Lezione 3: Evoluzione umana e dieta, dalla transizione neolitica al metabolismo

LEZIONE #3

12 ottobre 2022

VS

Principali tappe dell'evoluzione umana in relazione all'evoluzione della dieta

Transizione neolitica

Pre-Neolithic Frequency Shape space Frequency w Post-Neolithic 11 Shape space Frequency Modern Shape space

FOOD EPITOPES HYPOTHESIS

Studi etnografici e diversità alimentare

Studi etnografici che forniscono soltanto stime di massimo indicano che i boscimani dell'Africa meridionale mangiano regolarmente almeno 69 specie di piante differenti

Gli Achè del Paraguay mangiano regolarmente almeno 44 specie di piante differenti

Gli efè del Congo mangiano regolarmente almeno 28 specie di piante differenti

Gli hadza della Tanzania mangiano regolarmente almeno 72 specie di piante differenti

Gli agricoltori sacrificano qualità e diversità a favore della quantità, concentrando i propri sforzi su una manciata di colture di base ad alto rendimento.

AGRICOLTURA: Aumenta l'apporto calorico/energetico e si riduce la biodiversità e il contenuto di vitamine e minerali

CARESTIE

Carestie e agricoltura in Gambia

Gli agricoltori del Gambia perdono in genere 4-5 kg nel corso della stagione umida quando devono lavorare i campi a ritmi intensi per piantare semi e togliere erbacce in un momento in cui il cibo è scarso.

Riguadagneranno il peso perduto nella stagione secca al momento della raccolta.

Se però la raccolta è scarsa la popolazione è gravemente denutrita e il tasso di mortalità si impenna specialmente nei bambini

La Grande Carestia irlandese

Nel XVII secolo_le patate furono importate dall'Irlanda al Sud America, e la pianta si adattò all'ecologia dell'isola da diventare una coltura di base nel secolo successivo

• Le patate fornivano un grosso apporto calorico aiutando a nutrire la popolazione in piena esplosione demografica

La Grande Carestia irlandese del 1845

Nel 1845 la cosiddetta ruggine, un microorganismo simile a un fungo, colpì i campi di patate spazzando via più del 75% del raccolto per quattro anni di fila e causando oltre 1 milione di morti (Donnelly, 2001)

Per approfondire si veda Grada, 2009 "Famine: a Short History", Princeton University Press, Princeton

La Grande Carestia irlandese: Rischi della dipendenza da dieta monocoltura

RISCHI DELLA DIPENDENZA DA UNA DIETA MONOSPECIFICA Monocoluture di patata e il caso della popolazione irlandese

FIGURE 16.3 Population growth in Ireland from 1687 to 1971. Data from the two currently separate nations, the Republic of Ireland and Northern Ireland, have been pooled. (Source of data: Vaughan and Fitzpatrick 1978)

9 8 Population size (millions) 7 6 5 4 3 2 1680 1720 1760 1800 1840 1880 1920 1960 Year

peronospora o ruggine della patata (Phytophthora infestans): OLTRE UN MILIONE DI MORTI, OLTRE 2 MILIONI DI EMIGRANTI-> DIMEZZAMENTO DELLA POPOLAZIONE

Domesticazione degli animali

Origine della domesticazione: un processo rapido

ORIGINE: UN RAPIDO PROCESSO PIU' CHE UN EVENTO

• Controllo dei movimenti dei branchi
• Utilizzo del loro ciclo riproduttivo
• Confinamento e allevamento in cattività delle specie selvatiche
• Controllo della riproduzione e selezione artificiale
• Allevamento selettivo (erà del rame/bronzo)
• Intensificazione della selezione artificiale

Domesticazione degli animali: Principali centri di origine

DOMESTICAZIONE DEGLI ANIMALI Principali centri di origine

Alpaca and llama Cattle, pigs, sheep and wild goats Buffalo, pigs and yak

Figure 1 | The principal centres of animal domestication. The putative global sites where ancestral populations of modern livestock were domesticated - the northern Andean chain, southwest Asla (Including the Indus valley) and east Asia, respectively. It should be noted that the map does not Include horses, which were apparently domesticated many times In more northerly latitudes.

Caratteristiche delle specie domesticate

CARATTERISICHE DELLE SPECIE DOMESTICATE

• Pochissime specie domesticate tra le possibili specie candidate
• Prevalentemente ungulati

Horse Zebra Reindeer Elk Cow African buffalo Sheep North American bighorn sheep Goat Rocky Mountain goat Almond Oak

Figure 1 Comparisons of domesticated wild species (left of each pair) and their never-domesticated close relatives right reveal the subtle factors that can derail domestication.

Caratteristiche comportamentali compatibili con la domesticazione

• Le specie domesticate devono avere CARATTERISTICHE COMPORTAMENTALI COMPATIBILI CON LA DOMESTICAZIONE (etologia della domesticazione)

COMPORTAMENTI FAVOREVOLI SFAVOREVOLI

1. Struttura sociale v Grandi gruppi (branco, mandria) v Struttura gerarchica del gruppo v Maschi affiliati con gruppi di femmine

• Raggruppamenti familiari

0 Struttura territoriale 0 Maschi in gruppi separati

Comportamento sessuale e domesticazione

• Le specie domesticate devono avere CARATTERISTICHE COMPORTAMENTALI COMPATIBILI CON LA DOMESTICAZIONE (etologia della domesticazione)

COMPORTAMENTI FAVOREVOLI SFAVOREVOLI

2. Comportamento sessuale v Promiscuità negli accoppiamenti v Dominanza dei maschi sulle femmine

• Coppie monogamiche
• Conflitti per la dominanza sulle femmine

Interazioni adulti-giovani, alimentazione e adattabilità

• Le specie domesticate devono avere CARATTERISTICHE COMPORTAMENTALI COMPATIBILI CON LA DOMESTICAZIONE (etologia della domesticazione)

COMPORTAMENTI FAVOREVOLI SFAVOREVOLI

3. Interazioni adulti-giovani v Accettazione di altri giovani alla nascita da parte delle femmine

• Accettazione solo dei propri figli

4. Alimentazione v Regime alimentare onnivoro

• Abitudini dietetiche specializzate

5. Adattabilità e aggressività v Adattabilità ad habitat diversi v Breve distanza di fuga v Carattere mansueto

• Intolleranza a improvvisi cambiamenti di ambiente
• Diffidenza, grande distanza di fuga
• Carattere aggressivo

Effetti della domesticazione sugli animali

EFFETTI DELLA DOMESTICAZIONE SUGLI ANIMALI

• Selezione artificiale in base a criteri produttivi, estetici
• Modificazione delle proporzioni corporee
• Riduzione della taglia
• Aumento della massa grassa
• Riduzione mascellare
• Riduzione degli organi di offesa (corna, canini)
• Riduzione dellOacuità degli organi di senso
• Mantenimento di comportamenti giovanili di sottomissione

Conseguenze della domesticazione per l'uomo

CONSEGUENZE DELLA DOMESTICAZIONE PER L'UOMO

" Latte, carne, concime, forza motrice

• Maggiore apporto proteico nella dieta
• Simbiosi tra agricoltura e pastorizia

> commercio

• Diffusione degli incendi
• Latterizzazione dei suoli (per sovraccarico di pascolo)

Conseguenze della domesticazione: Latterizzazione dei suoli

CONSEGUENZE DELLA DOMESTICAZIONE PER L'UOMO

" Latte, carne, concime, forza motrice

• Maggiore apporto proteico nella dieta
• Simbiosi tra agricoltura e pastorizia

> commercio

• Diffusione degli incendi

▪ Latterizzazione dei suoli (per sovraccarico di pascolo)

La laterizzazione comporta l'allontanamento, a opera delle acque, della silice e dei metalli alcalini e alcalino-terrosi, con indiretto arricchimento degli ossidi e idrossidi di ferro e alluminio. Fenomeno assai diffuso nelle aree deforestate (per esempio Amazzonia) dove l'impianto di praterie da pascolo o di attività agricole determina una forte erosione del suolo e la perdita di sali minerali nutritivi

Conseguenze della domesticazione: Diffusione di nuove malattie

CONSEGUENZE DELLA DOMESTICAZIONE PER L'UOMO

" Latte, carne, concime, forza motrice

• Maggiore apporto proteico nella dieta
• Simbiosi tra agricoltura e pastorizia

> commercio

• Diffusione degli incendi
• Latterizzazione dei suoli (per sovraccarico di pascolo)
• Diffusione di nuove malattie infettive

Ricapitolando

Malattie e patogeni animali

Malattia Animali con i patogeni piú prossimi

morbillo tubercolosi buoi (peste bovina) - buoi

vaiolo buoi (vaiolo vaccino) e altri affetti da Poxvirus

influenza maiali e anatre

maiali e cani

pertosse malaria uccelli (forse polli e anatre)

Years before present 1,000,000 100,000 10,000 1,000 100 WW D D Canis familiaris D Capra hircus D D Ovis aries D W Bos taurus Bos indicus DW D Sus scrofa 5 W W W DW D W Equus caballus W Equus asinus D Felis catus W Camelus dromedarius W D Gallus gallus Wild Domestic W Oldest partial mitochondrial DNA sequence D W Oldest complete mitochondrial DNA sequence D W Ancient whole-genome DNA sequence D Earliest archeological evidence for domestication Time period of domestication Time period for significant predomestication human interactions

Paleogenomica e analisi evolutive

Paleogenomica Phylogenetics Demographic modeling Reticulate evolution and gene flow Functional molecular evolution

ATG ACC CAA AGT TAT GAC Met Thr Gin Ser Tyr Asp ATG ACC CAA AGG TAT GAC Met Thr Gin Arg Tyr Asp A B B A

Ancient admixture and introgression Genome-wide selection scan Population structure

Figure 3 Evolutionary and population genomic analyses that can be performed with genome-wide data from domestic animal subfossils and modern populations (some graphic elements modified from Reference 30 under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 Multivariate analysis

Ricapitolando: La Transizione Neolitica

Allevamento-Agricoltura vs Caccia-Raccolta

LA TRANSIZIONE NEOLITICA ALLEVAMENTO-AGRICOLTURA CACCIA-RACCOLTA

11.000 af "rivoluzione" neolitica: ambiente alimentare organizzazione sociale rapporti uomo-ambiente

1. PREDAZIONE: - paleolitico-mesolitico - base alimentare ampia (migliaia di specie)

2. PRODUZIONE DELLE RISORSE ALIMENTARI - la trasformazione avviene in meno di 2000 anni - contemporanea ed indipendente in aree diverse - base alimentare: ristretta (decine di specie)

DOMESTICAZIONE: - riguarda un numero ridotto di piante ed animali - avviene per selezione artificiale varianti genetiche seleziona fenotipi più adatti a condizioni ambientali create dall'uomo coltivazione/allevamento: riguarda anche specie selvatiche

Conseguenze della Transizione Neolitica

CONSEGUENZE:

• Un numero sempre maggiore di persone viene nutrito da un numero sempre minore di varietà animali e vegetali
• Dipendenza assoluta da poche specie: frumento, riso, granoturco, patata > 60% base alimentare tot suini, bovini, pollame 90% "
• Uomo, piante ed animali domesticati sono legati tra di loro da alcuni millenni in un rapporto di coevoluzione adattativa

Ricapitolando: Origini del processo di produzione alimentare

Domesticazione: perché?

ORIGINI DEL PROCESSO DI PRODUZIONE DELLE RISORSE ALIMENTARI

domesticazione: perché?

Agricoltura ed allevamento: più che "scoperte o invenzioni" sono stati processi di estensione ed intensificazione di attività preesistenti

Cause del passaggio all'economia di produzione

CAUSE DEL PASSAGGIO ALL'ECONOMIA DI PRODUZIONE Situazione alla fine del Paleolitico sup .: diffusione ed espansione / stabilizzazione delle comunità umane

Domesticazione alimentare

Aumento complessità sociale

Comunità sedentarie di cacciatori-raccoglitori

Comunità agricole

Bande di cacciatori-raccoglitori

Fig. 5.18 - La transizione neolitica: dal nomadismo all'agricoltura.