In un numero speciale di Science, un team internazionale di scienziati ha per la prima volta descritto a fondo Ardipithecus ramidus, una specie di ominide vissuto 4,4 milioni di anni fa in quella che oggi è l’Etiopia. Questa ricerca, sotto forma di 11 articoli dettagliati e riassunti più generali, apparirà nel numero del 2 ottobre 2009 della rivista.
Questo pacchetto di ricerca offre la prima descrizione completa, peer-reviewed dei fossili di Ardipithecus, che includono uno scheletro parziale di una femmina, soprannominata “Ardi”.
L’ultimo antenato comune condiviso da umani e scimpanzé si pensa sia vissuto sei o più milioni di anni fa. Sebbene l’Ardipithecus non sia esso stesso quest’ultimo antenato comune, è probabile che abbia condiviso molte delle caratteristiche di questo antenato. Per fare un confronto, Ardipithecus è più vecchio di un milione di anni rispetto allo scheletro parziale femminile “Lucy” di Australopithecus afarensis. Fino alla scoperta dei nuovi resti di Ardipithecus, il record fossile conteneva scarse prove di altri ominidi più vecchi di Australopithecus.
Attraverso un’analisi del cranio, dei denti, del bacino, delle mani, dei piedi e di altre ossa, i ricercatori hanno determinato che Ardipithecus aveva un mix di tratti “primitivi”, condivisi con i suoi predecessori, i primati del Miocene, e tratti “derivati”, che condivide esclusivamente con gli ominidi successivi.
A causa della sua antichità, Ardipithecus ci avvicina all’ancora inafferrabile ultimo antenato comune. Tuttavia, molti dei suoi tratti non appaiono nelle moderne scimmie africane. Una conclusione sorprendente, quindi, è che è probabile che le scimmie africane si siano evolute ampiamente da quando abbiamo condiviso l’ultimo antenato comune, il che rende gli scimpanzé e i gorilla viventi modelli poveri per l’ultimo antenato comune e per capire la nostra evoluzione da quel momento.
“Nell’Ardipithecus abbiamo una forma non specializzata che non si è evoluta molto nella direzione dell’Australopithecus. Così, quando si va dalla testa ai piedi, si vede una creatura a mosaico, che non è né scimpanzé, né umana. È Ardipithecus”, ha detto Tim White dell’Università della California Berkeley, che è uno degli autori principali della ricerca.
“Con uno scheletro così completo, e con così tanti altri individui della stessa specie nello stesso orizzonte temporale, possiamo davvero capire la biologia di questo ominide”, ha detto Gen Suwa dell’Università di Tokyo, paleoantropologo del progetto e anche un autore principale di Science.
“Questi articoli contengono un’enorme quantità di dati raccolti e analizzati attraverso un grande sforzo di ricerca internazionale. Aprono una finestra su un periodo dell’evoluzione umana di cui abbiamo saputo poco, quando i primi ominidi si stavano stabilendo in Africa, subito dopo la divergenza dall’ultimo antenato che condividevano con le scimmie africane”, ha detto Brooks Hanson, vice editore, scienze fisiche, a Science.
“Science è lieta di pubblicare questa ricchezza di nuove informazioni, che ci dà nuove importanti intuizioni sulle radici dell’evoluzione degli ominidi e su ciò che rende gli esseri umani unici tra i primati”, ha detto Hanson.
La collezione speciale di articoli di Science inizia con un documento generale che riassume i principali risultati di questo sforzo di ricerca. In questo articolo, White e i suoi coautori presentano la loro scoperta di oltre 110 esemplari di Ardipithecus, tra cui uno scheletro parziale con gran parte del cranio, mani, piedi, arti e bacino. Questo individuo, “Ardi”, era una femmina che pesava circa 50 chili ed era alta circa 120 centimetri.
Fino ad ora, i ricercatori hanno generalmente assunto che gli scimpanzé, i gorilla e le altre moderne scimmie africane hanno mantenuto molti dei tratti dell’ultimo antenato che hanno condiviso con gli esseri umani – in altre parole, questo presunto antenato si pensava fosse molto più simile agli scimpanzé che agli umani. Per esempio, sarebbe stato adattato per dondolarsi e appendersi ai rami degli alberi, e forse camminava sulle nocche mentre era a terra.
Ardipithecus sfida queste ipotesi, tuttavia. Questi ominidi sembrano aver vissuto in un ambiente boschivo, dove si arrampicavano a quattro zampe lungo i rami degli alberi – come facevano alcuni primati del Miocene – e camminavano, in posizione eretta, su due gambe, mentre erano a terra. Non sembrano essere stati dei knuckle-walkers, o aver passato molto tempo a dondolarsi e ad appendersi ai rami degli alberi, specialmente come fanno gli scimpanzé. Nel complesso, i risultati suggeriscono che gli ominidi e le scimmie africane hanno seguito percorsi evolutivi diversi, e non possiamo più considerare gli scimpanzé come “proxy” del nostro ultimo antenato comune.
“Darwin era molto saggio su questo argomento”, ha detto White.
“Darwin ha detto che dobbiamo stare molto attenti. L’unico modo che abbiamo per sapere davvero com’era quest’ultimo antenato comune è andare a cercarlo. Bene, a 4,4 milioni di anni fa abbiamo trovato qualcosa di molto simile. E, proprio come Darwin apprezzava, l’evoluzione delle stirpi di scimmie e della stirpe umana è andata avanti in modo indipendente dal momento in cui queste linee si sono divise, da quell’ultimo antenato comune che abbiamo condiviso”, ha detto White.
Questo numero speciale di Science include un articolo generale, tre articoli che descrivono l’ambiente in cui viveva Ardipithecus, cinque che analizzano parti specifiche dell’anatomia di Ardipithecus e due che discutono ciò che questo nuovo corpo di informazioni scientifiche può implicare per l’evoluzione umana.
In totale, quarantasette diversi autori da tutto il mondo hanno contribuito allo studio totale di Ardipithecus e del suo ambiente. Gli autori principali sono Tim White dell’Università della California, Berkeley, Berhane Asfaw del Rift Valley Research Service di Addis Abeba, Giday WoldeGabriel del Los Alamos National Laboratory, Gen Suwa dell’Università di Tokyo e C. Owen Lovejoy della Kent State University.
“Questi sono i risultati di una missione nel nostro profondo passato africano”, ha detto WoldeGabriel, che è anche co-direttore del progetto e geologo.
Sulle tracce dei nostri antenati
A Q&A con il paleoantropologo Leslea Hlusko
La scoperta rivoluzionaria dello scheletro parziale di Ardipithecus ramidus, una specie di ominide che risale a 4,4 milioni di anni fa, è l’ultimo di una lunga serie di contributi che i ricercatori della UC Berkeley hanno dato per chiarire l’albero degli antenati umani. Alcuni dei fossili di ominidi più significativi del mondo, tra cui Ar. ramidus, sono stati portati alla luce nella Middle Awash Valley in Etiopia, sito del Middle Awash Research Project, istituito nel 1981 dal defunto J. Desmond Clark, archeologo preminente e professore emerito di antropologia della UC Berkeley. L’area di ricerca del progetto si estende su entrambi i lati del moderno fiume Awash nella depressione Afar dell’Etiopia, a nord della città di Gewane.
Con la cooperazione del governo etiope, il progetto riunisce un team internazionale di paleoantropologi, geologi e archeologi per studiare le origini e l’evoluzione umana. Per saperne di più su cosa significa essere un cacciatore di fossili di ominidi, Sarah Yang della UC Berkeley Media Relations ha intervistato Leslea Hlusko, professore associato di biologia integrativa e membro associato della facoltà del Centro di ricerca sull’evoluzione umana alla UC Berkeley. Hlusko è un coautore dei nuovi studi su Ar. ramidus pubblicati nel numero del 2 ottobre di Science.
Q. La depressione dell’Afar è un posto immenso dove lavorare. Come si trovano i fossili lì, e come si fa a distinguere l’osso dalla roccia?
A. La prima volta che ti trovi sull’affioramento come studente, non puoi fare a meno di preoccuparti che non sarai in grado di vedere i fossili sul terreno. Quello che impari velocemente, però, è che tutto l’addestramento che hai avuto in osteologia ti aiuta enormemente – cerchi le rocce che hanno la forma di frammenti di scheletri animali. Ma poi ti rendi anche conto che la consistenza di un osso fossile è abbastanza diversa dalle rocce. Trovare i fossili può essere abbastanza impegnativo, però, soprattutto quando sono coperti dalla matrice e parzialmente sepolti. Alcune persone sono sicuramente più brave di altre. Tutti coloro che hanno lavorato sul campo sono in soggezione dei grandi cercatori di fossili.
Q. Il primo fossile di questo ominide, soprannominato “Ardi”, è stato trovato nel 1992. Perché ci sono voluti 17 anni per annunciare pubblicamente la scoperta?
A. Questo progetto è stato come una fotografia Polaroid. La scoperta del sito è stato lo scatto iniziale della macchina fotografica, e poi abbiamo avuto un sacco di lavoro da fare per sviluppare l’immagine finale. Data la grande quantità di dati recuperati dal sito di Aramis dove è stato trovato Ardi, sono stati portati 47 specialisti per analizzarli da ogni possibile angolazione. Questi molteplici approcci di ricerca richiedono molto tempo, e poi i pezzi dovevano essere riassemblati in un quadro coesivo. Il processo è stato simile all’attesa che la Polaroid si sviluppasse – ogni pezzo viene messo a fuoco uno per uno, e alla fine si ottiene un’incredibile istantanea della vita e dei tempi di Ardi.
Q. Immagino che i fossili siano estremamente fragili. Come li estrai dalla roccia, e come fai a mantenere intatti gli esemplari mentre lo fai?
A. Prima sondiamo i sedimenti per determinare se ci sono o meno fossili che stanno erodendo – molte delle ossa trovate in superficie in quella fase sono piuttosto resistenti. Sono sopravvissute all’uomo e a molti anni di pioggia. Tuttavia, questo ci porta spesso a trovare fossili incorporati nei sedimenti che sono estremamente fragili e che verrebbero distrutti quando raggiungono la superficie. Lo scheletro di Ardi era sicuramente uno di questi. Non ero sul campo negli anni in cui hanno scavato lo scheletro, ma sono impressionato dal fatto che la squadra sia stata in grado di recuperare ossa così fragili: il solo respirarci sopra ne avrebbe causato la disintegrazione. Ho visto ossa del genere sul campo, e rappresentano una sfida seria. Bisogna innanzitutto identificarlo come un osso prima che sia troppo esposto, e poi usare immediatamente del conservante per indurire l’osso e la matrice circostante. Poi si scava intorno all’osso, dandogli un ampio spazio, in modo che la matrice che si è solidificata continui a tenere insieme il tutto. Usiamo bende di gesso, come quelle che i medici usavano per sistemare le braccia rotte. Queste bende vengono avvolte intorno al blocco di matrice. Una volta fissato, rimuoviamo attentamente il blocco e lo imballiamo per il lungo viaggio di ritorno ad Addis Abeba per inserirlo nella collezione del Museo Nazionale. Nel comfort e nell’ambiente controllato del laboratorio, la matrice viene rimossa con molta attenzione grano per grano dall’osso fossile. Ci vuole molta pazienza ed è incredibilmente lungo. C’è sicuramente un’arte anche in questo, e il professor Tim White è il migliore al mondo in questo. È stato lui a fare tutto il lavoro di preparazione per lo scheletro di Ardi.
Q. I pezzi di Ardi erano frantumati e danneggiati quando sono stati trovati. Come si può ricostruire uno scheletro, in particolare il cranio, da tutti questi frammenti?
A. Fortunatamente, la tecnologia moderna ha migliorato significativamente le nostre opzioni per risolvere questo problema. Il professor Gen Suwa a Tokyo ha allestito un laboratorio di micro-TC in cui sono state scansionate le ossa frantumate. Da queste scansioni, i singoli frammenti ossei sono stati rimessi digitalmente in posizione anatomica. Il lavoro ha richiesto un’incredibile attenzione ai dettagli e ci sono voluti anni per raggiungere il consenso tra il team degli ominidi. (Ho studiato i fossili di scimmia, quindi ho assistito a questa parte dell’analisi da bordo campo). Contemporaneamente alla ricerca micro-CT, il professor White ha lavorato con i calchi di gesso dell’esemplare schiacciato, tagliando i pezzi di gesso e poi incollandoli di nuovo insieme in posizione anatomica. Dopo anni di questo meticoloso lavoro, White e Suwa hanno confrontato le loro due ricostruzioni e hanno scoperto che avevano raggiunto la stessa configurazione. È stato un bel modo per testare indipendentemente le loro capacità di ricostruire fossili così danneggiati.
Q. Quante persone lavorano al sito, e da dove vengono?
A. Centinaia di persone hanno lavorato ad Aramis per tutta la durata del progetto, compresi molti Afar locali, studenti laureati e non laureati, scienziati di molti paesi diversi e funzionari del governo etiope. Non solo è stata fatta molta ricerca qui, ma anche molta formazione. Ho imparato la maggior parte delle mie competenze di paleontologia sul campo negli anni in cui ho lavorato al progetto Middle Awash, e ora sto co-dirigendo un progetto in Tanzania con Jackson Njau, che è anche un autore del documento sulla tafonomia di Aramis e che ha lavorato sul campo in Etiopia.
Q. Questi scavi sono condotti tutto l’anno, pioggia o sole? Quali sono i maggiori ostacoli che ha incontrato in questo tipo di lavoro?
A. Andiamo sul campo durante la stagione secca, in modo da evitare di dover attraversare fiumi con acqua corrente. Ma è un atto di equilibrio – arrivare presto dopo la fine delle piogge ma non troppo tardi, perché a febbraio fa molto, molto caldo. Le stagioni dei campi tipicamente vanno da ottobre a gennaio ogni anno. La squadra ha trascorso molte feste ebraiche e cristiane negli Afar (gli Afar sono musulmani). Fortunatamente, tutti nel progetto amano una buona celebrazione, non importa il motivo.
Q. Che consiglio può dare ai paleoantropologi in erba là fuori? Quali sono le capacità e le caratteristiche più adatte a questo tipo di lavoro?
A. La ricerca pubblicata nel pacchetto Ardipithecus questa settimana è un meraviglioso esempio della natura inter- e multidisciplinare della moderna paleontologia. Questo progetto si è basato sulle competenze di 47 scienziati. Nessun individuo potrebbe mai sperare di essere in grado di padroneggiare tutte queste aree di ricerca da solo; lavoriamo in team. Una buona paleontologia non è fatta dal paleontologo solitario che si nasconde nella sua soffitta. Quindi, come paleontologo in erba, è fondamentale affrontare il campo come uno in cui si costruiscono collaborazioni a più livelli: con un team scientifico, con i governi ospitanti, la popolazione locale, ecc.
Detto questo, si dovrebbe anche costruire la propria base di conoscenze in modo che sia la più ampia possibile. Avrete sicuramente bisogno di una forte comprensione della geologia, dell’anatomia, della teoria evolutiva e della genetica, per elencarne solo alcune. E vorrai anche sapere come guidare un cambio manuale, cambiare una gomma, usare una pala, fare la doccia con solo 1 litro d’acqua – quando puoi averla – e, naturalmente, identificare i serpenti velenosi.