Articolo

Enrico Bucci

Nello smalto dei denti c’è scritto chi siamo

Per più di un secolo la paleoantropologia ha ricostruito la storia del genere Homo soprattutto attraverso la morfologia dei fossili. Crani, mandibole, denti e ossa lunghe fornivano gli indizi necessari per distinguere specie, riconoscere parentele evolutive e ipotizzare migrazioni. Questa tradizione morfologica ha prodotto risultati straordinari, ma si basava su caratteri che talvolta possono essere ambigui: la variabilità individuale, il dimorfismo sessuale e l’evoluzione convergente possono generare forme simili in linee evolutive differenti o forme diverse all’interno della stessa popolazione.

Negli ultimi due decenni la paleoantropologia ha attraversato una trasformazione profonda grazie all’ingresso delle tecniche molecolari. Il recupero e il sequenziamento del DNA antico hanno reso possibile osservare direttamente le relazioni genetiche tra popolazioni umane arcaiche e moderne. Il genoma dei Neanderthal e quello dei Denisoviani hanno rivelato episodi di incrocio tra popolazioni diverse del genere Homo e hanno permesso di ricostruire la storia demografica delle nostre origini con un dettaglio prima impensabile.

Questa rivoluzione molecolare ha però incontrato un limite fisico molto concreto. Il DNA è una molecola chimicamente fragile. Il tempo, la temperatura e l’attività dei microrganismi frammentano progressivamente i filamenti fino a distruggerli completamente. In molti contesti geografici, soprattutto nelle regioni temperate o tropicali, i fossili umani conservano quantità di DNA troppo degradate per essere analizzate. In altri casi il DNA scompare del tutto dopo alcune centinaia di migliaia di anni.

Proprio da questo limite è nata una nuova linea di ricerca che sta trasformando la paleoantropologia contemporanea: la paleoproteomica, lo studio delle proteine conservate nei fossili. Le proteine, pur essendo anch’esse molecole biologiche, presentano una stabilità chimica molto maggiore rispetto al DNA, soprattutto quando rimangono intrappolate in strutture minerali dense. La spettrometria di massa consente oggi di identificare frammenti proteici anche molto degradati e di ricostruire la sequenza di amminoacidi da cui provengono. Ogni proteina diventa così una fonte di informazione evolutiva.

Tra tutte le proteine che si conservano nei fossili umani, una si è rivelata particolarmente preziosa: l’amelogenina.

L’amelogenina è una proteina fondamentale nello sviluppo dei denti. Durante la formazione dello smalto dentale, cellule specializzate chiamate ameloblasti secernono grandi quantità di questa proteina, che organizza la crescita dei cristalli di idrossiapatite, il minerale che costituisce lo smalto. Il processo di mineralizzazione ingloba parte delle proteine nella matrice cristallina che si sta formando. Quando il dente completa il suo sviluppo, lo smalto diventa uno dei materiali biologici più duri e resistenti presenti nel corpo dei vertebrati.

Questa struttura straordinariamente compatta funziona come una capsula geologica in miniatura. Piccole quantità di proteine rimangono intrappolate tra i cristalli minerali e possono sopravvivere per centinaia di migliaia di anni. Lo smalto dentale è infatti il tessuto che più frequentemente si conserva nei fossili di vertebrati e spesso rappresenta l’unica parte di un individuo che arriva fino a noi.

L’amelogenina presenta inoltre una caratteristica genetica che la rende particolarmente utile per lo studio dei fossili umani. Nei mammiferi esistono due versioni del gene che codifica questa proteina: una sul cromosoma X e una sul cromosoma Y. Le due versioni producono proteine molto simili ma distinguibili attraverso specifiche differenze nella sequenza di amminoacidi. Questa distinzione consente di identificare il sesso biologico di un individuo anche quando il DNA non è più recuperabile. La presenza simultanea delle forme derivanti da X e Y indica un individuo maschile, mentre la sola forma legata al cromosoma X indica un individuo femminile.

Questa possibilità ha aperto una strada completamente nuova nello studio delle popolazioni umane antiche. In molti siti archeologici i resti sono troppo frammentari per stabilire il sesso degli individui sulla base dell’anatomia. L’analisi dell’amelogenina conservata nello smalto dentale permette invece di determinare il sesso biologico anche a partire da denti isolati o da frammenti minuscoli.

Negli ultimi anni questo approccio ha prodotto risultati sorprendenti, spesso risolvendo veri e propri enigmi scientifici lasciati aperti dalla sola analisi morfologica dei fossili.

Vediamo insieme alcuni esempi.

Nel sud della Spagna, vicino a Siviglia, si estende il grande sito archeologico di Valencina de la Concepción, uno dei complessi più importanti dell’Età del rame europea. Tra la fine del IV e l’inizio del III millennio a.C. questo insediamento occupava centinaia di ettari e ospitava monumenti megalitici, fossati monumentali e un’intensa attività artigianale. Il sito ha restituito una straordinaria quantità di materiali di prestigio, provenienti anche da regioni molto lontane.

In questo contesto, nel settore chiamato struttura 10.049, gli archeologi scoprirono una sepoltura che attirò immediatamente l’attenzione. Diversamente da molte tombe della stessa epoca che contengono deposizioni collettive, questa era una tomba individuale. Il corpo era accompagnato da un corredo funerario eccezionale: oggetti in avorio, ambra, cristallo di rocca e selce lavorata. Tra questi spiccava una grande zanna di elefante africano, del peso di quasi due chilogrammi, un oggetto rarissimo nell’Europa preistorica. Sopra la sepoltura era stato deposto in seguito un secondo livello di offerte, tra cui un pugnale con lama di cristallo di rocca e impugnatura in avorio decorata con decine di perle di madreperla.

Per la ricchezza e l’unicità del corredo, gli archeologi interpretarono questo individuo come la figura socialmente più importante conosciuta per l’Iberia dell’età del Rame pre-campaniforme. Lo scheletro venne attribuito a un giovane adulto e, seguendo un’ipotesi comune nella letteratura archeologica, identificato come maschile. L’individuo entrò nella letteratura con un nome evocativo: “l’Uomo dell’Avorio”.

La determinazione del sesso, tuttavia, si basava su criteri morfologici limitati. Lo scheletro era incompleto e molti degli elementi anatomici normalmente utilizzati per distinguere maschi e femmine non erano conservati in condizioni tali da permettere una diagnosi sicura. Questo lasciava aperta una domanda fondamentale: chi era realmente la persona sepolta in quella tomba straordinaria?

Per rispondere a questa domanda i ricercatori hanno analizzato le proteine conservate nello smalto di un dente dello scheletro. Durante la formazione del dente lo smalto incorpora diverse proteine, tra cui l’amelogenina. Questa proteina esiste in due forme leggermente diverse, codificate dai cromosomi X e Y. L’analisi proteomica mediante spettrometria di massa permette di identificare i peptidi derivati da queste varianti e quindi di stabilire il sesso cromosomico dell’individuo.

Il risultato dell’analisi è stato inequivocabile: nello smalto dentale erano presenti soltanto i peptidi associati alla forma dell’amelogenina legata al cromosoma X. L’individuo sepolto nella struttura 10.049 era una donna.

Questa scoperta ha cambiato radicalmente l’interpretazione del contesto archeologico. La sepoltura più ricca e socialmente prominente conosciuta per l’Iberia dell’Età del rame apparteneva a una donna, ribattezzata “Ivory Lady”, la Signora dell’Avorio.

Come si nota bene in questo caso, il risultato non riguarda soltanto l’identità di un individuo, ma modifica la nostra comprensione delle forme di prestigio e di leadership nelle società europee dell’Età del rame.

Nel 1998, nella valle del Lapedo vicino alla città di Leiria, nel Portogallo centrale, gli archeologi portarono alla luce uno dei fossili più discussi del Paleolitico europeo. In un riparo roccioso chiamato Lagar Velho emerse lo scheletro quasi completo di un bambino vissuto circa 28.000 anni fa. Il corpo era stato deposto in una piccola fossa scavata nel sedimento e cosparso di ocra rossa, un pigmento minerale associato in molti siti paleolitici alle pratiche funerarie. Il contesto indicava chiaramente una sepoltura intenzionale.

Lo stato di conservazione dello scheletro era eccezionale per un fossile di questa epoca. Molte parti del corpo risultavano presenti e articolate, permettendo una ricostruzione dettagliata dell’anatomia dell’individuo. Fin dalle prime analisi emerse però un problema interpretativo che avrebbe alimentato per anni il dibattito scientifico.

Alcune caratteristiche dello scheletro apparivano pienamente compatibili con gli esseri umani moderni del Paleolitico superiore europeo. Altri tratti – soprattutto nelle proporzioni degli arti e nella robustezza di alcune ossa – ricordavano elementi osservati nei Neanderthal. Gli scopritori proposero quindi un’interpretazione audace: il bambino di Lapedo avrebbe potuto appartenere a una popolazione derivata dall’incrocio tra Homo sapiens e Neanderthal.

La proposta attirò enorme attenzione perché toccava uno dei temi centrali dell’evoluzione umana europea. I Neanderthal scomparvero circa 40.000 anni fa, mentre il bambino di Lapedo visse diverse migliaia di anni dopo. Se alcune caratteristiche neanderthaliane fossero realmente state presenti nello scheletro, ciò avrebbe potuto indicare la sopravvivenza di popolazioni ibride molto più a lungo di quanto si pensasse.

Molti ricercatori sottolinearono tuttavia un problema fondamentale. Lo scheletro apparteneva a un bambino di circa quattro anni. Nei bambini molti caratteri anatomici utilizzati per interpretare la morfologia degli ominini non sono ancora completamente sviluppati. Anche caratteristiche come la robustezza delle ossa o le proporzioni corporee possono cambiare durante la crescita. Questo rende particolarmente difficile distinguere tra tratti realmente significativi dal punto di vista evolutivo e variazioni normali dello sviluppo.

A complicare ulteriormente il quadro mancava una delle informazioni biologiche più elementari: il sesso dell’individuo. Nei bambini la pelvi e altri elementi scheletrici non presentano ancora le differenze che permettono di distinguere maschi e femmine negli adulti. Senza questa informazione diventa difficile confrontare correttamente le proporzioni dello scheletro con quelle di altri individui delle popolazioni paleolitiche.

L’analisi delle proteine conservate nello smalto dentale ha permesso di risolvere questo punto. I denti del bambino di Lapedo conservano ancora tracce delle proteine incorporate nello smalto durante la formazione del dente. Tra queste compare l’amelogenina. L’analisi proteomica dello smalto ha identificato le sequenze peptidiche della proteina che permettono di stabilire il sesso biologico dell’individuo.

Il risultato ha mostrato che il bambino di Lapedo era un maschio.

Questa informazione ha cambiato il modo in cui lo scheletro può essere interpretato. Sapendo che l’individuo era un bambino maschio, i ricercatori hanno potuto confrontare le proporzioni degli arti e la robustezza dello scheletro con quelle di altri bambini maschi del Paleolitico superiore europeo. In questo contesto comparativo molte delle caratteristiche considerate inizialmente insolite risultano compatibili con la variabilità delle popolazioni di Homo sapiens dell’epoca.

Nei monti Altai della Siberia esiste una grotta che è ormai uno dei luoghi più importanti per la paleoantropologia: Denisova. Questo sito archeologico, scavato sistematicamente a partire dagli anni Ottanta, ha restituito resti umani estremamente frammentari ma di enorme importanza scientifica. Nel 2010 l’analisi del DNA estratto da una falange trovata nei sedimenti della grotta ha rivelato l’esistenza di una popolazione umana fino ad allora sconosciuta. Il genoma mostrava una linea evolutiva distinta sia dai Neanderthal sia dagli esseri umani moderni, anche se imparentata con i primi. Questa popolazione, oggi chiamata Denisoviana, occupava probabilmente vaste regioni dell’Asia e ha lasciato tracce genetiche nelle popolazioni umane attuali dell’Oceania e di parte dell’Asia sudorientale.

Nel 2018 un nuovo reperto proveniente dallo stesso sito ha fornito uno dei risultati più sorprendenti della paleogenomica. Il fossile, catalogato come Denisova 11, consisteva in un piccolo frammento di osso lungo pochi centimetri, privo di caratteristiche morfologiche utili per una classificazione anatomica. Il DNA estratto dal reperto mostrava un profilo inatteso. L’analisi genomica ha rivelato che circa metà delle sequenze corrispondeva a quelle tipiche dei Neanderthal, mentre l’altra metà era chiaramente denisoviana. La distribuzione delle varianti genetiche lungo il genoma indicava una struttura molto precisa: l’individuo era figlio diretto di una madre neanderthaliana e di un padre denisoviano. Non si trattava quindi di una popolazione già mescolata nel passato remoto, ma di un ibrido di prima generazione.

Il genoma permetteva di ricostruire anche altri dettagli. La madre apparteneva a una popolazione neanderthaliana strettamente imparentata con i Neanderthal europei, mentre il padre denisoviano portava nel proprio genoma segmenti di origine neanderthaliana risalenti a un episodio di incrocio avvenuto alcune centinaia di generazioni prima. Il quadro suggerisce una storia di contatti ripetuti tra queste popolazioni nelle regioni dell’Asia settentrionale.

Una questione elementare rimaneva però irrisolta: il sesso dell’individuo. Il frammento osseo non conteneva elementi anatomici diagnostici e le dimensioni del reperto impedivano qualsiasi valutazione morfologica. La determinazione del sesso tramite il DNA antico è possibile confrontando la quantità relativa di sequenze provenienti dai cromosomi sessuali, ma questa procedura può risultare incerta quando le sequenze sono fortemente degradate o contaminate da DNA ambientale.

L’analisi delle proteine dello smalto dentale ha fornito una soluzione indipendente. L’amelogenina è prodotta in due forme leggermente differenti, codificate da geni localizzati sui cromosomi X e Y. La spettrometria di massa permette di identificare peptidi specifici delle due varianti. Nei maschi compaiono entrambe le forme della proteina, mentre nelle femmine è presente solo la variante codificata dal cromosoma X.

L’analisi proteomica dei frammenti di smalto associati ai resti di Denisova ha identificato esclusivamente peptidi appartenenti alla forma AMELX, senza alcuna traccia della variante AMELY. Questo risultato indica che l’individuo possedeva due cromosomi X e quindi era una femmina.

Il dato ha un significato che va oltre la semplice identificazione del sesso. L’esistenza di un ibrido di prima generazione mostra che le due popolazioni si incontravano e si riproducevano con una frequenza sufficiente da rendere possibile la nascita di individui come Denisova 11. L’identificazione del sesso consente di collocare questo evento in un quadro demografico più concreto. L’individuo rappresenta una giovane femmina nata dall’incontro tra una donna neanderthaliana e un uomo denisoviano, vissuta probabilmente nella stessa regione dove le due popolazioni si sovrapponevano.

Questo risultato mostra con chiarezza il tipo di informazione che la paleoproteomica può fornire quando il record fossile è estremamente povero. L’intera ricostruzione biologica di Denisova 11 deriva da un frammento osseo privo di caratteristiche anatomiche e da minuscole quantità di biomolecole conservate nei tessuti mineralizzati. Il genoma ha rivelato la storia evolutiva dell’individuo; l’amelogenina conservata nello smalto dentale ha completato il quadro biologico identificandone il sesso.

La Sierra de Atapuerca, nel nord della Spagna, rappresenta uno dei complessi paleoantropologici più importanti del mondo. In una serie di cavità carsiche riempite da sedimenti accumulatisi nel corso di centinaia di migliaia di anni, gli scavi hanno restituito una sequenza quasi continua di resti umani del Pleistocene. Tra questi siti, Gran Dolina occupa una posizione centrale. Nel livello stratigrafico noto come TD6 sono stati trovati resti attribuiti alla specie Homo antecessor, una popolazione vissuta circa 850.000 anni fa.

Questi fossili occupano una posizione chiave nella storia dell’Europa. Homo antecessor rappresenta una delle più antiche popolazioni umane documentate nel continente e potrebbe essere collegato alle linee evolutive che porteranno in seguito ai Neanderthal. I resti recuperati a Gran Dolina comprendono frammenti cranici, mandibole, denti e ossa lunghe appartenenti ad almeno una decina di individui. L’insieme mostra un mosaico di caratteri anatomici: alcuni ricordano le forme africane più antiche del genere Homo, altri anticipano tratti che diventeranno tipici dei Neanderthal europei.

Il contesto archeologico presenta inoltre un elemento particolare. Molti dei resti umani rinvenuti nel livello TD6 portano segni evidenti di macellazione: incisioni prodotte da utensili litici e fratture compatibili con la lavorazione delle carcasse. L’interpretazione più accreditata è che i resti rappresentino individui uccisi e consumati da altri esseri umani. Questo episodio di cannibalismo documentato quasi un milione di anni fa ha attirato l’attenzione degli studiosi fin dalle prime analisi del sito.

Nonostante l’importanza dei fossili, il materiale presenta un limite che ha accompagnato a lungo gli studi su Gran Dolina: la frammentarietà estrema dei resti e l’assenza di DNA recuperabile. L’età dei fossili e le condizioni ambientali del deposito hanno distrutto completamente il materiale genetico. Questo impediva di utilizzare le tecniche della paleogenomica per ottenere informazioni biologiche sugli individui.

Tra le domande rimaste aperte vi era la composizione demografica del gruppo rappresentato nel sito. I resti includono individui di età diverse, dai bambini agli adulti, ma la determinazione del sesso risultava difficile o impossibile nella maggior parte dei casi. Molti dei fossili consistono in denti isolati o in frammenti cranici privi di caratteri diagnostici. Senza una distinzione tra maschi e femmine diventa difficile interpretare la struttura del gruppo umano coinvolto nell’episodio documentato nel deposito.

L’analisi proteomica dello smalto dentale ha aperto una nuova possibilità di indagine. Alcuni dei denti recuperati nel livello TD6 conservano ancora tracce delle proteine intrappolate nello smalto durante la formazione del dente. Tra queste proteine compare l’amelogenina, con le sue due varianti codificate sui cromosomi X e Y. Utilizzando la spettrometria di massa, i ricercatori hanno identificato nei campioni peptidi diagnostici delle due forme della proteina. 

L’applicazione di questo metodo ai denti fossili di Gran Dolina ha permesso di determinare il sesso di diversi individui appartenenti all’assemblaggio. Il risultato ha mostrato che nel deposito erano rappresentati sia maschi sia femmine, insieme a individui giovani e adulti. Questo dato, apparentemente semplice, ha conseguenze importanti per l’interpretazione del sito.

La presenza di individui di entrambi i sessi e di età differenti indica che i resti non rappresentano un singolo individuo o una categoria specifica della popolazione. Il deposito riflette un gruppo umano reale, composto da membri di una comunità, probabilmente catturati o uccisi nello stesso contesto. In assenza di DNA, l’amelogenina ha fornito la prima informazione molecolare diretta sulla composizione biologica di una popolazione europea vissuta quasi un milione di anni fa.

Un enigma simile emerge da un altro sito della Sierra de Atapuerca, la Sima de los Huesos. Questa cavità profonda si trova alla base di un sistema carsico accessibile attraverso un lungo condotto sotterraneo. Gli scavi iniziati negli anni Ottanta hanno portato alla luce uno dei più straordinari accumuli fossili del Pleistocene medio: oltre settemila resti umani appartenenti ad almeno ventotto individui vissuti circa 430.000 anni fa.

La popolazione rappresentata nella Sima de los Huesos occupa una posizione evolutiva fondamentale. Le caratteristiche anatomiche dei crani e delle mandibole mostrano una combinazione di tratti arcaici e di elementi che diventeranno tipici dei Neanderthal. Le analisi genetiche effettuate su alcuni resti hanno confermato questa interpretazione: gli individui della Sima appartengono a una popolazione strettamente imparentata con la linea che porterà ai Neanderthal europei.

Il sito presenta però una caratteristica che ha suscitato discussioni fin dalle prime scoperte. I resti umani sono concentrati in una cavità profonda priva di evidenze di occupazione abitativa e quasi priva di resti di altre specie animali. Non si tratta di un normale deposito archeologico formato da attività quotidiane o da accumuli naturali di carcasse. La concentrazione dei fossili suggerisce un processo specifico che ha portato i corpi nella cavità.

Tra le ipotesi proposte nel corso degli anni figurano la caduta accidentale di individui nella cavità, il trasporto naturale dei resti attraverso processi geologici o un comportamento deliberato da parte degli esseri umani stessi, come la deposizione intenzionale dei corpi. Distinguere tra queste possibilità richiede informazioni sulla composizione del gruppo umano rappresentato nel sito.

Una distribuzione casuale tra individui giovani e adulti, maschi e femmine, può indicare un gruppo naturale appartenente a una comunità. Una distribuzione fortemente sbilanciata potrebbe invece suggerire eventi specifici, come incidenti o selezioni particolari di individui.

La determinazione del sesso dei fossili è quindi una variabile chiave. Molti resti della Sima de los Huesos sono costituiti da denti isolati o da frammenti ossei privi di caratteri anatomici utili per una diagnosi sicura. Anche quando sono presenti elementi più completi, la variabilità morfologica rende difficile distinguere maschi e femmine con criteri affidabili.

L’analisi delle proteine conservate nello smalto dentale ha offerto un modo diretto per affrontare questo problema. I denti della Sima, protetti nella matrice minerale dello smalto, conservano ancora tracce delle proteine prodotte durante la formazione del dente. Tra queste compare l’amelogenina, che contiene sequenze peptidiche diagnostiche per l’identificazione del sesso.

L’applicazione della spettrometria di massa a numerosi denti provenienti dal sito ha permesso di assegnare il sesso a diversi individui appartenenti all’assemblaggio fossile. Il risultato mostra una presenza consistente sia di maschi sia di femmine, insieme a individui di età diverse.

Questo quadro demografico è coerente con l’ipotesi che i resti rappresentino membri di una comunità reale, accumulati nella cavità nel corso di eventi ripetuti. La composizione del gruppo non suggerisce una selezione di individui specifici né un singolo episodio accidentale. I dati indicano piuttosto una popolazione strutturata, nella quale sono rappresentati entrambi i sessi e diverse classi di età.

L’analisi dell’amelogenina ha quindi fornito una componente essenziale per interpretare uno dei più grandi enigmi della paleoantropologia europea. In un sito dove migliaia di frammenti ossei raccontano la storia di una popolazione vissuta quasi mezzo milione di anni fa, le proteine intrappolate nello smalto dentale hanno reso possibile ricostruire la ragione accidentale dell’accumulo dei resti di un’antica popolazione in una cavità naturale.

Un altro enigma che ha messo alla prova gli strumenti della paleoantropologia arriva dal Sudafrica. Nel 2013, nel sistema di grotte Rising Star, a pochi chilometri da Johannesburg, alcuni speleologi individuarono una cavità profonda e difficile da raggiungere. Nella camera chiamata Dinaledi vennero alla luce centinaia di resti fossili appartenenti a una specie fino ad allora sconosciuta, descritta nel 2015 con il nome Homo naledi.

Il sito rappresenta uno degli assemblaggi fossili di ominini più ricchi mai scoperti. Le ossa recuperate appartengono ad almeno quindici individui e comprendono resti di bambini, adolescenti e adulti. L’anatomia della specie presenta una combinazione inattesa di caratteristiche: il cranio ospita un cervello relativamente piccolo, mentre le mani, i piedi e parte dello scheletro postcraniale mostrano tratti più moderni.

La disposizione dei resti nella grotta ha sollevato una domanda che rimane al centro della discussione scientifica. I fossili si trovano in una camera profonda, raggiungibile solo attraverso passaggi estremamente stretti. Il deposito contiene quasi esclusivamente resti umani e non presenta accumuli significativi di ossa di altri animali. Anche le tracce tipiche della predazione – denti di carnivori, segni di rosicchiamento o fratture caratteristiche – risultano rare o assenti.

Tra le ipotesi considerate figurano il trasporto naturale dei resti attraverso processi geologici, eventi accidentali ripetuti nel tempo o comportamenti intenzionali da parte degli stessi individui della specie. Per valutare queste possibilità diventa cruciale conoscere la composizione biologica del gruppo rappresentato nel deposito.

Molti accumuli fossili prodotti da predatori mostrano schemi demografici molto specifici. I carnivori tendono a selezionare soprattutto individui giovani o di dimensioni più piccole, con distribuzioni fortemente sbilanciate per età o per sesso. Anche alcuni eventi accidentali producono composizioni anomale, con concentrazioni di individui appartenenti a una stessa classe di età.

Stabilire il sesso degli individui presenti nella camera Dinaledi diventa quindi un passaggio fondamentale per valutare queste ipotesi. Tuttavia gran parte dei fossili consiste in denti isolati o frammenti ossei privi di caratteri anatomici utili per una diagnosi morfologica. Anche nei resti più completi la distinzione tra maschi e femmine rimane incerta.

L’analisi delle proteine conservate nello smalto dentale ha offerto una via diretta per affrontare questo problema. I denti di Homo naledi conservano ancora tracce delle proteine incorporate nello smalto durante lo sviluppo del dente. Tra queste compare l’amelogenina, che contiene sequenze peptidiche utili per identificare il sesso degli individui.

Applicando la spettrometria di massa ai denti provenienti dal deposito della camera Dinaledi, i ricercatori hanno potuto assegnare il sesso biologico a diversi individui dell’assemblaggio. I risultati mostrano la presenza di maschi e femmine insieme a individui giovani e adulti.

Questa distribuzione demografica fornisce un elemento importante per interpretare il sito. Nei depositi fossili prodotti da predatori o da eventi accidentali si osservano quasi sempre squilibri marcati: prevalenza di individui giovani, concentrazione di individui di piccola taglia oppure forte sbilanciamento tra i sessi. Nel caso della camera Dinaledi emerge invece una composizione molto più ampia, con individui di entrambi i sessi e di diverse classi di età.

Il deposito non mostra quindi la firma demografica tipica di un accumulo prodotto da predatori. L’amelogenina, identificata nei denti attraverso l’analisi proteomica dello smalto, ha reso possibile stabilire questa struttura biologica del campione e ha eliminato una delle spiegazioni più semplici per l’origine dell’assemblaggio fossile.

Il processo che ha portato i corpi nella cavità resta oggetto di discussione. Tuttavia, grazie alle informazioni ricavate dalle proteine dello smalto dentale, la camera Dinaledi appare oggi come un deposito che conserva una rappresentazione demografica sorprendentemente completa di una popolazione di Homo naledi, vissuta nel Sudafrica pleistocenico.

Il genere Paranthropus rappresenta uno dei rami più peculiari dell’evoluzione degli ominini africani. Comparso circa 2,7 milioni di anni fa e scomparso poco più di un milione di anni fa, questo gruppo comprende specie caratterizzate da un apparato masticatorio estremamente sviluppato: crani larghi e robusti, possenti arcate zigomatiche, creste sagittali ben marcate nei maschi e denti posteriori molto grandi. Questi adattamenti riflettono una dieta basata in larga misura su alimenti vegetali coriacei o ricchi di fibre, come radici, tuberi e semi duri.

Tra le specie meglio documentate figura Paranthropus robustus, conosciuta grazie ai numerosi fossili rinvenuti nei siti sudafricani di Swartkrans, Drimolen e Kromdraai, nella regione oggi chiamata “Cradle of Humankind”. I resti comprendono crani relativamente completi, mandibole, denti isolati e frammenti dello scheletro postcraniale, datati tra circa due milioni e poco più di un milione di anni fa.

Fin dalle prime scoperte è emersa una caratteristica sorprendente: l’ampia variabilità nelle dimensioni e nella robustezza dei fossili. Alcuni crani mostrano creste sagittali molto sviluppate e arcate zigomatiche imponenti, con dimensioni complessive molto grandi; altri esemplari appaiono sensibilmente più piccoli e meno robusti. Questa differenza è particolarmente evidente nella morfologia del cranio e della mandibola, cioè proprio nelle strutture coinvolte nella masticazione.

L’interpretazione di questa variabilità ha alimentato per decenni un dibattito centrale nella paleoantropologia africana. Una parte degli studiosi ha interpretato queste differenze come espressione di un forte dimorfismo sessuale, con maschi molto più grandi e robusti delle femmine, una situazione osservata anche in alcune specie di primati attuali. Altri ricercatori hanno suggerito la presenza di più specie distinte oppure di popolazioni differenti con morfologie divergenti.

La scelta tra queste interpretazioni determina il modo in cui ricostruiamo la diversità degli ominini africani nel Pleistocene inferiore, il numero di linee evolutive presenti nello stesso intervallo temporale e la posizione ecologica occupata da Paranthropus rispetto alle prime specie del genere Homo. Tutte queste ricostruzioni dipendono da una variabile biologica fondamentale: il sesso degli individui a cui appartengono i fossili.

Molti resti di Paranthropus robustus consistono in denti isolati o frammenti cranici privi di caratteri anatomici sufficienti per distinguere maschi e femmine con sicurezza. Anche nei crani relativamente completi, la variabilità morfologica rende difficile attribuire con certezza il sesso degli individui. Senza questa informazione diventa impossibile stabilire se la distribuzione delle dimensioni rifletta una differenza tra i sessi oppure l’esistenza di gruppi biologicamente distinti.

L’analisi proteomica dello smalto dentale ha fornito un mezzo diretto per affrontare questa questione. I denti fossili di Paranthropus conservano ancora tracce delle proteine incorporate nello smalto durante la formazione del dente. Tra queste compare l’amelogenina, che contiene sequenze peptidiche diagnostiche utilizzabili per identificare il sesso degli individui.

Applicando la spettrometria di massa ai denti provenienti dai siti sudafricani, i ricercatori hanno potuto assegnare il sesso biologico a diversi esemplari di Paranthropus robustus. Questo risultato ha reso possibile confrontare direttamente la morfologia dei fossili con il sesso degli individui a cui appartenevano.

I primi dati mostrano una relazione coerente tra dimensioni craniche, robustezza dell’apparato masticatorio e sesso degli individui. Gli esemplari più grandi, con creste sagittali più sviluppate e arcate zigomatiche molto espanse, risultano maschi; i crani più piccoli e meno massicci appartengono alle femmine. Le differenze osservate nei fossili riflettono quindi una forte differenza tra i sessi all’interno della stessa specie.

I fossili di Paranthropus robustus non rappresentano specie diverse con crani più o meno robusti. Raccontano invece la storia di una sola specie, nella quale maschi e femmine avevano dimensioni e strutture craniche molto differenti. I denti conservati nei sedimenti sudafricani, analizzati attraverso le proteine dello smalto, hanno permesso di leggere correttamente questa variabilità e di restituire a Paranthropus la sua reale identità biologica.

Ogni dente si forma in un momento preciso della vita di un individuo. Durante l’infanzia, cellule microscopiche costruiscono lo smalto cristallo dopo cristallo, organizzando la crescita del minerale con una rete temporanea di proteine. Quando il dente completa il suo sviluppo quelle proteine rimangono intrappolate nella matrice minerale, come minuscoli frammenti di una biografia biologica sigillata nel tempo.

Per milioni di anni quei denti restano sepolti nei sedimenti. I tessuti molli scompaiono, le ossa si fratturano, il DNA si degrada. Lo smalto invece resiste. È il materiale biologico più duro prodotto dai vertebrati e diventa, senza volerlo, uno dei migliori archivi naturali della storia della vita.

La spettrometria di massa permette oggi di aprire questi archivi. Peptidi lunghi pochi amminoacidi, sopravvissuti in minuscole quantità tra i cristalli di idrossiapatite, tornano leggibili. In quelle sequenze rimane scritto qualcosa di molto semplice e molto profondo: chi era l’individuo che ha formato quel dente.

Grazie all’amelogenina, un molare fossilizzato può rivelare se apparteneva a un uomo o a una donna. Può chiarire la struttura di una popolazione antica, risolvere dispute tassonomiche, correggere interpretazioni archeologiche costruite per decenni su indizi incerti.

È una forma particolare di memoria della materia. Una proteina prodotta durante la formazione di un dente continua a raccontare la storia di quell’individuo quando l’organismo che l’ha generata è scomparso da centinaia di migliaia, o da milioni di anni.

La paleoantropologia ha imparato a leggere queste tracce molecolari da pochissimo tempo. Ogni nuovo dente analizzato apre una finestra inaspettata sulla biologia delle popolazioni che ci hanno preceduto. Dentro quei cristalli di smalto si conservano frammenti minuscoli della storia umana, rimasti invisibili fino a quando la scienza non ha imparato a leggerli.