la paleogenomica: la sua invenzione

Gli studi rivoluzionari di Pääbo gli hanno valso il Nobel perchè danno origine a una disciplina scientifica completamente nuova: la paleogenomica. Cioè lo studio del DNA negli ominidi che abitavano l’europa da 400.000 anni fa fino a 30.000 anni fa. Gli esseri umani si differenziano tra di loro per le differenze genetiche. Queste ci distinguono  dai nostri parenti estinti e ci forniscono la base per esplorare ciò che ci rende unicamente umani. Uno studio da Nobel considerando che il DNA dei Neanderthal non esiste più.

L’umanità è sempre stata incuriosita dalle sue origini. Da dove veniamo e come siamo legati a coloro che sono venuti prima di noi? Cosa ci rende, Homo sapiens, diversi dagli altri ominidi? Il nuovo premio Nobel per la medicina chiarisce tutto ciò.

Attraverso la sua ricerca pionieristica, Svante Pääbo realizza qualcosa di apparentemente impossibile. Sequenzia il genoma del Neanderthal, un parente estinto degli esseri umani attuali. Ha anche scoperto la presenza di un ominide precedentemente sconosciuto, Denisova.

Circa 70.000 anni fa

gruppi di Homo sapiens migrarono dall’Africa al Medio Oriente e da lì si diffusero nel resto del mondo. Verso ovest, in europa dove trovò l’homo di Neanderthal, e verso est in asia dovè incontrò l’Homo di Denisova Homo sapiens e Neanderthal coesistettero così in gran parte dell’Eurasia per decine di migliaia di anni. Ma cosa sappiamo del nostro rapporto con i Neanderthal estinti? Ecco proprio questo è ciò che gli ha valso il Nobel. Questi indizi possono essere in teoria derivati da informazioni genomiche. Infatti, alla fine degli anni ’90, quasi tutto il genoma umano era stato sequenziato. Un risultato grandioso da Nobel anche questo,, che apre la porta a studi sulla relazione genetica tra diverse popolazioni umane. Tuttavia un confronto tra gli esseri umani attuali e gli estinti Neanderthal avrebbe richiesto il sequenziamento del DNA genomico recuperato da campioni arcaici. Proprio questo ha fatto il Nobel 2022 Paabo.

Un compito apparentemente impossibile

All’inizio della sua carriera il Nobel Svante Pääbo rimase affascinato dalla possibilità di utilizzare moderni metodi genetici per studiare il DNA dei Neanderthal. Tuttavia, capiva che era un’impresa estrema, perché con il tempo il DNA si modifica chimicamente e si degrada in brevi frammenti. Dopo migliaia di anni, rimangono solo tracce di DNA, e ciò che rimane è contaminato dal DNA dei batteri e degli esseri umani contemporanei .Perciò il Nobel Paabo cominciò a sviluppare metodi per studiare il DNA dei Neanderthal, uno sforzo che durò diversi decenni

Nel 1990 decise di analizzare il DNA dei mitocondri di Neanderthal – organelli cellulari che contengono un DNA proprio. Il genoma mitocondriale è piccolo e contiene solo una frazione delle informazioni genetiche nella cellula, ma è presente in migliaia di copie, aumentando le possibilità di successo. Con i suoi metodi raffinati, Pääbo è riuscito a sequenziare una regione di DNA mitocondriale da un pezzo di osso di 40.000 anni. Per la prima volta, abbiamo avuto accesso alla sequenza genetica di un nostro parente estinto. Il suo confronto con gli esseri umani e gli scimpanzé contemporanei ha dimostrato che i Neanderthal erano geneticamente distinti da noi. Risultati da Nobel no?

Sequenziamento del genoma di Neanderthal

Poiché il piccolo genoma mitocondriale forniva informazioni limitate, Pääbo accettò l’enorme sfida di sequenziare il genoma nucleare di Neanderthal. Nuovi sviluppi tecnologici hanno reso il sequenziamento del DNA altamente efficiente.

I suoi sforzi hanno avuto successo. Pääbo ha realizzato ciò che sembrava impossibile, pur non vincendo il Nobel in quella circostanza. Ha quindi, pubblicato la prima sequenza del genoma di Neanderthal nel 2010. Le analisi hanno dimostrato che il più recente antenato comune dei Neanderthal e dell’Homo sapiens visse circa 800.000 anni fa.

Una scoperta sensazionale: Denisova

Nel 2008, un frammento di mignolo di 40.000 anni è stato scoperto nella grotta di Denisova nella parte meridionale della Siberia. L’osso conteneva DNA eccezionalmente ben conservato, che il team di Pääbo ha sequenziato. I risultati hanno suscitato scalpore e da qui il Nobel. La sequenza del DNA era unica rispetto a tutte le sequenze conosciute dei Neanderthal e degli umani attuali. Pääbo aveva scoperto un ominide precedentemente sconosciuto. Ad esso diete il nome di Denisova. I confronti con sequenze di esseri umani contemporanei provenienti da diverse parti del mondo hanno mostrato che il flusso genico si era verificato anche tra Denisova e Homo sapiens. Questa relazione è stata osservata per la prima volta nelle popolazioni della Melanesia e in altre parti del sud-est asiatico, dove gli individui portano fino al 6% di DNA Denisova.

Pääbo e i suoi collaboratori potevano ora indagare sulla relazione tra i Neanderthal e gli esseri umani moderni di diverse parti del mondo. Le analisi hanno mostrato che le sequenze di DNA dei Neanderthal erano più simili alle sequenze di esseri umani contemporanei originari dell’Europa o dell’Asia, rispetto agli esseri umani contemporanei originari dell’Africa. Significa che i Neanderthal e l’Homo sapiens si sono incrociati durante i loro millenni di convivenza. Negli esseri umani moderni con discendenza europea o asiatica, circa l’1-4% del genoma proviene dai Neanderthal (Figura 2).

Le scoperte di Pääbo

hanno gettato nuova luce sulla nostra storia evolutiva e gli hanno fatto meritare il Nobel. All’epoca in cui l’Homo sapiens uscì dall’Africa, almeno due popolazioni estinte di ominidi abitavano l’Eurasia. I Neanderthal vivevano nell’Eurasia occidentale, mentre i Denisoviani popolavano le parti orientali del continente. Durante l’espansione dell’Homo sapiens al di fuori dell’Africa e la loro migrazione verso est S’incontrarono. Non solo si incontrarono ma si incrociarono con i Neanderthal, ed anche con i Denisoviani.

Da ciò si deduce che circa 10.000 i Sapiens iniziarono la più grande pulizia etnica della storia umana eliminando ogni altra specie di “homo”. Questo rimane un punto interrogativo ma è verosimilmente l’unica spiegazione possibile, suffragata anche dallo studio del dna delle varie specie di Homo ritrovate.
In ogni caso l’arrivo dei Sapiens in un determinato territorio corrisponde sempre alla scomparsa delle altre specie di “homo” che alloggiavano in quei territori.

Ora comprendiamo che

le sequenze geniche dei nostri parenti estinti influenzano la fisiologia degli esseri umani attuali. Uno di questi esempi è la versione denisovana del gene EPAS1, che conferisce un vantaggio per la sopravvivenza ad alta quota ed è comune tra i tibetani di oggi. Altri esempi sono i geni di Neanderthal che influenzano la nostra risposta immunitaria a diversi tipi di infezioni. Il Nobel è più che meritato no?

Homo sapiens ha la capacità unica di creare culture complesse, innovazioni avanzate e arte figurativa, nonché di attraversare il mare e diffondersi in tutte le parti del nostro pianeta . Anche i Neanderthal vivevano in gruppi e avevano un cervello grande . Hanno anche utilizzato strumenti, ma si sono sviluppati pochissimo nel corso di centinaia di migliaia di anni. Le differenze genetiche tra l’Homo sapiens e i nostri parenti estinti più stretti erano sconosciute, fino a quando non sono state identificate attraverso il lavoro rivoluzionario del Nobel Pääbo . Le ricerche in corso si concentrano sull’analisi delle implicazioni funzionali di queste differenze con l’obiettivo finale di spiegare ciò che ci rende unicamente umani.