In uno studio fondamentale, scienziati australiani, La Germania e la Russia hanno utilizzato il DNA antico recuperato da campioni di sedimenti dalla grotta di Denisova in Siberia per rivelare una storia professionale dettagliata di questo sito unico da tre distinti gruppi di antichi umani e una varietà di animali negli ultimi 300, 000 anni.

Ai piedi dei monti Altai russi, La grotta di Denisova è famosa come il sito in cui furono scoperti per la prima volta i resti fossili di un enigmatico gruppo di umani arcaici soprannominati i Denisova. È l'unico sito al mondo noto per essere stato abitato anche dai loro stretti parenti evolutivi, i Neanderthal, e dai primi esseri umani moderni.

Negli ultimi 40 anni, Gli archeologi russi hanno recuperato circa una dozzina di fossili di Denisovan e di Neanderthal dalla grotta, incluso un osso della figlia di una madre di Neanderthal e di un padre di Denisovan, ma nessun fossile umano moderno è stato recuperato dai depositi. La scarsità di fossili umani ha vanificato i tentativi di stabilire quali umani abbiano occupato la grotta di Denisova in vari momenti in passato e quale gruppo abbia realizzato gli strumenti di pietra e altri manufatti scavati dai depositi.

In questo nuovo studio, un team interdisciplinare di scienziati assemblato dal professor Michael Shunkov dell'Istituto di archeologia ed etnografia (sezione siberiana dell'Accademia delle scienze russa), compresi i geocronologi dell'Università di Wollongong (UOW), rivela la sequenza dell'occupazione umana della grotta, così come di altri animali cavernicoli, compresi gli orsi, iene e lupi, dall'analisi genetica di oltre 700 campioni di sedimenti.

La ricerca, pubblicato in Natura giovedì 24 giugno, è la più grande analisi mai effettuata sul DNA di sedimenti da un singolo sito.

L'identificazione dell'antico DNA umano in 175 campioni di sedimenti amplia notevolmente la nostra conoscenza di Denisova e Neanderthal nel sito, e fornisce anche la prima prova diretta di esseri umani moderni nella grotta di Denisova.

I ricercatori hanno scoperto che i Denisova abitavano la grotta, acceso e spento, da 250, 000 anni fa fino a 60, 000 anni fa, ed erano responsabili dei primi strumenti di pietra trovati nel sito.

I Neanderthal sono apparsi per la prima volta circa 200, 000 anni fa, con una particolare varietà di DNA precedentemente sconosciuta, ed era scomparso da 40, 000 anni fa, simile al tempo della loro scomparsa altrove in Eurasia.

L'antico DNA degli umani moderni si presenta per la prima volta nei sedimenti depositati tra circa 60, 000 e 45, 000 anni fa.

I geocronologi dell'UOW Illustre professor Richard 'Bert' Roberts, Professor Zenobia Jacobs, Professore Associato Bo Li e Ph.D. lo studente Kieran O'Gorman ha raccolto 728 campioni di sedimenti in una fitta griglia dai profili di sedimenti esposti nella grotta.

"L'analisi del DNA dei sedimenti offre una meravigliosa opportunità per combinare le date che abbiamo precedentemente determinato per i depositi nella grotta di Denisova con prove molecolari per la presenza di persone e fauna, " ha detto il professor Roberts.

"Solo raccogliendo centinaia di campioni da tutte e tre le camere della grotta, e documentando le loro posizioni precise, ci abbiamo messo più di una settimana, ma abbiamo ottenuto un set completo di campioni che copre più di 300, 000 anni di storia siberiana, " ha detto il professor Jacobs.

Il nuovo studio si basa sulla cronologia dettagliata ottenuta dalla datazione ottica dei sedimenti della grotta di Denisova a UOW, pubblicato in Natura nel 2019.

"La cronologia generata in precedenza per i sedimenti delle grotte ci ha permesso di scegliere i luoghi migliori per raccogliere i campioni di DNA e sfruttare al meglio le straordinarie intuizioni del DNA dei sedimenti, " ha detto il professor Jacobs.

Al Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology di Lipsia, dottorato di ricerca la studentessa Elena Zavala, l'autore principale dello studio, estratto e sequenziato piccole tracce di antico DNA mitocondriale umano e animale dalla vasta collezione di campioni.

"Questi sforzi sono stati ripagati e abbiamo rilevato il DNA dei Denisova, Neanderthal e antichi umani moderni nel 24% dei campioni, " lei disse.

Quando si confrontano i profili del DNA con le età degli strati, i ricercatori hanno scoperto che i primi umani a visitare il sito erano Denisoviani circa 250, 000 anni fa, seguito da Neanderthal circa 200, 000 anni fa. Solo il DNA di Neanderthal è stato trovato in sedimenti depositati tra 130, 000 e 80, 000 anni fa. I Denisova che sono tornati dopo questo periodo portavano un DNA mitocondriale diverso dai Denisova che erano lì prima, suggerendo che una popolazione diversa era arrivata nella regione.

Il DNA umano moderno appare per la prima volta negli strati iniziali del Paleolitico superiore, che conteneva pendenti e altri ornamenti fatti con ossa e denti di animali, avorio di mammut, guscio d'uovo di struzzo, marmi e pietre preziose. "Questo fornisce non solo la prima prova di umani moderni nel sito, ma suggerisce anche che potrebbero aver portato con sé nuove tecnologie nella regione, "Ha detto la signora Zavala.

Gli scienziati hanno anche trovato DNA animale in quasi tutti i campioni, e ha identificato due periodi di tempo in cui si sono verificati cambiamenti nelle popolazioni animali e umane. Il primo, 190 circa, 000 anni fa, ha coinciso con un passaggio da condizioni relativamente calde a condizioni relativamente fredde, quando le popolazioni di iene e orsi cambiarono e i Neanderthal apparvero per la prima volta nella grotta.

Il secondo grande cambiamento si è verificato tra 130, 000 e 100, 000 anni fa, insieme a un cambiamento del clima da condizioni relativamente fredde a condizioni relativamente calde. Durante questo periodo, le popolazioni animali sono cambiate di nuovo, I Denisova sono scomparsi, e i Neanderthal rimasero gli unici occupanti umani della grotta.

"La coincidenza di questi avvicendamenti di popolazione con le transizioni climatiche tra i periodi interglaciali e glaciali suggerisce che i fattori ambientali hanno svolto un ruolo chiave nel plasmare la storia umana e faunistica di questa regione, " ha detto il professor Roberts.

Professor Matthias Meyer, leader del gruppo Advanced DNA Sequencing Techniques presso il Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology e autore senior del nuovo studio, said:"Being able to generate such dense genetic data from an archaeological site is like a dream come true. There is so much information hidden in sediments—it will keep us and many other geneticists busy for a lifetime."