Pubblicato il: 20 maggio 2020 alle 7:00 am

Lucy aveva un cervello di scimmia antropomorfa Impronte cerebrali antiche tre milioni di anni mostrano che i neonati di Australopithecus afarensis possono aver avuto una lunga dipendenza da chi si prendeva cura di loro

di Teresa Terracciano.

Roma, 20 Maggio 2020 – La specie Australopithecus afarensis (superfamiglia Hominoidea) ha abitato l’Africa orientale più di tre milioni di anni fa e occupa una posizione chiave nell’albero genealogico degli ominidi, in quanto è ampiamente accettato che sia ancestrale a tutti gli ominidi successivi, compreso il lignaggio umano. «Lucy e la sua specie forniscono importanti prove sul comportamento dei primi ominidi. Camminavano in piedi, avevano un cervello circa il 20 per cento più grande di quello degli scimpanzé, potrebbero aver usato strumenti di pietra affilati» spiega l’autore principale Zeresenay Alemseged dell’Università di Chicago, che dirige il progetto del campo di Dikika in Etiopia, dove nel 2000 è stato trovato lo scheletro di un bambino australopiteco. «I nostri nuovi risultati mostrano come si è sviluppato il loro cervello e come erano organizzati» aggiunge Alemseged.

Eventi importanti nella storia dell’umanità, con date approssimative, che riflettono le prove attualmente disponibili. Copyright: University of California Museum of Paleontology’s Understanding Evolution

Per studiare la crescita e l’organizzazione del cervello di Australopithecus afarensis i ricercatori hanno analizzato il cranio fossile del bambino di Dikika utilizzando la microtomografia con radiazione di sincrotrone presso l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Grenoble, in Francia. Con l’aiuto di questa tecnologia all’avanguardia i ricercatori possono rivelare l’età alla morte con una precisione di qualche settimana.

Inoltre, altri sette crani fossili ben conservati provenienti dai siti etiopi di Dikika e Hadar sono stati analizzati con la tomografia convenzionale ad alta risoluzione. Diversi anni di meticolosa ricostruzione dei fossili e il conteggio delle linee di crescita dentale hanno fornito un’impronta cerebrale eccezionalmente conservata del bambino di Dikika, un’età precisa al momento della morte, nuove stime del volume endocranico e caratteristiche endocraniche non rilevate in precedenza di noti fossili di australopiteco.

Questi dati gettano nuova luce su due questioni che sono state controverse: ci sono prove di una riorganizzazione del cervello di tipo umano nell’Australopiteco afarensis? Il modello di crescita del cervello in A. afarensis era più simile a quello degli scimpanzé o a quello degli esseri umani?

Contrariamente a quanto affermato in precedenza, le impronte endocraniche dell’Australopiteco afarensis rivelano un’organizzazione cerebrale simile a quella degli scimpanzé, e nessuna caratteristica derivata dall’uomo. Tuttavia, un confronto tra i volumi endocranici del neonato e dell’adulto indica comunque una crescita cerebrale più umana, probabilmente per l’evoluzione di un lungo periodo di apprendimento infantile negli ominidi.

I cervelli degli esseri umani moderni non solo sono molto più grandi di quelli dei nostri parenti scimmie viventi più vicini, ma sono anche organizzati in modo diverso, e richiedono più tempo per crescere e maturare. Ad esempio, rispetto agli scimpanzé, i neonati umani moderni imparano in tempi più lunghi a scapito dell’essere completamente dipendenti dalle cure parentali. Insieme, queste caratteristiche sono importanti per la cognizione umana e il comportamento sociale, ma le loro origini evolutive non sono ancora chiare. Il cervello non si fossilizza ma, man mano che cresce prima e dopo la nascita, i tessuti che circondano il suo strato esterno lasciano un’impronta nel cervello osseo. Sulla base di queste volte craniche i ricercatori hanno potuto misurare il volume endocranico e dedurre aspetti chiave dell’organizzazione del cervello da impronte di convoluzioni cerebrali nel cranio.

Una differenza chiave tra le scimmie e gli esseri umani riguarda l’organizzazione dei lobi parietali e occipitali del cervello. «In tutti i cervelli delle scimmie, un solco lunato ben definito si avvicina al limite anteriore della corteccia visiva primaria dei lobi occipitali» spiega il co-autore Dean Falk della Florida State University, specialista nell’interpretazione delle impronte endocraniche. Alcuni hanno sostenuto in precedenza che i cambiamenti strutturali del cervello hanno portato a un posizionamento più arretrato (di tipo umano) del solco lunato delle volte craniali degli australopitechi e, infine, alla scomparsa di una chiara impronta endocranica negli esseri umani. Ipoteticamente, tale riorganizzazione del cervello negli australopitechi potrebbe essere stata collegata a comportamenti più complessi di quelli dei loro parenti scimmie (ad esempio, la produzione di strumenti, la mentalizzazione e la comunicazione vocale).

La volta cranica eccezionalmente ben conservata del bambino Dikika ha l’impressione inequivocabile di un solco lunare in posizione scimmiesca. Allo stesso modo, le scansioni tomografiche calcolate rivelano un’impressione non rilevata in precedenza di un solco lunare simile a quello di una scimmia in un noto fossile di un individuo adulto australopiteco di Hadar. Contrariamente a quanto affermato in precedenza, i ricercatori non hanno trovato prove di una riorganizzazione del cervello in nessun cranio di Australopithecus afarensis che conservi le impronte di solchi dettagliate.

Nei neonati, le scansioni tomografiche computerizzate con sincrotrone della dentizione permettono di determinare l’età di un individuo alla morte contando le linee di crescita dentale. Come gli anelli di crescita di un albero, le sezioni virtuali di un dente rivelano linee di crescita incrementali che riflettono il ritmo interno del corpo. Studiando i denti fossilizzati del bambino di Dikika, gli esperti dentali del team Paul Tafforeau (ESRF), Adeline Le Cabec (ESRF/Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology) e Tanya Smith (Griffith University) hanno calcolato un’età alla morte di 861 giorni (2,4 anni).

«Dopo sette anni di lavoro abbiamo finalmente avuto tutti i pezzi del puzzle per studiare l’evoluzione della crescita cerebrale» afferma l’autore principale Philipp Gunz: «L’età alla morte del bambino Dikika e il suo volume endocranico, i volumi endocranici dei fossili di Australopithecus afarensisadulti meglio conservati e i dati comparativi di più di 1600 esseri umani moderni e scimpanzé».

Il ritmo di sviluppo dentale del bambino di Dikika era ampiamente paragonabile a quello degli scimpanzé e quindi più veloce che nell’uomo moderno. Tuttavia, dato che il cervello degli adulti di Australopithecus afarensis era circa il 20 per cento più grande di quello degli scimpanzé, il piccolo volume endocranico del bambino di Dikika suggerisce un prolungato periodo di sviluppo del cervello rispetto agli scimpanzé. «Anche un confronto conservativo tra il bambino di Dikika e gli adulti di piccola taglia e con un cervello piccolo come Lucy, suggerisce che la crescita del cervello dell’Australopiteco afarensis è stata prolungata come negli esseri umani di oggi» spiega Simon Neubauer.

«I nostri dati mostrano che l’Australopiteco afarensis aveva un’organizzazione cerebrale simile a quella delle scimmie, ma suggeriscono che questi cervelli si sono sviluppati in un periodo di tempo più lungo rispetto agli scimpanzé» conclude Philipp Gunz. Tra i primati in generale, diversi tassi di crescita e maturazione sono associati a diverse strategie di cura dei neonati, suggerendo che il lungo periodo di crescita del cervello dell‘Australopiteco afarensis potrebbe essere stato legato a una lunga dipendenza da chi si prende cura di loro. In alternativa, la crescita lenta del cervello potrebbe anche rappresentare principalmente un modo per diffondere il fabbisogno energetico della prole dipendente per molti anni in ambienti in cui il cibo non è abbondante. In entrambi i casi la crescita cerebrale prolungata in Australopithecus afarensis ha fornito una base per la successiva evoluzione del cervello e del comportamento sociale negli ominidi, ed è stato probabilmente fondamentale per l’evoluzione di un lungo periodo di apprendimento infantile.

Fonte: Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology

Fonte per approfondimenti: Philipp Gunz, Simon Neubauer, Dean Falk, Paul Tafforeau, Adeline Le Cabec, Tanya M. Smith, William H. Kimbel, Fred Spoor, Zeresenay Alemseged. Australopithecus afarensis endocasts suggest ape-like brain organization and prolonged brain growth. Science Advances, 2020; 6 (14): eaaz4729 DOI: 10.1126/sciadv.aaz4729

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