Quando, circa 10.000 anni fa, la progressiva domesticazione di alcune specie vegetali portò alla nascita dell’agricoltura i nostri antenati, non solo i sapiens ma addirittura i Neanderthal (scomparsi diversi millenni prima), avevano già da tempo sviluppato la capacità di digerire cibi ricchi di amido.

A questa scoperta, che rivoluziona quanto si pensava in precedenza sull’alimentazione degli antichi Homo, è arrivato uno studio, pubblicato su PNAS, che ha esaminato la storia evolutiva del microbioma orale dei primi umani e ha individuato la presenza di particolari ceppi di batteri appositamente adattati per scindere gli amidacei in zuccheri semplici. 

A core oral microbiome has been maintained throughout African hominid evolution, but oral biofilms in Homo may have undergone unique changes for starch digestion. In PNAS: https://t.co/FUKgaA9H6N pic.twitter.com/OQrUEalOXO

— PNASNews (@PNASNews) May 12, 2021

Per arrivare a questo risultato il team di ricerca, guidato dal Max Planck Institute e composto da oltre 50 scienziati di 13 diversi Paesi, ha analizzato miliardi di frammenti di DNA conservati nella placca batterica dentale di 124 reperti fossilizzati. Tra loro, per permettere un confronto, non c’erano solo antenati umani ma anche altri primati, come scimpanzé, gorilla e scimmie urlatrici.

Tra i campioni esaminati c’è anche quello di un Neanderthal vissuto 100.000 fa, i cui resti sono stati rinvenuti nella grotta di Pešturina in Serbia. Si tratta del più antico microbioma orale mai sequenziato e l’esito delle analisi, condotte con strumenti tecnologici innovativi e approcci computazionali, ha permesso di capire che l’organismo di questo individuo era già in grado di digerire gli amidi.

Dai residui di tartaro, che oggi cerchiamo di eliminare attentamente quando ci laviamo i denti, è stato quindi possibile ricavare informazioni molto importanti sull'evoluzione umana, comprendere meglio cosa mangiavano i nostri antenati e in che modo gli aspetti nutrizionali abbiano influenzato i cambiamenti a livello di sviluppo cerebrale. 

Nei reperti degli antichi umani sono infatti stati rilevati degli specifici ceppi di batteri, del genere Streptococcus, che si legano all’enzima della saliva che trasforma gli amidi in zuccheri. Un meccanismo che si sviluppa soltanto quando l’amido è una parte importante della dieta alimentare. I medesimi microrganismi sono invece risultati quasi totalmente assenti dalla placca dentale degli altri primati sebbene, in generale, lo studio abbia confermato che gli esseri umani condividano con essi molti batteri orali. 

Questo ridimensiona anche il ruolo della carne nella nutrizione dei Neanderthal e porta a ritenere che i loro pasti fossero molto più simili a quelli dei sapiens: variegati e con un ampio ricorso a cibi ricchi di amido, come tuberi e radici ma anche noci, differenti tipologie di semi e cereali selvatici.

Proprio il massiccio consumo di amidacei, poi trasformati in zuccheri grazie ai processi digestivi, avrebbe inoltre permesso l'espansione del volume del cervello umano, che richiede glucosio come fonte di nutrienti. Un passaggio chiave, ma non l'unico, nell'evoluzione delle capacità cerebrali che ci distinguono da altri primati a noi vicini.

"Ricostruire la dieta dei nostri antenati più antichi è una sfida difficile, ma dai batteri orali è possibile ottenere contenere indizi importanti per comprendere i primi cambiamenti dietetici che ci hanno resi unicamente umani", ha commentato Christina Warinner, una delle coautrici dello studio e docente con differenti incarichi afferenti all'area dell'antropologia e delle scienze del microbioma al Max Plank Institute e alle università di Harvard e Oklahoma. "I genomi batterici - ha aggiunto - si evolvono molto più rapidamente del genoma umano e questo rende il nostro microbioma un indicatore particolarmente sensibile per ricostruire i principali eventi del nostro passato evolutivo, lontano e recente".

Il primo autore James A. Fellows Yates del dipartimento di Archeogenetica dl Max Plank Institute ha inoltre sottolineato che grazie a questo lavoro è stato possibile dimostrare che il DNA batterico del microbioma orale si conserva almeno il doppio del tempo di quanto si riteneva in precedenza. "Gli strumenti e le tecniche sviluppate in questo studio aprono nuove opportunità per rispondere a domande fondamentali nell’archeologia microbica e consentiranno un’esplorazione più ampia dell’intima relazione tra gli esseri umani e il loro microbioma", ha spiegato. 

Allo studio ha partecipato anche Marco Peresani, docente della sezione di Science preistoriche e antropologiche all'interno del dipartimento di Studi umanistici all'università di Ferrara: lo abbiamo intervistato per avere maggiori dettagli su come sia stato possibile analizzare un DNA batterico così antico, sulle informazioni codificate nel nostro microbioma (che oggi sappiamo avere un ruolo strategico sulla nostra salute ma di cui si conosce ancora poco in termini di evoluzione) e sulle prospettive aperte dai risultati di questo lavoro. 

Peresani è anche il direttore degli scavi realizzati nei siti archeologici di Grotta de Nadale, in provincia di Vicenza, e di Grotta di Fumane, nel veronese, da cui provengono cinque denti di Neanderthal che fanno parte dei reperti fossilizzati utilizzati per questo studio. "Il risultato straordinario di questa ricerca è che ci permette di conoscere in buona parte la composizione e l’evoluzione del microbiota e questo è un fatto unico perché di solito alberga sulle porzioni alterabili, sui tessuti molli che non si conservano così a lungo nel tempo. Quindi il fatto di averlo trovato nel tartaro è stato importante", ha affermato il docente.

Il professor Peresani comincia illustrando i reperti rinvenuti in Veneto e utilizzati per questo studio. "Si tratta dei denti decidui di giovani Neanderthal, recuperati grazie al continuo setacciamento del sedimento archeologico. Il dente di Grotta de Nadale è stato rinvenuto in un livello che ha un'età minima di 70 000 anni. Per un attimo abbiamo accarezzato l’idea di vantare il reperto più antico di questo genere ma poi nella nella grotta di Pešturina in Serbia è stato trovato un dente di Neanderthal risalente a 100 000 anni fa".

Le analisi sul DNA batterico sono state portate avanti a Lipsia, in Germania, dove ha sede il Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology. "Lo si fa attraverso il prelievo di microquantità di campione. Questi campionamenti possono essere in parte distruttivi ma in questo caso l'impatto sui reperti è stato veramente minimo", spiega Peresani iniziando poi a soffermarsi sulle informazioni ricavate dalla placca dentale fossile di oltre 120 esemplari, tra primati e ominidi. 

I ricercatori hanno infatti identificato dieci gruppi di batteri che fanno parte del microbioma orale umano e dei primati da oltre 40 milioni di anni e ancora oggi sono in comune. "Il risultato è importantissimo - afferma Peresani - perché mette in evidenza che la flora batterica delle scimmie catarrine e platirrine era condivisa ben prima della loro separazione intorno a 40 milioni di anni fa e ovviamente è condivisa tra gli ominidi. L’aspetto straordinario è che siccome il nostro cervello, nel periodo intercorso tra 2 milioni di anni e 700 mila anni fa si è espanso del doppio, ha poi avuto necessità di specifiche sostanze nutritive che ne garantissero il funzionamento e la crescita".

Ci sono quindi molte similitudini nel microbioma orale di primati ed essere umani ma è in un particolare ceppo batterico, presente tra i Neanderthal e ancor di più tra i sapiens, che si può cogliere un passaggio chiave dell'evoluzione umana. "A partire da 100 mila anni fa, l’età a cui è datato il dente di Pešturina, Neanderthal e sapiens hanno condiviso più o meno lo stesso microbiota e hanno conservato le tracce di determinati batteri che, legandosi all’enzima amilasi, consentono di estrarre dall’amido il glucosio, nutriente fondamentale per il nostro encefalo", approfondisce il professore dell'università di Ferrara. 

"Questo fa capire che i Neanderthal erano dotati di un cervello di notevole volume e poi, come sappiamo, i sapiens hanno conosciuto un aumento dell’encefalo, il tutto favorito proprio da questa flora microbatterica che era presente nel nostro cavo orale".

Scavi nella Grotta de Nadale e uno dei denti di Neanderthal da cui è stata raccolta la placca oggetto dello studio. Credit: Marco Peresani - Unife

La dieta dei Neanderthal non era quindi quasi esclusivamente carnivora. Al contrario, era caratterizzata da una varietà molto superiore rispetto a quanto non si sia ritenuto finora. "Se potessero tornare in vita o vederci da qualche parte lontana, i Neanderthal ci ringrazierebbero per questa scoperta", commenta scherzando il professor Peresani. "Come archeologi - aggiunge  - siamo confortati da questi risultati perché l’archeologia stava già dimostrando in vari siti d’Europa che i Neanderthal avevano una dieta più allargata di quello che si pensava. Si cibavano di uccelli, di risorse ittiche e di amidacei perché sono state ritrovate delle tracce di amido su vari reperti e manufatti. Aver trovato questa associazione biologica ci conforta e conferma che i Neanderthal necessitavano di queste risorse per alimentare il loro cervello. Inoltre, questa similitudine del microbioma di sapiens e Neanderthal potrebbe anche essere legata ai numerosi eventi di meticciamento e di flusso genico tra le due popolazioni. Sappiamo che gli incontri sono stati ripetuti. Una prima volta è accaduto intorno a 100.000 anni fa nel vicino Oriente e poi le interazioni sono proseguite, fino alle soglie dell’estinzione dei Neanderthal".

Quanto alle prospettive aperte da questo studio il professor Peresani sottolinea che "è importante porre molta attenzione ai resti umani e ai sedimenti che li contengono. I denti di Grotta de Natale e Grotta di Fumane non sono gli unici e ne sono stati trovato altri di età più recente, ugualmente molto interessanti: abbiamo scoperto sulle Alpi alcune sepolture databili tra 14 e 17 mila anni fa che un domani potranno essere preziose anche per scoprire, attraverso l’analisi del microbioma, come è cambiato il comportamento alimentare tra gli stessi sapiens e come sono cambiati i sapiens nel corso dell’ultimo periodo glaciale. Un momento fondamentale che ha plasmato la nostra identità anche biologica, oltre che culturale".

Marco Peresani ha anche scritto un libro pubblicato intitolato "Come eravamo. Viaggio nell'Italia paleolitica", uscito lo scorso anno per Il Mulino. Nel volume ripercorre le tracce dei primi insediamenti umani nella nostra penisola e ricostruisce i ripetuti incontri tra sapiens e Neanderthal. "Il panorama che offre la nostra penisola è molto interessante. Abbiamo delle evidenze dei primi popolamenti, su base biostratigrafica, comparabili a quelli che si registrano in Europa e sono databili intorno a 1,4-1,5 milioni di anni fa, anche se c’è qualcuno che sostiene che sia più appropriato parlare di 850 mila anni fa. Le età sono ancora da definire con precisione. Sicuramente i nostri siti archeologici possono fornire molte informazioni sull’arrivo dei primi sapiens nella nostra penisola 45 mila anni fa e sulle possibili interazioni biologiche e culturali tra sapiens e Neanderthal. Ci sono reperti e manufatti in corso di studio, espressione della cultura materiale, che potranno offrire informazioni preziose forse già nei prossimi mesi", conclude Peresani.