Lucy aveva un cervello simile a una scimmia

Un nuovo studio condotto dai paleoantropologi Philipp Gunz e Simon Neubauer del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology di Lipsia, in Germania, rivela che l' Australopithecus afarensis di Lucy aveva un cervello simile a una scimmia. Tuttavia, la prolungata crescita del cervello suggerisce che - come nel caso degli esseri umani - i bambini potrebbero aver avuto una lunga dipendenza dai caregiver.

Lucy aveva un cervello simile a una scimmia

Un nuovo studio condotto dai paleoantropologi Philipp Gunz e Simon Neubauer del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology di Lipsia, in Germania, rivela che l' Australopithecus afarensis di Lucy aveva un cervello simile a una scimmia. Tuttavia, la prolungata crescita del cervello suggerisce che - come nel caso degli esseri umani - i bambini potrebbero aver avuto una lunga dipendenza dai caregiver.

La specie Australopithecus afarensis abitava l'Africa orientale più di tre milioni di anni fa e occupa una posizione chiave nell'albero genealogico degli ominidi, poiché è ampiamente riconosciuta come ancestrale a tutti gli ominidi successivi, compreso il lignaggio umano. "Lucy e la sua specie forniscono prove importanti sul comportamento precoce degli ominidi. Camminavano in posizione verticale, avevano cervelli che erano circa il 20 percento più grandi di quelli degli scimpanzé, potevano aver usato strumenti affilati in pietra", spiega l'autore senior Zeresenay Alemseged dell'Università di Chicago, che dirige il progetto sul campo Dikika in Etiopia, dove lo scheletro di un bambino Australopithecus è stato trovato nel 2000. "I nostri nuovi risultati mostrano come si sono sviluppati i loro cervelli e come sono stati organizzati", aggiunge Alemseged.

Per studiare la crescita e l'organizzazione del cervello nell'Australopithecus afarensis, i ricercatori hanno scansionato il cranio fossile del bambino Dikika usando la microtomografia al sincrotrone presso la European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) a Grenoble, in Francia. Con l'aiuto di questa tecnologia all'avanguardia, i ricercatori possono rivelare l'età della morte con una precisione di poche settimane.

Inoltre, altri sette crani fossili ben conservati provenienti dai siti etiopi Dikika e Hadar sono stati scansionati usando la tomografia convenzionale ad alta risoluzione. Diversi anni di meticolosa ricostruzione fossile e il conteggio delle linee di crescita dentale hanno prodotto un'impronta cerebrale eccezionalmente conservata del bambino Dikika, un'età precisa alla morte, nuove stime del volume endocranico e caratteristiche endocraniche precedentemente non rilevate di noti fossili di Australopithecus .

Questi dati hanno fatto luce su due domande che sono state controverse: esistono prove di una riorganizzazione del cervello simile ad un uomo in Australopithecus afarensis ? Il modello di crescita del cervello in A. afarensis era più simile a quello degli scimpanzé o a quello degli umani?

Infanzia estesa

Contrariamente alle precedenti affermazioni, le impronte endocraniche di Australopithecus afarensis rivelano un'organizzazione cerebrale simile a una scimmia e nessuna caratteristica derivata dall'uomo. Tuttavia, un confronto tra volumi endocranici di neonati e adulti indica tuttavia una crescita cerebrale protratta più simile all'uomo in Australopithecus afarensis , probabilmente fondamentale per l'evoluzione di un lungo periodo di apprendimento dell'infanzia negli ominidi.

I cervelli degli umani moderni non sono solo molto più grandi di quelli dei parenti delle scimmie viventi più vicine, sono anche organizzati in modo diverso e impiegano più tempo a crescere e maturare. Ad esempio, rispetto agli scimpanzé, i bambini umani moderni imparano più a lungo a spese di essere completamente dipendenti dalla cura dei genitori per lunghi periodi di tempo. Insieme, queste caratteristiche sono importanti per la cognizione umana e il comportamento sociale, ma le loro origini evolutive rimangono poco chiare. I cervelli non si fossilizzano, ma man mano che il cervello cresce e si espande prima e dopo la nascita, i tessuti che circondano il suo strato esterno lasciano un'impronta nella trincea ossea. Sulla base di questi endocast, i ricercatori hanno potuto misurare il volume endocranico e dedurre gli aspetti chiave dell'organizzazione del cervello dalle impressioni delle convoluzioni cerebrali nel cranio.

Differenze nell'organizzazione del cervello

Una differenza fondamentale tra scimmie e umani riguarda l'organizzazione dei lobi parietali e occipitali del cervello. "In tutti i cervelli delle scimmie, un solco lunare ben definito si avvicina al limite anteriore della corteccia visiva primaria dei lobi occipitali", spiega il coautore Dean Falk della Florida State University, uno specialista nell'interpretazione delle impronte endocraniche. Alcuni hanno precedentemente sostenuto che i cambiamenti strutturali del cervello hanno portato a un posizionamento più arretrato (simile all'uomo) del solco lunato sugli endocasti di australopiti e alla fine alla scomparsa di una chiara impressione endocranica negli esseri umani. Ipoteticamente, tale riorganizzazione del cervello negli australopiti avrebbe potuto essere collegata a comportamenti più complessi di quelli dei loro grandi parenti delle scimmie (ad esempio, fabbricazione di strumenti, mentalizzazione e comunicazione vocale).

L'endocast eccezionalmente ben conservato del bambino Dikika ha un'impressione inequivocabile di un solco lunato in una posizione simile a una scimmia. Allo stesso modo, le scansioni tomografiche calcolate rivelano un'impressione precedentemente non rilevata di un solco lunare simile a una scimmia in un noto fossile di un adulto adulto di Australopithecus proveniente da Hadar (AL 162-28). Contrariamente a quanto affermato in precedenza, i ricercatori non hanno trovato prove di riorganizzazione del cervello in nessun endocast di Australopithecus afarensis che conserva impressioni sulcal dettagliate.

Istologia dentale virtuale

Nei neonati, le scansioni tomografiche calcolate con sincrotrone della dentatura consentono di determinare l'età di un individuo alla morte contando le linee di crescita dentale. Simile agli anelli di crescita di un albero, le sezioni virtuali di un dente rivelano linee di crescita incrementali che riflettono il ritmo interno del corpo. Studiando i denti fossilizzati del bambino Dikika, gli esperti dentali del team Paul Tafforeau (ESRF), Adeline Le Cabec (ESRF / Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology) e Tanya Smith (Griffith University) hanno calcolato un'età alla morte di 861 giorni (2.4 anni).

"Dopo sette anni di lavoro, abbiamo finalmente avuto tutti i pezzi del puzzle per studiare l'evoluzione della crescita del cervello", afferma l'autore principale Philipp Gunz: "L'età alla morte del bambino Dikika e il suo volume endocranico, i volumi endocranici dei migliori- conservati fossili di Australopithecus afarensis adulti e dati comparativi di oltre 1600 umani e scimpanzé moderni. "

Crescita cerebrale prolungata

Il ritmo dello sviluppo dentale del bambino Dikika era sostanzialmente paragonabile a quello degli scimpanzé e quindi più veloce che negli umani moderni. Tuttavia, dato che il cervello degli adulti Australopithecus afarensis era circa il 20% più grande di quello degli scimpanzé, il piccolo volume endocranico del bambino Dikika suggerisce un periodo prolungato di sviluppo del cervello rispetto agli scimpanzé. "Anche un confronto conservativo tra il bambino Dikika e gli adulti di piccola statura e di piccolo cervello come Lucy, suggerisce che la crescita del cervello in Australopithecus afarensis è stata protratta come negli umani oggi", spiega Simon Neubauer.

"I nostri dati mostrano che l' Australopithecus afarensis aveva un'organizzazione cerebrale simile a una scimmia, ma suggerisce che questi cervelli si sono sviluppati per un periodo di tempo più lungo rispetto agli scimpanzé", conclude Philipp Gunz. Tra i primati in generale, diversi tassi di crescita e maturazione sono associati a diverse strategie di assistenza all'infanzia, suggerendo che il lungo periodo di crescita del cervello in Australopithecus afarensis potrebbe essere stato collegato a una lunga dipendenza dai caregiver. In alternativa, la crescita lenta del cervello potrebbe anche rappresentare principalmente un modo per diffondere i requisiti energetici della prole dipendente per molti anni in ambienti in cui il cibo non è abbondante. In entrambi i casi la prolungata crescita del cervello in Australopithecus afarensis ha fornito una base per la successiva evoluzione del cervello e del comportamento sociale negli ominidi ed era probabilmente fondamentale per l'evoluzione di un lungo periodo di apprendimento dell'infanzia.


Fonte:

Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology


Riferimenti:

  1. Philipp Gunz, Simon Neubauer, Dean Falk, Paul Tafforeau, Adeline Le Cabec, Tanya M. Smith, William H. Kimbel, Fred Spoor, Zeresenay Alemseged. Gli endocasti di Australopithecus afarensis suggeriscono un'organizzazione cerebrale simile a una scimmia e una crescita cerebrale prolungata . Science Advances , 2020; 6 (14): eaaz4729 DOI: 10.1126 / sciadv.aaz4729