 Referencia AACCCAATCCACATCAAAACCCCCTCCCCATGCTTACAAGCAAGTACAGCAATCAACCCTCAACTATCACA Feldhofer 1 ....T.............C.....C...................C.............T......G...T. Mezmaiskaya ....T............CC.....C...................C.............T......G...T. Vindija 75 ....T............CC.....C...................C.............T......G...T. Feldhofer 2 ....T............CC.....C...................C.............T......G...T. Vindija 80 ....T............CC.....C...................C.............T......G...T. 2 2 2 2 2 2 2 4 5 5 6 6 7 9 4 6 8 2 3b 8 9 Referencia CATCAACTGCAACTCCAAAGCCACCCCT_CACCCACTAGGATACCAACAAACCTACCCACCCTTAACAGTA Feldhofer 1 ........A...........A.G...T.A..............T....................G...... Mezmaiskaya ........A...........A.....T.A..............T....................G...... Vindija 75 ........A...........A.G...T.A..............T....................G...... Feldhofer 2 ........A...........A.....T.A..............T....................G...... Vindija 80 ........A...........A.G...T.A..............T....................G...... 3 3 3 3 1 2 4 6 1 0 4 2 Referencia CATAGTACATAAAGCCATTTACCGTACATAGCACATTACAGTCAAATCCCTTCTCGTCCCCATGGATGACC Feldhofer 1 .....C........T.........................................C.............. Mezmaiskaya .....C........T.......................T.................C.............. Vindija 75 .....C........T.........................................C.............. Feldhofer 2 .....C........T.........................................C.............. Vindija 80 .....C........T.........................................C.............. 4 0 0 Referencia CCCCTCAGATAGGGGTCCCTTGAC Feldhofer 1 .......................T Mezmaiskaya ....................... Vindija 75 .. Feldhofer2 .. Vindija 80 ..

7. Che cosa è un genoma antico? DNA estratto da organismi non più viventi, ma anche DNA recuperato da contesti particolari es mozzicone di sigarette tracce di sangue, peli etc Quindi è più corretto chiamare DNA degradato piuttosto che antico

8. Tempo Diagenesi DNA antico Frammentato Degradato

9. DNA antico

10. H. sapiens H. heidelbergensis 0 100.000 ybp H. floresiensis H. erectus H. neanderthalensis H. antecessor 1 P. boisei P. robustus Au. rudolfensis Au. habilis 2 H. ergaster Au. garhi Au. bahrelghazali P. aethiopicus 3 Au. africanus Au. afarensis K. platyops 4 Ar. ramidus Au. anamensis Anatomically modern Homo Ar. kadabba 5 Pre-modern Homo Transitional hominins 6 O. tugenensis Megadont archaic hominins Archaic hominins 7 S. tchadensis Possible and probable early hominins 8 Millions of Years Ago

11. Homo floresiensis Homo sapiens Homo neandertalensis Homo erectus Homo heidelbergensis

12. Homo heidelbergensis Homo floresiensis Homo erectus

13. Homo sapiens Homo neandertalensis

14. ENGIS MEZMAISKAYA VINDIJA EL SIDRÓN DOVE VIVEVANO THE NEANDERTAL WORLD (250,000 - 28,000 YBP) LESSINI

15. Il loro scheletro

16. Culture • Social Unit • Consisted of extended family members • Took care of the sick and injured • Mostly lived inside caves • Like humans… • Knew how to use fire • Constructed complex temporary structures for shelter when migrating • Skinned animals • Lacked art

17. Burials • 1st known hominids to bury dead • Was it a ritual or simply to avoid attracting scavengers? • Sites contain multiple individuals • Usually inside caves/ rock shelters • Some filled with items and pollen • Intentional or no? • Occasional cannibalism

18. Hunting • Mostly hunted, occasionally foraged • Well suited to walking, running, hunting • Thickness and high density of leg bones • Killed using stone point spears and axes • Rarely used ivory or bone until human interaction • Women and sometimes even children hunted • Both men and women sustained numerous injuries from hunts – broken limbs • Few lived older than 30 years

19. Interaction with Humans • Usually avoided each other when possible • Increasing numbers of humans in Neanderthal habitats made avoidance harder • Culture Changes • Adoption of bone and ivory tools • Puncturing holes into animal bones for decoration • Early form of art for Neanderthals

21. Perché così grande interesse nei confronti dei Neanderthal ?

23. Due modelli contrapposti sull’origine della nostra specie Out of Africa o sostituzione Modello della continuità regionale

24. Modello della Sostituzione (Stringer) CUGINI

26. Modello Multiregionale (Wolpoff) ANTENATI

27. Modello della sostituzione o anche delle Eva Africana si accorda molto bene con le evidenze offerte dalla antropologia molecolare e precisamente dallo studio del DNA Mitocondriale Mitochondrial DNA and Human Evolution, Cann R., 1987. Nature, 325: 31-36

29. DNA mitocondriale

30. DNA mitocondriale : perché? tasso di mutazione e costante 3.0 x 10^-5 o .00003 per nucleotide transmission event (nascita di una nuova generazione) Non ricombina Eredità materna

31. zigote uovo DNA mitocondriale spermatozoo

32. Ereditàmaterna

33. antenato comune 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

34. I ricercatori californiani analizzarono 147 mitocondri di persone provenienti da tutti i continenti e ricostruirono quello che è diventato l’albero più famoso degli alberi evolutivi umani

35. Modello della sostituzione o anche delle Eva Africana si accorda molto bene con le evidenze offerte dalla biologia molecolare e precisamente dallo studio del DNA Mitocondriale Mitochondrial DNA and Human Evolution, Cann R., 1987. Nature, 325: 31-36

36. Maggiori Critiche da parte dei Multiregionalisti: A) Nessuno poteva assicurare che la ricostruzione al femminile della nostra evoluzione fosse veramente rappresentativa dell’intero fenomeno B) Progressione continua nell’anatomia dei fossili orientali di Homo e che la medesima congruenza morfologica fosse riscontrabile anche negli europei per cui i Neandertaliani dovevano essere gli antenati diretti delle attuali popolazioni

37. Nessuno poteva assicurare che la ricostruzione al femminile della nostra evoluzione fosse veramente rappresentativa dell’intero fenomeno

38. La risposta alla prima critica fu subito data attraverso l’analisi del cromosoma Y che ricostruisce la storia evolutiva al maschile:

39. Come mai il Cromosoma Y ? Come il DNA Mitocondriale anche il CRY non partecipa a fenomeni di ricombinazione Eredità paterna Alto tasso di mutazione 2 x 10^-8 or 0.00000002 per nucleotide transmission event (birth of a new generation)

40. padre madre

41. La risposta alla prima critica fu subito data attraverso l’analisi del cromosoma Y che ricostruisce la storia evolutiva al maschile: Adamo sarebbe vissuto in Africa intorno ai 100.000 anni fa

42. Progressione continua nell’anatomia dei fossili orientali di Homo e che la medesima congruenza morfologica fosse riscontrabile anche negli europei per cui i Neandertaliani dovevano essere gli antenati diretti delle attuali popolazioni

43. Analisi del DNA dei Neandertaliani Paabo nel 1997 estrae e caratterizza il DNA dal primo e più famoso fossile Neandertaliano Successivamente vi sono altre conferme di questo dato

44. Differenze in sostituzioni nucleotidiche tra Homo neandertalensis, Homo sapiens, e Pan troglodites

45. NJ tree

46. La disputa sembrava chiusa a favore dei sostenitori dell’origine recente di Homo sapiens; Ma nel 1999 la disputa intellettuale improvvisamente si riapre: viene infatti recuperato uno scheletro di un bambino datato intorno ai 24500 BP appartenente sicuramente ad un rappresentante dell’uomo anatomicamente moderno ma con alcuni tratti tipici dei Neandertaliani: una prova per i multi regionalisti

48. Un analisi cruciale che poteva quindi mettere a tacere questa disputa scientifica sarebbe stata quella di analizzare il DNA mitocondriale di dei primi rappresentati dell’uomo moderno contemporaneo ai neandertaliani : Il nostro gruppo analizzò due individui Paglicci 25 e Paglicci 12 (Cromagnoidi) datati 24.000 BP

50. Dalle nostre analisi abbiamo visto che le più vecchie sequenze DNA mitocondriali europee, seppur cronologicamente più vicine ai neandertaliani che agli europei attuali, cadono all’interno della variabilità genetica delle moderne sequenze mitocondriali umane.