Il DNA ambientale racconta la storia della grotta di Denisova, un crocevia del Pleistocene

Estratto il DNA presente in più di 700 campioni di sedimento della grotta di Denisova: ha consentito di stabilire una cronologia dei diversi ominini che l’hanno abitata nel Pleistocene

Prima del 2010, il nome Denisova indicava soltanto una grotta situata nei monti Altai, nella Siberia meridionale: quell’anno, il DNA contenuto in una falange che si riteneva Neanderthal ci ha fatto scoprire l’esistenza di un nuovo ominino che fu battezzato, appunto, l’uomo di Denisova. Negli anni successivi, la grotta ci ha regalato altri resti di questo parente prossimo della nostra specie, ma sempre solo frammenti, tant’è vero che l’uomo di Denisova non ha ancora ricevuto un nome scientifico ufficiale. Forse, un cranio descritto recentemente è il primo fossile denisoviano completo, ma l’argomento è dibattuto; di fatto, quel che sappiamo di questo ominino viene essenzialmente dal DNA arrivato fino a noi. Anche il solo DNA, tuttavia, può dire molto.

Uno studio pubblicato su Nature ha sfruttato una fonte inusuale di DNA: il terreno. Per la precisione, la genetista evolutiva Elena Zavala e colleghi di diverse istituzioni hanno estratto il DNA mitocondriale contenuto in 728 campioni di sedimento, recuperati e attentamente catalogati dalla grotta di Denisova. Il DNA trovato apparteneva a diverse specie di fauna passate per la caverna durante il Pleistocene, nonché a uomini di Denisova, Neanderthal e antichi uomini moderni. Queste informazioni hanno fornito una panoramica mai così chiara sulle popolazioni che si sono incontrate e succedute nei millenni all’interno della grotta.

DNA nel terreno

I ricercatori hanno analizzato quel che viene chiamato DNA ambientale. Si tratta di qualunque materiale genetico lasciato da organismi viventi nel proprio habitat, proveniente da fonti come peli, scaglie di pelle o anche carcasse. Di questo DNA, Zavala e colleghi si sono concentrati sul DNA mitocondriale (mtDNA), trasmesso alla prole dalla madre (gli spermatozoi non hanno mitocondri, per cui l’embrione li eredita tutti dalla cellula uovo), perché molto informativo sulle parentele dei suoi antichi possessori.

Più di 600 campioni di sedimento contenevano mtDNA di mammifero, 175 dei quali appartenne a ominini. Soltanto 4 di questi hanno consentito di ricostruire sequenze di mtDNA accettabilmente complete, ma gli altri 171 sono bastati per assegnare il DNA a una famiglia di ominini: diverse linee di Denisova e di Neanderthal oppure antichi sapiens. Combinando queste informazioni con le età stimate degli strati di sedimento cui appartenevano i campioni, Zavala e colleghi hanno potuto stabilire una cronologia di chi ha abitato la grotta, e quando.

Un crocevia del Pleistocene

Secondo i risultati delle analisi, i primi a lasciare la propria impronta genetica nella grotta, circa 250000 anni fa, furono i Denisova. Per questo, con ogni probabilità dobbiamo a loro gli strumenti in pietra più antichi del sito, risalenti al Paleolitico Medio. Le tracce dei Neanderthal cominciano intorno ai 190000 anni fa, in concomitanza con un raffreddamento del clima e un cambiamento dei grandi mammiferi passati per la grotta.

In seguito, sembra che entrambi i gruppi di ominini occuparono la caverna, almeno fino al periodo tra 130000 e 100000 anni fa: questo lasso di tempo è abbinato non solo alla scomparsa dei Denisova dalla grotta, ma a nuovi cambiamenti climatici e delle popolazioni animali. Già altri studi avevano legato queste transizioni climatiche a migrazioni della fauna; secondo Zavala e colleghi, i Denisova potrebbero essersi spostati in cerca di nuovi territori proprio a causa di queste migrazioni.

Gli ultimi ad arrivare, intorno ai 50000 anni fa, furono gli umani moderni di allora. Prima d’ora, non si avevano prove della loro presenza nella grotta di Denisova. Il loro arrivo coincide con attrezzi in pietra di maggiore diversità, corrispondenti al Paleolitico superiore, probabilmente portati proprio da queste popolazioni. I ricercatori non escludono che intorno a questo periodo tutti e tre i gruppi, ovvero umani moderni, Neanderthal e Denisova, si siano trovati insieme nella caverna. D’altronde, già sapevamo che le nostre specie si incontrarono più volte, e che da questi incontri nacquero dei figli.

Questo studio è un esempio di come la ricerca può guardare nel passato, a volte anche dove le ossa si sono dissolte da tempo.

Riferimenti:

Zavala, E.I., Jacobs, Z., Vernot, B. et al. Pleistocene sediment DNA reveals hominin and faunal turnovers at Denisova Cave. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03675-0

Immagine: 

la grotta di Denisova nel 2008, foto di Демин Алексей Барнаул, CC BY-SA 4.0, attraverso Wikimedia Commons