Quando si tratta di specie, dice l’antropologa biologica Rebecca Ackermann, “dimentica tutto ciò che hai imparato al liceo.”
La definizione classica del libro di testo, nota come concetto di specie biologica, è un gruppo di organismi che producono solo prole fertile l’uno con l’altro. Con questa regola, i cani addomesticati sono una singola specie-sia bassotto o alano-ma un asino e un cavallo non lo sono.
Ackermann, professore all’Università sudafricana di Città del Capo, favorisce una definizione diversa che non dipende dal sesso di successo: un gruppo di organismi che condividono un mix di tratti anatomici, comportamentali e genetici che li distingue dagli altri gruppi. Ma, aggiunge, ” Molti, molti biologi evoluzionisti che conosco spesso evitano del tutto la parola specie.”
Questo perché l’albero evolutivo è aggrovigliato e molti organismi su rami divergenti possono ancora incrociarsi. “I canidi hanno, i maiali hanno, i topi hanno. È il nome, e ha, ” dice Università della Georgia biologo evoluzionista Michael Arnold. “C’è un ibrido sotto ogni cespuglio.”
Che include i nostri antenati. Le prove genetiche hanno dimostrato che l’antico Homo sapiens si è incrociato con i Neanderthal e i loro cugini orientali, Denisovans, diverse volte da 100.000 a 40.000 anni fa. Neanderthal e Denisovans accoppiati tra loro, e Denisovans collegato con un lignaggio lontano, non ancora noto da fossili, che potrebbe essere stato più vicino al precedente Homo erectus.
In recenti studi sul DNA antico, quasi “ogni volta che un nuovo individuo viene sequenziato dalla documentazione fossile umana”, afferma Ackermann, “c’è qualche nuova prova per il flusso genico.”
L’incrocio potrebbe essere stato un tema comune nell’evoluzione umana, ma è difficile da capire oggi, quando la nostra è l’unica specie di Homo rimasta. Per comprendere meglio il nostro passato, antropologi come Ackermann hanno iniziato la ricerca di altri animali che si accoppiano attraverso le classiche linee di specie biologiche.
C’è un grosso problema con il concetto di specie biologica: Non può essere applicato agli organismi che si riproducono asessualmente, che include la maggior parte dei microbi. Il requisito del sesso rappresenta anche una sfida per gli animali estinti perché i paleontologi non possono dire solo guardando due fossili simili se le creature potessero accoppiarsi. Escludendo organismi estinti e asessuati significa che il concetto di specie biologica non funziona per la stragrande maggioranza della vita che è esistita.
Tuttavia, i biologi hanno sostenuto a lungo la definizione, in parte perché si adattava all’immagine prevalente dell’evoluzione come un albero ramificato, in cui una singola specie ancestrale diverge in distinti lignaggi di specie discendenti.
“Era un’idea classica”, dice Arnold. Invece, dice, dobbiamo riconoscere che mentre i discendenti si diramano, ” i geni vengono ancora scambiati, anche se li chiamiamo specie diverse.”
L’incrocio è stato ora rilevato nel 10% delle specie animali e nel 25% dei primati, compresi gli incroci in corso tra parenti lontani come gelada e scimmie babbuine, il cui ultimo antenato comune visse circa 4 milioni di anni fa.
Riconoscendo l’ubiquità dell’incrocio tra primati, Arnold ha scritto un libro un decennio fa che sosteneva che l’ibridazione si sarebbe probabilmente verificata nell’evoluzione umana. Ha ricevuto alcune recensioni graffianti da antropologi, che pensavano Homo sapiens non ha preso parte negli affari interspecie – fino a diversi mesi più tardi, quando il sequenziamento del genoma di Neanderthal ha rivelato che hanno fatto.
“Ho cercato di non sentirmi troppo compiaciuto perché mi sono sbagliato su così tante cose durante la mia carriera scientifica”, ricorda Arnold.
Ciò che i babbuini ci hanno insegnato
Sebbene il DNA confermi che gli antichi ominidi si sono incrociati, non racconta tutta la storia, incluso il modo in cui la prole ibrida è cavata in diversi ambienti o società.
“Non saremo mai in grado di osservare le interazioni tra gli ominidi arcaici e il nostro lignaggio in tempo reale, ma è qualcosa che possiamo fare con i primati non umani”, afferma Jenny Tung, antropologa biologica della Duke University.
Tung studia i babbuini nel bacino di Amboseli del Kenya. La popolazione è stata osservata per decenni. Anche se si tratta per lo più di babbuini gialli, negli anni ‘ 80 i ricercatori hanno notato occasionali babbuini anubi, una specie separata trovata a nord.
I lignaggi si divisero circa 1,4 milioni di anni fa — più del doppio del tempo pensato per separare gli uomini di Neanderthal e gli esseri umani moderni. Ma nonostante le differenze fisiche e genetiche tra le specie, gli ibridi documentati tra i babbuini sono fertili e fiorenti.
“Questo ha iniziato a sollevare molte domande su come possono queste due specie genitore rimanere separate l’una dall’altra se sembrano mescolarsi abbastanza liberamente”, dice Tung.
Per capire questo processo, Tung e colleghi hanno condotto test di ascendenza — “Guardiamo, sai, Abby la cacca di babbuino, e poi prendiamo il suo campione fecale ed estraiamo il DNA da esso” — e confrontando questi risultati con osservazioni comportamentali.
Nel recente studio del team, i 22 babbuini Amboseli testati avevano dal 12 al 72% di anubi, inclusi individui che sembravano gialli puri. Le pervasive firme genetiche di anubis suggeriscono che le specie si sono accoppiate per centinaia, persino migliaia di generazioni.
Ulteriori analisi, tra cui babbuini da più lontano, tuttavia, ha mostrato ibridi esistono solo in una stretta, zona di transizione tra i territori centrali di anubi e babbuini gialli. È possibile, pensa Tung, che i tratti ibridi in questo particolare habitat o gruppo sociale potrebbero non essere utili altrove. Ad esempio, la pelliccia di anubis più scura che alcuni ibridi hanno può surriscaldare i babbuini in territorio giallo puro, che tende ad essere più caldo, più secco e più savana rispetto alle foreste montane della terra di anubis puro. Se è così, suggerisce che l’ibridazione tra ominine potrebbe anche essere stata utile in alcuni ambienti e società, ma non in altri.
Come individuare un ibrido
Ackermann ricerca anche i babbuini, ma i suoi sono morti. Esperta di anatomia scheletrica, si è interessata all’ibridazione nei primi anni 2000 mentre studiava le ossa dei babbuini con pedigree noti. Notava che alcuni individui sembravano un po ‘ insoliti, solo per controllare i loro registri e scoprire che erano ibridi.
“Molto rapidamente ho deciso che avrei cercato di caratterizzare quantitativamente ciò che stavo vedendo”, ricorda Ackermann.
Sperava di trovare caratteristiche scheletriche derivanti dall’incrocio in generale, che potrebbero essere utilizzate per individuare ibridi tra fossili umani. Era un obiettivo provocatorio, anni prima che i metodi genetici confermassero l’ibridazione dell’ominina. Ma il suo approccio ha un vantaggio rispetto anche l’analisi genetica più all’avanguardia: Mentre il DNA antico può identificare in modo affidabile gli ibridi, raramente è conservato nelle ossa delle regioni calde più vecchie di 10.000 anni. Poiché si concentra sui tratti scheletrici visibili, Ackermann può potenzialmente identificare fossili ibridi che coprono la storia di oltre 6 milioni di anni di ominidi.
Misurando teschi da 169 babbuini gialli, anubi e ibridi che avevano vissuto in cattività, ha scoperto che gli ibridi non sono semplicemente intermedi della specie madre. Tuttavia, spesso presentano anomalie come denti extra o disallineati. Aveva senso per Ackermann: Gli ibridi in via di sviluppo riceverebbero comandi dai genomi di entrambi i genitori, che potrebbero non essere sincronizzati in termini di quando dovrebbero formarsi determinati denti o ossa. Questi piccoli difetti non influenzerebbero la forma fisica evolutiva dell’individuo, ma potrebbero indirizzare i ricercatori verso un ibrido.
Ackermann ha trovato le stesse stranezze dello sviluppo in diversi gruppi di mammiferi come gnu e gorilla. Poi ha applicato il suo metodo agli antenati umani.
Gli antropologi hanno a lungo discusso se particolari fossili di ominidi potessero rappresentare ibridi, ma di solito basavano i loro argomenti sull’ipotesi infondata che gli ibridi assomigliassero a intermedi, o medie, dei loro genitori. In uno studio del 2010, Ackermann ha utilizzato anomalie dello sviluppo per suggerire candidati ibridi, come Neanderthal di 130.000 anni dalla Croazia con premolari anormali e umani moderni di 100.000 anni da Israele con tratti come denti disallineati e una faccia asimmetrica.
Includeva anche un cranio umano anatomicamente moderno di 35.000 anni dalla Romania. Cinque anni dopo lo studio di Ackermann, il DNA antico di un altro Homo sapiens nello stesso sito ha rivelato che l’individuo aveva un antenato di Neanderthal solo da quattro a sei generazioni.
Evoluzione In Fast Forward
Ackermann e i suoi colleghi vogliono sapere quanto siano comuni queste stranezze di sviluppo tra gli ibridi e se persistono nelle generazioni successive. I suoi colleghi dell’Università di Calgary hanno allevato diverse generazioni di topi da tre sottospecie e due specie per il progetto. Kerryn Warren dell’Università di Città del Capo, una recente dottoranda del team di Ackermann, ha analizzato le ossa.
Il progetto è in corso, ma la tesi di dottorato di Warren, intitolata “Of Mice and Hominins”, offre un’anteprima: Le comunità ibride sono sorprendentemente diverse. La prole può assomigliare a un genitore o a una miscela — o assumere forme diverse da quelle dei genitori. La mescolanza consente alle specie di scambiare e mescolare i loro geni, e i nuovi tratti risultanti in questi “mostri speranzosi”, come Warren e altri ricercatori chiamano ibridi, potrebbero essere utili scorciatoie evolutive, specialmente per i nostri antenati.
Man mano che l’Homo sapiens si espandeva a livello globale, affrontava nuovi ambienti, cibi e malattie. I migranti avrebbero potuto evolvere adattamenti a quelle pressioni, ma ci sarebbero volute molte generazioni.
Alcuni gruppi, tuttavia, sono stati in grado di accelerare questo processo: accoppiandosi con i Neanderthal e i Denisovani incontrati nel loro nuovo mondo, i lignaggi del nuovo Homo sapiens potrebbero aver acquisito localmente geni adattivi relativi al colore della pelle e dei capelli, al metabolismo e all’immunità nel corso di soli decenni. ” Questo salta molto più avanti di quello che si potrebbe ottenere attraverso la selezione naturale”, afferma Ackermann. “L’ibridazione ha avuto un effetto serio, un grande impatto sulle persone.”