Nella storia i nostri geni si sono combinati e ricombinati per renderci, dagli ominini originali, ciò che siamo oggi. Ma il ruolo cruciale nello sviluppo del nostro complessissimo cervello è da cercare altrove: nel microbiota intestinale. Ora, dopo millenni, l'industrializzazione ha iniziato a ridurlo.
L’evoluzione del cervello umano è una storia appassionante e ancora in parte da decifrare. Fino a circa due milioni e mezzo di anni fa non ci sono segni di una crescita del cervello nei nostri antenati ominini. Considerando che l’antenato comune tra noi e gli scimpanzé è vissuto all’incirca sei milioni di anni fa in Africa, significa che per più di due terzi della nostra evoluzione il cervello è rimasto di dimensione poco superiori a quelle dei nostri cugini più prossimi, intorno a 450-500 centimetri cubici (con differenze legate al dimorfismo sessuale tra maschi e femmine). Insomma, farci crescere un grosso encefalo sopra il collo non sembrava la priorità. Fino ad allora gli adattamenti cruciali si erano concentrati sulla postura eretta, che abbiamo sperimentato in differenti modi.
La scoperta degli strumenti litici nel sito archeologico Lomekwi 3, sul lago Turkana, risalenti ad almeno 3,3 milioni di anni fa, ha peraltro disaccoppiato l’evoluzione cerebrale dallo sviluppo delle tecnologie litiche. Homo habilis probabilmente non fu la prima specie “habilis”, come ci hanno insegnato a scuola, visto che altri ominini più antichi di 700mila anni (non sappiamo ancora chi fossero, forse australopitecine) già lavoravano la pietra. Poi però successe qualcosa, forse un cambiamento nei processi di sviluppo, forse nuove pressioni selettive di tipo sociale, fatto sta che nel solo genere Homo il cervello cominciò a crescere e non smise di farlo per due milioni di anni, arrivando a triplicarsi nelle specie più cerebro-dotate come Neanderthal e Homo sapiens (ma con due eccezioni curiose di specie recenti con un cervello ridotto, Homo naledi in Sudafrica e Homo floresiensis in Indonesia).
Una sorpresa dal microbiota
Se le cause remote (cioè gli adattamenti funzionali del passato) dell’evoluzione cerebrale non sono così chiare, grazie alla genetica sappiamo qualcosa in più sui meccanismi che hanno permesso la formazione di un cervello complesso come il nostro, con i suoi 80 miliardi di neuroni ciascuno connesso con migliaia di altri. Per guadagnare tutte quelle sinapsi, sono state necessarie riorganizzazioni e cooptazioni geniche. Alcuni geni hanno cambiato la loro modalità di espressione e sono stati riutilizzati per svolgere compiti differenti. Come in un palinsesto, sono stati sovra-scritti, poi si sono dovuti trovare delicati compromessi strutturali per acquisire spazio a scapito della faccia e per sopportare una richiesta metabolica sempre più esigente.
Ma la genetica non basta. Bisogna considerare anche tutto il resto: i cambiamenti comportamentali; l’evoluzione di una dieta più nutriente e ricca di glucosio (grazie non solo all’aumento del consumo di carne, sopraggiunto più tardi, ma anche alla cottura di tuberi); la riduzione del volume del tratto gastro-intestinale; le variazioni epigenetiche (cioè connesse alla regolazione dei geni e sensibili ai cambiamenti ambientali, anche considerando che nella specie umana il cervello si sviluppa per due terzi dopo la nascita). Ora un nuovo studio sembra suggerire che nemmeno tutto questo sia sufficiente per capire cosa è successo. Ci stiamo dimenticando un convitato di pietra, anzi di microbi: il microbiota intestinale, quell’ecosistema di simbionti che ci abita dentro.
Sappiamo da tempo che la connessione tra la biodiversità del microbiota e il cervello è profonda. Il buon funzionamento dell’asse intestino-cervello è cruciale per proteggerci da molte malattie, anche da quelle degenerative del sistema nervoso. Un conto però è vederlo mentre accade oggi, un altro è scoprire che quella connessione fu cruciale anche nel corso dell’evoluzione. In effetti, è stata scoperta una relazione precisa tra il microbiota intestinale e lo sviluppo della corteccia cerebrale.
Su «PNAS» è uscito da poco un articolo – a firma di una rete di neurobiologi statunitensi coordinati dal National Institute of Aging di Bethesda – che racconta un esperimento ardito e impressionante. I ricercatori hanno trapiantato, in diversi gruppi di topi privati del loro microbiota intestinale, quello di un macaco (cioè di una specie di primate a bassa encefalizzazione), di un essere umano (alta encefalizzazione) e di una scimmia scoiattolo (genere Saimiri, che in proporzione al volume del corpo ha un’alta encefalizzazione, ma del tutto diversa dalla nostra). Il risultato è stato che nei topi trapiantati con microbioma umano e di scimmia scoiattolo aumenta il metabolismo del glucosio, come se quei microbi simbionti si fossero messi a lavorare per far crescere un cervello più grande in proporzione al corpo. Inoltre, l’espressione genica cerebrale dei topi diventa del tutto simile a quella, rispettivamente, del macaco, dell’essere umano e della scimmia scoiattolo.
Dunque è probabile che anche il microbiota intestinale abbia avuto un ruolo nel favorire la crescita del cervello nei primati. In pratica, ha reso tollerabile una richiesta energetica maggiore associata a cervelli sempre più grandi. Del resto, i microbi intestinali modulano i cambiamenti epigenetici, influenzano il metabolismo e sono fortemente sensibili alla dieta. Tutto torna. Troviamo insomma un’altra conferma di quanto dipendiamo in tutto e per tutto dai batteri e da altri organismi unicellulari simbionti per la nostra salute e per la sopravvivenza, attuale e passata. Chi l’avrebbe mai detto: avere un grosso cervello è anche una questione di pancia!
Interdipendenza necessaria
Fa sempre impressione scoprire come lo scambio di geni o in questo caso di microbiota possa generare gli stessi effetti in specie di mammiferi così diverse come un roditore, una scimmia scoiattolo e un essere umano. Ne abbiamo parlato anche nell’ultima puntata del podcast Serendipity, uscita il 18 febbraio 2026 e dedicata al verme nematode C. elegans che ha fatto vincere ben quattro Premi Nobel.
Ospitiamo un intero ecosistema di batteri nel nostro corpo – nell’intestino, sulla pelle, in bocca, nei genitali – che si è co-evoluto con noi e con i nostri antenati per milioni di anni. Conviviamo con i batteri, in bilico tra collaborazione e belligeranza. Da essi dipendono salute e molte malattie, e ora aggiungiamo che è dipesa anche una parte consistente dell’evoluzione umana. Il nostro intestino contiene un enorme zoo e giardino botanico di batteri e altri microrganismi, acquisito dopo la nascita e unico per ciascun individuo. Essendo la natura sempre ambivalente, alcuni ci fanno vivere, altri ci infettano e ci fanno ammalare, altri ancora iniziano innocui ma poi diventano patogeni. Insomma, non siamo soli nemmeno nel nostro corpo: siamo tutti “olobionti”. Conteniamo moltitudini. Soprattutto, ci accorgiamo di una grande asimmetria tra noi e i batteri: senza la loro imponente biomassa noi non potremmo esistere; al contrario loro non hanno alcun bisogno della presenza di assemblee chiassose di cellule, tessuti e organi quali siamo noi. Questa scoperta sarebbe piaciuta molto alla musa del micromondo, Lynn Margulis, che ci ha insegnato il valore evolutivo profondo delle simbiosi e delle endosimbiosi in natura. Ne abbiamo parlato con Maurizio Casiraghi in Uniti per la vita (Il Mulino, 2025). Da poco, peraltro, Mimesis ha anche ripubblicato, a quarant’anni dall’uscita, Microcosmo. Quattro miliardi di anni di evoluzione batterica Lynn Margulis e Dorion Sagan.
In altri esperimenti, si è visto che gli stessi topi usati dai ricercatori statunitensi per il lavoro su «PNAS», privati cioè del loro microbiota intestinale e fatti crescere in condizioni sterili, sviluppano molti problemi di salute. Il loro intestino, come il nostro, ha evoluto una dipendenza essenziale dal suo ecosistema interno di microrganismi. In altri termini, i simbionti hanno trovato in noi una nicchia ecologica ospitale e in cambio contribuiscono al buon funzionamento del nostro sistema immunitario e anche del nostro sistema nervoso. Per esempio, il microbiota produce enzimi digestivi ed estrae sostanze nutritive benefiche ed essenziali dal cibo (sostanze che diversamente non potremmo assorbire, un fenomeno di dipendenza che si verifica in moltissimi altri animali).
Qualcuno per questo definisce il microbiota un “organo” aggiuntivo, ma sul piano filosofico il tema è controverso perché il microbiota è distribuito pressoché ovunque, è altamente variabile, è composto da tipi cellulari e da organismi molto diversi (non soltanto batteri, ma anche archeobatteri intestinali, protisti, funghi e virus) e svolge molteplici funzioni indipendenti e distinte. Insomma, più che un “organo” è una presenza massiva di diversità genetica extra-specifica che convive con ciascun individuo della nostra specie, rendendolo appunto un’entità collettiva, un olobionte.
Il microbiota, inoltre, è un ecosistema unico per ciascun individuo, e questo complica ulteriormente il quadro. Non solo ogni specie animale ha il proprio microbiota, ma anche ogni individuo di quella specie possiede il proprio. La composizione varia a seconda dell’età, del peso, dello stile di vita, dell’ambiente in cui si vive, di quanti antibiotici abbiamo assunto in passato, e così via. Come in ogni ecosistema che si rispetti, nel microbiota attori diversi recitano parti diverse in commedia, in una catena non lineare di relazioni complesse.
Molti microrganismi sono commensali e vivono insieme a noi serenamente. Alcuni sono appunto simbionti: viviamo insieme e abbiamo essenziale bisogno gli uni degli altri. Ci sono poi gli opportunisti, quelli che approfittano di noi ma senza farci troppo male, i parassiti tollerabili. E infine ci sono i cattivi, i patogeni da tenere sotto controllo, una minoranza pericolosa. Alcuni sono sempre in giro, pronti a rispuntare alla prima occasione, come certi funghi che ci procurano le micosi, o come gli herpes, tra i virus più duraturi e resistenti nella storia naturale. Altri ci invadono da fuori con successo e ci portano influenza e altre malattie.
Come in ogni autentico ecosistema, inoltre, i rapporti di forza sono instabili: qualcuno prevale a scapito di altri, fino alla fluttuazione successiva, che può dipendere da ciò che mangiamo, da dove stiamo respirando, o dal fatto che abbiamo baciato un estraneo o un’estranea (e ciò valeva anche tra noi e i Neanderthal). Nel nostro corpo per esempio si consuma in ogni istante la lotta ancestrale, che perdura da tre miliardi di anni, tra i batteri e i virus batteriofagi che li infettano. Gli abitanti del nostro microbiota sono ospiti insediatisi in noi, ma a loro volta devono accogliere o respingere chi è fuori, in fila per entrare, in un gioco senza fine di sbilanciamenti, pulizie interne e riadattamenti. Senza contare che le nostre abitudini sconvolgono continuamente questi equilibri instabili di costi e benefici: se ci disinfettiamo la bocca con una sostanza insolita, questa potrebbe favorire la selezione di alcuni batteri a scapito di altri, e questi altri potrebbero essere dannosi, procurandoci per esempio un’afta. Secondo il biologo e oceanografo Paul Falkowski che ne ha parlato in I motori della vita. Come i microbi hanno reso la Terra abitabile (Bollati Boringhieri, 2016), i batteri possono essere considerati organismi “sociali” a tutti gli effetti, perché vivono sempre in affollati consorzi metabolici in cui gli uni utilizzano gli elementi di scarto degli altri e in cui evolvono complesse relazioni a tutti gli effetti sociali.
Un puzzle evolutivo
L’interpretazione evolutiva delle relazioni tra noi e i microrganismi simbionti che ci portiamo dentro si complica ulteriormente se vi aggiungiamo i meccanismi di ereditarietà non genetica di questo nostro sistema interno di ecosistemi. Lo zoo di batteri, archeobatteri, protisti e funghi ci viene infatti consegnato dalla madre, in parte già durante la gestazione ma soprattutto nei primi attimi, giorni e settimane dopo la nascita, attraverso l’allattamento e i contatti fisici. Poi l’ambiente (biologico e sociale) in cui cresciamo, il cibo, le medicine che assumiamo e gli eventuali interventi clinici fanno il resto. Senza contare che innumerevoli generazioni di popolazioni microbiche si avvicendano e si evolvono nel corso di una sola generazione dell’ospite.
Il microbiota viene quindi largamente trasmesso da generazione a generazione, soprattutto nei primi mesi e anni di vita, dalle madri ai figli. Come tale, viene ri-assemblato a ogni generazione. Tuttavia, mentre si ricostituisce di madre in figlio, viene anche influenzato dall’ambiente esterno, sia fisico sia sociale. Dunque, la trasmissione del microbiota ha una componente verticale (cioè genealogica), seppur di tipo non genetico, e una componente orizzontale data dalla sensibilità al contesto in cui si nasce e si cresce. Si tratta cioè di una ereditarietà biologica estesa, con caratteristiche molto particolari.
Tutto ciò ha una conseguenza cruciale. Se alteriamo radicalmente l’ambiente in cui viviamo, impoverendolo, il microbiota ne risentirà immediatamente e la sua riduzione verrà trasmessa alle generazioni successive. Quindi le madri umane passano ai loro figli un contenuto ereditario molteplice: i loro geni (alcuni dei quali senz’altro connessi alle nostre relazioni con il microbiota, come confermato dalla ricerca su «PNAS»); la loro cultura; le modificazioni ambientali che hanno introdotto nella loro generazione; e il microbiota. Nell’ottobre del 2018 la rivista «Science» ha lanciato un allarme senza precedenti: l’industrializzazione e l’urbanizzazione stanno in effetti degradando in modo preoccupante la biodiversità del microbiota intestinale umano.
Le principali cause interconnesse di questo declino del microbiota sono l’acqua resa potabile con il cloro, l’igiene, gli antibiotici, gli antisettici, i tagli cesarei e il latte artificiale. E qui balza all’occhio un paradosso: si tratta di grandi conquiste recenti (in termini evolutivi) del progresso umano, che hanno ridotto la povertà, la fame, le sofferenze fisiche, le epidemie, la mortalità infantile, migliorando le nostre vite. Eppure, ora questi frutti dell’avanzamento delle conoscenze e tecnologie mediche mostrano un effetto collaterale non calcolato. Secondo «Science», la perdita di biodiversità del microbiota può infatti essere messa in relazione con la diffusione di malattie dagli alti costi sociali come asma, allergie alimentari, diabete, obesità, infiammazioni e persino disturbi cognitivi.
Per invertire la tendenza, secondo gli autori dello studio e molti altri esperti, la prevenzione e gli interventi riparativi non bastano più. Per preservare la diversità microbica umana bisognerebbe raccogliere e mettere al sicuro in una banca biologica – questa la sorprendente proposta (ne abbiamo parlato anche in un video su «Lucy sui Mondi») – i campioni di microbiota dal maggior numero possibile di popolazioni umane, e soprattutto dai gruppi tribali di cacciatori e raccoglitori rimasti, il cui microbiota sembra essere quello meno disturbato dall’industrializzazione.
Del resto, già oggi molte terapie per malattie autoimmuni e di altro tipo si basano anche sul trapianto e ripristino di microbiota fecale (proprio come è stato fatto con i topi dell’esperimento da cui siamo partiti). Insomma, per assicurare la salute delle prossime generazioni bisogna creare un equivalente del “Global Seed Vault” che nel gelo delle isole Svalbard protegge in una bio-banca le sementi di tutto il mondo, per ripristinare all’occorrenza quelle minacciate o estinte a causa delle attività umane. I primi da consultare, per aiutarci in questa impresa globale, sono i popoli nativi che dopo secoli di discriminazioni abbiamo ormai ridotto all’estinzione in ogni parte del mondo e il cui microbiota è mediamente tre volte più ricco e quindi più sano del nostro. Un’altra nemesi dei delitti del colonialismo.