Proteine ​​recuperate dai denti degli ominidi africani 2 milioni di anni fa

Due milioni di anni fa, un piccolo e robusto ominide chiamato Paranthropus robustus viveva in quella che oggi è la Repubblica del Sudafrica. Sebbene fosse in grado di camminare in posizione eretta, si arrampicava sugli alberi e usava i suoi grandi denti per nutrirsi di radici, noci, tuberi e forse anche qualche insetto. Considerato un ramo laterale del nostro albero evolutivo, coesistette con le prime specie di Homo e probabilmente interagiva con esse.

Nella grotta di Swartkrans, in quella che è conosciuta come la Culla dell'umanità, sono stati rinvenuti i resti di oltre cento individui di questa specie estinta. Ora, un team internazionale di ricercatori con la partecipazione dell'Istituto di Biologia Evoluzionistica (IBE), un centro congiunto del CSIC e dell'Università Pompeu Fabra (UPF), è riuscito a ottenere proteine ​​dallo smalto dei denti di quattro di questi Paranthropus utilizzando tecniche di spettrometria di massa all'avanguardia. Questa è la più antica informazione molecolare della nostra stirpe.

La scoperta, pubblicata giovedì sulla rivista Science, dimostra la possibilità di estrarre informazioni biologiche da fossili di ominidi africani risalenti a milioni di anni fa, troppo antichi per conservare il DNA. Ha inoltre permesso di determinare il sesso biologico degli esemplari (due maschi e due femmine) e, per la prima volta, di osservare la variabilità genetica nei fossili di quel periodo.

«È una conquista tecnica di altissimo livello. Quando studiavo per la mia laurea, non avrei mai sognato niente del genere. Siamo all'inizio di una tecnica rivoluzionaria», afferma Tomàs Marqués Bonet, ricercatore principale dell'IBE e professore di genetica all'UPF, che ha partecipato allo studio. «Il DNA è una molecola instabile e si degrada rapidamente. Lo si può trovare in un mammut congelato nel permafrost siberiano per un milione di anni, ma nei territori africani non risale a più di 20.000 anni fa. Tuttavia, dove non arriva il DNA, arrivano le proteine», spiega.

Nel 2019, Marqués e il suo team sono riusciti a recuperare proteine ​​da un fossile di Gigantopithecus blacki , un'enorme scimmia alta più di tre metri e che poteva pesare fino a 600 chili, vissuta 1,7 milioni di anni fa nel Sud-est asiatico. Questa scoperta ha messo in relazione il gigante con gli oranghi moderni, ma i ricercatori speravano di applicare la tecnica anche a uno dei nostri antenati, quello umano. Uno dei suoi membri più misteriosi era proprio il Paranthropus, molto più robusto dell'aggraziato Homo. "Si discute molto sul ruolo che svolgono nella nostra evoluzione come specie", osserva.

Tutti e quattro gli esemplari sono stati rinvenuti in sedimenti consolidati all'interno di grotte, il che potrebbe aver contribuito alla conservazione delle proteine ​​all'interno dei denti fossili. Tuttavia, il tempo influisce anche sulle proteine, rendendo i peptidi sempre più corti, il che può impedirne il rilevamento tramite spettrometria di massa. In questo modo i ricercatori sono riusciti a recuperare "un piccolo gruppo di proteine".

La loro analisi ha evidenziato diverse conclusioni chiave. Rilevando varianti specifiche di una proteina chiamata amelogenina, il team è riuscito a identificare il sesso biologico degli esemplari. Il cromosoma Y rivelò facilmente i due maschi; e la sua assenza, alle due femmine. "Determinare il sesso dei fossili in modo affidabile e sistematico è molto utile quando si studiano i gruppi umani, ad esempio per comprendere il loro dimorfismo sessuale (le differenze tra maschi e femmine) e come erano organizzati", afferma Marqués-Bonet.

I ricercatori si aspettavano di trovare numerose differenze con gli esseri umani moderni per capire quando si sono discostati dal nostro percorso evolutivo e cosa li rendeva diversi, ma le proteine ​​che hanno scoperto si sono rivelate praticamente identiche a quelle di qualsiasi essere umano moderno. Di conseguenza, questi esemplari sembrano essere più strettamente imparentati con la stirpe Homo (inclusi noi stessi e i nostri cugini genetici, i Neanderthal e i Denisoviani) che con qualsiasi altra specie vivente, sebbene rimangano leggermente distinti. "Il fatto che siano così simili evidenzia i limiti della tecnica, ma è il primo passo verso il miglioramento e il recupero di più proteine", afferma Marqués-Bonet.

Tuttavia, il team ha scoperto che la mutazione riscontrata in una delle proteine, la polishina, variava tra i quattro individui, il che implica una variabilità molecolare della popolazione. I risultati indicano che queste popolazioni potrebbero essere più diversificate di quanto si pensasse in precedenza e quindi corroborano i futuri progetti di analisi della popolazione per fossili sempre più antichi.