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WINTER IS COMING

Circa 2,5 milioni di anni fa, nell’epoca definita Pleistocene, la Terra subì una serie di fluttuazioni climatiche estreme. Il nostro pianeta, sottoposto ad almeno cinque lunghe ere glaciali, era ricoperto per circa il 30% da enormi lastre di ghiaccio. La conformazione geografica della Terra era dunque abbastanza diversa da quella attuale. Difatti, i ghiacciai, formandosi, sottraevano acqua agli oceani e dunque lasciavano scoperte ampie aree continentali. Anche i deserti erano più ampi ed aridi. Questo poiché, a causa della diminuita evaporazione delle acque, le precipitazioni scarseggiavano. Le terre emerse erano quindi in gran parte ricoperte da questa immensa coltre di ghiaccio che si estendeva in Antartide, nelle Americhe, in piccole aree dell’Asia, dell’Africa ed in gran parte del Nord Europa.

Durante le fasi interglaciali, ovvero tra una glaciazione e l’altra, il clima però si faceva più mite. L’aumento delle temperature portava allo scioglimento dei ghiacciai e, di conseguenza, all’innalzamento del livello del mare che tornava a sommergere le terre dapprima emerse.

Flora e fauna si evolvevano di conseguenza.

Nei periodi interglaciali del Pleistocene, grazie al clima temperato, in Europa si aveva una enorme varietà di specie botaniche. Le piante prevalenti erano tipicamente forestali, come faggi e querce, che davano origine ad ampie aree boschive di latifoglie. Sul terreno crescevano rigogliose anche molte specie subtropicali, erbe di prateria, orchidee e rose. Le successive ondate glaciali portarono però ad un notevole impoverimento delle specie arboree, rivoluzionando completamente l’ambiente. Si formarono difatti sia habitat privi di alberi, come la steppa e la tundra, sia con piante particolarmente resistenti al freddo ad esempio le foreste di conifere.

In questo eclettico contesto ambientale convivevano i primi ominidi e la ricca megafauna del Pleistocene, ossia i grandi mammiferi. Come già anticipato, anche la fauna seguiva il flusso dei cambiamenti climatici. Nel mite ecosistema che si creava tra una glaciazione e l’altra, la fauna europea era prevalentemente “calda” o afro-asiatica: elefanti, ippopotami, tigri dai denti a sciabola, iene e leoni. Per contro, durante le glaciazioni, erano le “faune fredde” a popolare il continente europeo quali mammuth, rinoceronti lanosi, lupi, orsi, ungulati. Chiaramente dobbiamo pensare a tutti questi esemplari come dei lontani parenti XXL delle specie attuali.

Intorno alla fine del Pleistocene, dopo l’ultima era glaciale, molti di questi animali però si estinsero. Le specie sopravvissute al cambiamento climatico e, soprattutto, all’azione umana, dettero origine alle forme odierne, riducendosi per dimensioni e modificando alcuni loro tratti morfologici.

Oggi i ghiacciai rappresentano poco più del 10% della Terra e, purtroppo, sono in continua diminuzione. Questa piccola percentuale è rappresentata prevalentemente dal permafrost, ossia uno spesso strato di ghiaccio perenne, conseguente all’ultima glaciazione. Nel Nord della Siberia il permafrost arriva addirittura ad una profondità di 1500 metri.

Proprio sotto tali strati di ghiaccio si nascondono i resti degli antichi abitanti del nostro pianeta. Nel profondo permafrost sono state rinvenute specie di ominidi che hanno permesso di far luce sulla nostra complessa storia evolutiva. Allo stesso modo, ad oggi si contano più di 5 milioni di resti animali trovati, tra cui mammuth, bisonti, bradipi, cammelli, rinoceronti.

A tal proposito, una delle più recenti scoperte risale alla scorsa estate. Ci troviamo nella Siberia orientale, ed in particolare lungo la riva del fiume Tirekhtyakh, in Yacuzia. Ben custodita dal permafrost, qui dove le temperature raggiungono anche i -70°C, è stata trovata la testa mozzata di un lupo arcaico o metalupo. I metalupi, realmente vissuti nella Siberia preistorica e non solo nelle terre “al di là della Barriera” del Trono di Spade, si annoverano tra i predatori più feroci del Pleistocene. Circa 90 cm al garrese e lunghi quasi due metri, pesavano mediamente tra i 60–70 kg, anche se quasi certamente esistevano esemplari ben più grandi.

La testa del metalupo trovato in Yacuzia è circa 40 cm di lunghezza. La metà dunque rispetto a quella di un lupo comune. Il cranio, grazie al permafrost, risulta completo ed ancora perfettamente dotato di pelo, zanne, muscoli e cervello.

Dalle prime valutazioni zooarcheologiche si tratterebbe di un esemplare di circa 2-4 anni di età, che, sebbene molto giovane, avrebbe già completato il suo sviluppo.

Tali resti così ben preservati rappresentano una scoperta degna di nota. L’estrazione del DNA dal reperto potrà fornirci molte informazioni su questo esemplare e sulla sua specie.

Ad esempio, confrontando il DNA antico del metalupo con quello dei lupi attuali sarà possibile provare a ricostruirne l’aspetto originale. Ad oggi sappiamo che, sebbene molto simili al moderno lupo grigio, i metalupi lo superavano in grandezza. L’enorme cranio ospitava una mascella con denti più lunghi di almeno mezzo centimetro rispetto ai lupi attuali. Questo, associato ai forti muscoli mascellari, consentiva ai metalupi di sviluppare una forza ben superiore a quella dei canidi ad oggi esistenti.

Si potrà inoltre far luce sulla vita dei predatori dell’epoca. L’esemplare scoperto è datato 40.000 anni fa, pertanto condivideva il suo habitat con l’antico lupo grigio. Indubbiamente la mole del metalupo e la sua indole lo rendevano dominante.
Capace di abbattere prede molto più grandi di lui, si cibava prevalentemente cavalli, mastodonti, bisonti e cammelli. Dotato di grande resistenza, inseguiva questi animali per lunghe distanze, prendendoli poi per sfinimento.

Il comportamento predatorio lo rendeva però quasi più affine ai moderni ienidi. Gli schemi di usura dei denti, dimostrano infatti anche la presenza di una dieta opportunistica. Questo vuol dire che probabilmente, a volte, si cibavano anche delle carcasse lasciate dai grandi felini solitari. Inoltre, la potenza del morso consentiva loro di rompere le ossa delle prede cibandosi del midollo, proprio come fanno le iene.

Il DNA antico permetterà poi di capire se in quel contesto era presente anche l’Uomo. Si esclude tuttavia che l’esemplare sia stato cacciato. Sebbene manchi totalmente lo scheletro postcraniale, con tutta probabilità, la testa mozzata è solo opera del ghiaccio. Quel che è certo è che circa 10.000 anni fa il metalupo si estinse. Ad oggi, le possibili cause ipotizzate sono dovute alla diminuzione della megafauna del Pleistocene di cui esso si nutriva, al clima che stava volgendo a temperature sempre più miti ed alla concorrenza umana nei territori di caccia.

Spetterà dunque alle analisi paleogenomiche rispondere alle domande sul Canis Dirus, nonchè animale-guida di Casa Stark di Grande Inverno.

Bibliografia

https://siberiantimes.com/science/casestudy/news/still-snarling-after-40000-years-a-giant-pleistocene-wolf-discovered-in-yakutia/

IL DNA ANTICO

In ogni cellula ed in alcune tipologie di virus, il patrimonio genetico è rappresentato dal DNA o acido desossiribonucleico.

Possiamo immaginare tale molecola come una lunga e complessa scala a pioli, i cui binari sono costituiti da piccole unità dette nucleotidi. Ogni nucleotide è formato da una base azotata, uno zucchero (desossiribosio) ed un gruppo fosfato. Le basi azotate che entrano in gioco, suddivisibili tra purine e pirimidine, sono 4: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T).

I nucleotidi dunque, legandosi l’un l’altro attraverso il gruppo fosfato, formeranno i montanti della scala a pioli. I pioli sono invece costituiti dai legami ad idrogeno tra le basi azotate secondo un ordine di complementarietà ben definito: A si lega con T, C con G. La lunga successione nucleotidica si avvolgerà poi su se stessa dando origine alla caratteristica doppia elica, come illustrato in Fig.1.

Le estremità di un filamento di DNA sono denominate 3′ e 5′. Nella formazione dei montanti, i due filamenti si dispongono secondo un preciso senso di orientamento: sono antiparalleli. In altre parole, il senso di uno è opposto a quello dell’altro. Per tale ragione vengono denominati 3’5′ e 5’3′.

Ad ogni modo, in questo complesso alfabeto a 4 lettere si custodiscono tutte le informazioni genetiche necessarie a costruire e far funzionare un organismo. Si definisce così un gene come la porzione di DNA che detta la ricetta per la formazione delle proteine, reali effettrici delle funzioni biologiche e dei caratteri fenotipici degli individui.

Tutto questo ci viene trasmesso nel tempo dai nostri antenati.

Possiamo estrarre il DNA da molteplici reperti archeologici quali denti, ossa, capelli, tessuti mummificati, vegetali e coproliti. Tale materiale genetico prende il nome di DNA antico o, meglio, degradato.

Attraverso le analisi genetiche di campioni antichi è dunque possibile ricostruire la storia degli organismi esaminati e rispondere a domande ancora aperte.

Sfortunatamente però non è così semplice.

Con la morte dell’organismo infatti, tutte le molecole organiche, DNA compreso, subiscono un processo di degradazione che va sotto il nome di diagenesi.

Il primo processo diagenetico che si innesca è lo switch degli enzimi vitali in enzimi litici, una sorta di autodistruzione dell’organismo.

Inoltre anche il pH, la temperatura ed il mezzo di conservazione del reperto giocano un ruolo estremamente importante. E’ stato dimostrato che ambienti acidi, basici, umidi, ricchi di microrganismi e particolarmente caldi tendono a promuovere la frammentazione del DNA. La lunga scala a pioli diviene dunque instabile e si disgrega in frammenti sempre più piccoli finché non è più possibile capirne l’ordine e le informazioni che contiene. Per lo stesso motivo dunque, più un reperto è antico, più sarà sottoposto a diagenesi e più il suo DNA sarà frammentato ed esiguo.

A volte però, può succedere che l’ambiente giochi a nostro favore. Temperature particolarmente basse, pH neutro, luoghi anossici e/o in assenza di acqua tendono infatti a dare una buona protezione alla degradazione nel tempo. Inoltre, gli sviluppi recenti della biologia molecolare consentono di analizzare al meglio questo messaggio proveniente dal passato e quindi di recuperare genomi sempre più completi ed autentici.

Il DNA antico ha così permesso non solo di far chiarezza sulla nostra evoluzione, ma anche, spesso, di riscriverla. E’ il caso di Homo Neanderthalensis. Fino a pochi anni fa questo antico ominide era considerato il nostro lontano progenitore, ma ad oggi possiamo dire che siamo di fatto due specie distinte e coesistenti del tardo Pleistocene. In altre parole, i Neanderthal non sono altro che i nostri lontani cugini. Isolando ed analizzando alcuni geni neanderthaliani è stato anche possibile dare loro un volto ed una cultura. Sappiamo infatti che avevano la pelle chiara, i capelli rossi e, con tutta probabilità, un ancestrale linguaggio articolato condiviso con i primi Sapiens.

Tutto ciò che siamo è scritto dunque nel nostro DNA, tramandato di millennio in millennio, di migrazione in migrazione, dai nostri avi. La nostra storia è quindi “solamente” in attesa di essere letta.

Bibliografia

– Caramelli D., Lari M., 2004 “Il DNA antico. Metodi di analisi e applicazioni” Angelo Pontecorboli editore, Firenze.

Cooper A., Rambaut A., Macaulay V., Willerslev E., Hansen A.J., Stringer C., 2001 : “Human Origins and Ancient Human DNA”. Science, 292.

Fu Q., Mittnik A., Johnson P. L., Bos K., Lari M., Bollongino R., Sun C., Giemsch L., Schmitz R., Burger J., Ronchitelli A. M., Martini F., Cremonesi R. G., Svoboda J., Bauer P., Caramelli D., Castellano S., Reich D., Paabo S., Krause J. :“A revised timescale for human evolution based on ancient mitochondrial genomes”. Curr Biol. 2013 Apr 8;23(7):553-9.