Summertime Sex and Springtime Babies

Fonte: cartone originale di Alex Martin

I viaggiatori di aerei a lunga distanza colpiti dal jet-lag diventano acutamente consapevoli dei loro orologi interni. L'orologio circadiano interno del corpo batte normalmente per circa 24 ore, con regolazione fine ogni giorno con luce ambientale all'alba e al tramonto. È ampiamente noto che i cicli giorno / notte nelle funzioni corporee sono regolati dall'ormone melatonina, prodotto nel cervello dalla minuscola ghiandola pineale. Molti viaggiatori ora ingoiano pillole di melatonina per combattere il jet-lag. Ma è molto meno noto che gli animali longevi hanno un secondo tipo di orologio biologico, anch'esso regolato dalla melatonina, che governa le funzioni corporee durante l'anno. Innumerevoli esperimenti su animali hanno dimostrato che i cambiamenti nella lunghezza del giorno (l'intervallo tra l'alba e il tramonto) regolano questo orologio circannuale. In molti mammiferi, specialmente in quelli che vivono in regioni con inverni ed estati fortemente contrastanti, l'accoppiamento e la nascita sono strettamente legati a periodi specifici del ciclo annuale. Gli esseri umani, naturalmente, non hanno un'evidente stagione riproduttiva, ma siamo comunque soggetti a cicli annuali con effetti più sottili. Molti hanno cercato di spiegare questi cicli come risposte dirette alle condizioni ambientali, ma abbiamo anche bisogno di prendere in considerazione un'altra possibilità: i processi evolutivi a lungo termine possono guidare i modelli stagionali osservati di concepimenti e nascite per far corrispondere i cicli medi durante tutto l'anno nell'ambiente.

Esplorando le stagioni di nascita umana

Adolphe Quetelet, un intellettuale belga che ha apportato contributi pionieristici all'astronomia, alla matematica, alle statistiche e alla sociologia, è stato tra i primi a identificare un modello stagionale nelle nascite umane. La sua influenza vive attraverso il suo indice di massa corporea (BMI), ancora usato – con piccole modifiche – come indicatore chiave nella biologia umana. In un trattato sulla nascita e la mortalità pubblicato nel 1869, Quetelet ha discusso non solo il tempo di nascita nel ciclo giorno / notte (vedi il mio post del 14 settembre 2015 When Is the Best Time to Give Birth? ) Ma anche il modello annuale. Il suo grafico che mostra i dati per i Paesi Bassi nel periodo di 12 anni 1815-1826 ha mostrato un picco principale a febbraio / marzo e un calo marcato a luglio. Notando che il modello stagionale era più marcato nei villaggi che nelle città, lo attribuiva alle differenze di temperatura ambientale. Ma le informazioni provenienti dall'emisfero australe lo convinsero che la posizione del sole nel cielo governava i modelli stagionali.

Illustrazione grafica di un modello stagionale nella frequenza della nascita umana identificata nei dati olandesi per il 1815-1826 da Adolphe Quetelet (riquadro).

Fonte: grafico adattato da Quetelet, 1869; ritratto inserito di pubblico dominio.

Un flusso crescente di segnalazioni di variazione annuale delle percentuali di nascite umane alla fine seguì il rivoluzionario resoconto di Quetelet. Tre documenti della biologa Ursula Cowgill, tutti pubblicati nel 1966, rappresentano un'importante pietra miliare. In una di esse, una revisione mondiale delle registrazioni delle nascite per molte diverse popolazioni umane ha rivelato che la variazione stagionale è praticamente universale. Ma i modelli di picchi e depressioni differivano tra le regioni geografiche, e una scoperta cruciale era un cambiamento generale di 6 mesi nei modelli stagionali tra gli emisferi settentrionale e meridionale. Cowgill ha concluso che i modelli di nascita annuali sono controllati principalmente dalle condizioni climatiche locali, ma anche influenzati da fattori culturali. Ha suggerito che la temperatura ambiente potrebbe influenzare il tasso di concepimento e ha osservato che l'urbanizzazione e l'industrializzazione hanno sconvolto i modelli stagionali a vari livelli. Un altro dei suoi articoli del 1966, che trattava principalmente di documenti del battesimo parrocchiale per la città inglese di York per il 1538-1812, lo illustrò. Prima del 1752, erano evidenti due picchi annuali, uno principale in febbraio-aprile (corrispondente al grafico di Quetelet per i dati dell'Ottocento olandese) e uno secondario a settembre-novembre. Ma nei successivi 60 anni la variazione annuale delle nascite era molto meno marcata.

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Grafico che mostra i modelli annuali per nascite e concezioni inferite per varie popolazioni negli emisferi settentrionale e meridionale. Nei paesi alle latitudini meridionali (Argentina, Cile, Nuova Zelanda, Sud Africa) il modello viene spostato di 6 mesi, come mostrato con i dati relativi a Inghilterra e Galles.

Fonte: grafico adattato da Cowgill, 1966a

Diversi studi successivi in ​​vari paesi europei hanno mostrato una graduale modifica di un modello stagionale originale con un picco di nascita importante in primavera, anche se a partire da epoche diverse. Un documento importante del 2007 di Ramón Cancho-Candela e colleghi ha analizzato i dati di oltre 33 milioni di nascite in Spagna nel periodo 1941-2000. Per i primi 20 anni (1941-1960), un modello a due punte era chiaramente evidente, con una frequenza di nascita massima ad aprile e un aumento minore a settembre. Successivamente, il modello cambiò lentamente, con picchi sempre meno evidenti e alla fine scomparendo dopo il 1990. La perdita graduale di un modello di nascita stagionale avvenne molto più recentemente in Spagna che con i dati di Cowgill di York.

Il grafico che mostra i modelli di nascita annuali in Spagna è in media per sei periodi di 10 anni tra il 1941 e il 2000. Questo studio di oltre 33 milioni di nascite mostra la graduale estinzione di uno schema iniziale con un picco primaverile chiaro.

Fonte: diagramma adattato da Cancho-Candela et al., 2007

Ma i modelli di nascita stagionali in Nord America presentano un enigma inspiegabile. Molti studi riportano un picco autunnale, comunemente in settembre. Ciò corrisponde al modello spesso riportato per l'emisfero australe piuttosto che a quello tipico delle latitudini settentrionali. Cowgill ha suggerito che i fattori sociali controllano principalmente i ritmi di concepimento in Nord America, mentre i fattori ambientali predominano altrove.

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Nel 1968 ho acquisito la mia prima esperienza di comportamento dei primati in condizioni naturali nel sud-est del Madagascar studiando piccoli lemuri di topo – primati relativamente primitivi che pesavano solo due once. Riuscii a ricostruire un quadro generale del ciclo annuale: a fine settembre e all'inizio di ottobre (la controparte meridionale della nostra primavera settentrionale) le femmine adulte diventano recettive in stretta sincronia. La maggior parte concepisce subito e partorisce a fine novembre / inizio dicembre dopo una gravidanza di due mesi. Ho trovato la coerenza di anno in anno nei tempi della stagione riproduttiva. Quando sono tornato nel mio sito sul campo del Madagascar nel 1970, l'allevamento ha seguito esattamente lo stesso schema. Le stagioni di accoppiamento e di nascita dei piccoli lemuri di topo sono strettamente legate, ciascuna della durata di poche settimane. Questo, ovviamente, differisce nettamente dal modello umano delle nascite per tutto l'anno con picchi e avvallamenti. Con gravidanze di 9 mesi e allattamento naturale per diversi anni, i cambiamenti stagionali nell'ambiente hanno effetti più confusi.

L'autrice studia i lemuri in Madagascar nel 1970 (a destra), con immagini di un lemure di topo minore (al centro) e un bambino pochi giorni dopo la nascita (a destra).

Fonte: fotografia dell'autore (a sinistra) e due fotografie di Marcel Hladik (a metà e a destra)

Cosa sterza meno lemuri di topo ad accoppiarsi in un momento specifico dell'anno? Gli accoppiamenti e le nascite avvengono entrambi durante la stagione delle piogge del Madagascar in ottobre-marzo. Questa è anche la parte più calda dell'anno, quindi la pioggia o la temperatura potrebbero influenzare direttamente l'allevamento. Tuttavia, l'orologio circannuale, in risposta al cambiamento della lunghezza del giorno, potrebbe anche innescare l'accoppiamento internamente. Questo può essere testato direttamente con esperimenti di laboratorio. Quando ho studiato una colonia riproduttiva di lemuri di topo all'University College di Londra, ho usato uno speciale orologio-luce che replicava automaticamente il modello annuale di variazione del giorno in Madagascar. Questo mi ha permesso di indurre questi piccoli primati a riprodursi in un momento opportuno dell'anno. A un certo punto, sono persino riuscito a ridurre l'intervallo tra le stagioni riproduttive comprimendo il ciclo annuale diurno in 9 mesi.

Fattori che influenzano i modelli stagionali

Nel tentativo di identificare i fattori che guidano i modelli di nascita umana, gli investigatori hanno spesso cercato un collegamento diretto con le condizioni ambientali, sottolineando fattori climatici come la temperatura e le precipitazioni (che potrebbero influenzare la disponibilità di cibo). Un suggerimento è che il bilancio energetico influenza l'ovulazione; un altro è che le alte temperature inibiscono lo sperma. È anche possibile che una diminuzione dell'attività sessuale durante i mesi più caldi produca tassi di concepimento più bassi. Alcuni autori hanno quindi esaminato la concezione come l'obiettivo principale, retrodatando 9 mesi dalle nascite registrate. Ma i modelli annuali di variazione della temperatura e delle precipitazioni rimangono abbastanza coerenti tra anni in ogni regione, quindi i modelli stagionali che cambiano nel tempo non possono essere spiegati in modo convincente come una risposta diretta ai fattori climatici.

Gli esperimenti a lungo termine su soggetti umani per esplorare i fattori alla base di modelli stagionali nella riproduzione sono impossibili, quindi le spiegazioni si basano ampiamente su prove circostanziali. In due documenti del 1990, Till Roenneberg e Jürgen Aschoff hanno applicato una sofisticata analisi statistica per distinguere i fattori biologici e sociali che influenzano i modelli annuali nelle concezioni umane, retrodatati a 9 mesi dalle nascite. Hanno esaminato un enorme set di dati in tutto il mondo tra cui 3.000 anni di tassi di natalità mensili da 166 diverse regioni. I modelli osservati dipendono chiaramente dalla latitudine: la stagionalità diventa più pronunciata alle latitudini più elevate e vi è uno spostamento di 6 mesi tra gli emisferi settentrionale e meridionale. Inoltre, Roenneberg e Aschoff sono stati in grado di dimostrare in modo convincente per la prima volta che la variazione della lunghezza del giorno influenza la riproduzione umana su scala globale. Anche la temperatura ambiente è risultata importante e hanno anche identificato la durata giornaliera del sole come un fattore che influenza i modelli di concezione annuale.

Possibile origine delle stagioni di nascita umana

Variazione annuale per nascite per 2 anni (sopra) e per temperatura e precipitazioni (sotto) in Etiopia.

Fonte: adattamento dei dati di Dorélien, 2013 (stagionalità della nascita in Etiopia) e ClimaTemps.com (variazione annuale delle temperature e delle precipitazioni per Afar, Etiopia)

Guardando indietro nel nostro passato evolutivo, qualsiasi base biologica per modelli di nascita stagionali negli esseri umani moderni presumibilmente si sarebbe affermata in Africa. Al di fuori dell'Africa, le testimonianze fossili per la nostra specie risalgono al massimo a 120.000 anni fa in Medio Oriente (uno spazio di tempo relativamente breve in termini evolutivi) ed è ampiamente accettato che gli umani ancestrali siano emigrati dall'Africa. Quindi gli schemi che vediamo oggi rischiano di riflettere l'adattamento alle condizioni ambientali nell'Africa nord-orientale. Prendendo come riferimento la regione di Afar dell'Etiopia, con variazioni relativamente limitate della temperatura media giornaliera (21-28 ^° C) e due picchi separati di precipitazioni in aprile e agosto, la frequenza della nascita è tipicamente sopra la media tra gennaio e settembre, ma diminuisce progressivamente tra Ottobre e dicembre Ciò corrisponderebbe ad una maggiore probabilità di concepimento tra aprile e settembre. I vari modelli che vediamo oggi nell'emisfero settentrionale sono forse derivati ​​da una distribuzione così originale attraverso l'adattamento a condizioni di temperatura locale e influenze culturali. Mentre l'uso crescente di illuminazione artificiale e riscaldamento ha gradualmente modificato e persino soppresso il modello originale, forse persiste come un flusso sotterraneo, con effetti sottili sulla nostra biologia.

Riferimenti

Becker, S. (1991) Modelli stagionali di nascite e concezioni in tutto il mondo. Progressi in medicina sperimentale e biologia 286 : 59-72.

Cancho-Candela, R., Andres-de Llano, JM & Ardura-Fernandez, J. (2007) Declino e perdita di stagionalità della nascita in Spagna: analisi di 33 421 731 nascite oltre 60 anni. Journal of Epidemiology & Community Health 61 : 713-718.

Chandwani, KD, Cech, I., Smolensky, MH, Burau, K. & Hermida, RC (2004) Schema annuale della concezione umana nello stato del Texas. Chronobiology International 21 : 73-93.

Cowgill, UM (1966a) La stagione della nascita nell'uomo. Man, ns 1 : 232-241.

Cowgill, UM (1966b) Stagione di nascita nell'uomo: situazione contemporanea con particolare riferimento all'Europa e all'emisfero australe. Ecologia 47 : 614-623.

Cowgill, UM (1966c) Studio storico della stagione di nascita nella città di York, in Inghilterra. Nature 209 : 1067-1070.

Dorélien, AM (2013) Un tempo per nascere: stagionalità della nascita nell'Africa sub-sahariana. Rapporto di ricerca del Centro di studi sulla popolazione 13-785 : 1-60.

Quetelet, A. (1869) Physique Sociale o Essai sur le Développement des Facultés de l'Homme. Parigi: J.-B. Baillière et Fils.

Roenneberg, T. & Aschoff, J. (1990a) ritmo annuale della riproduzione umana. I. Biologia, sociobiologia o entrambi? Journal of Biological Rhythms 5 : 195-216.

Roenneberg, T. & Aschoff, J. (1990b) ritmo annuale della riproduzione umana. II. Correlazioni ambientali Journal of Biological Rhythms 5 : 217-239.