Un gene potrebbe spiegare perché gli esseri umani sono nati per fuggire

Una singola mutazione genetica ha reso i nostri antenati straordinariamente bravi a lunga distanza.

Come qualcuno che ama la corsa ultra-distanza ed è anche un grande fan di Bruce Springsteen, “Born to Run” è sempre stata una delle mie canzoni preferite. Sì, lo so che è un cliché. Ma, ogni volta che esco per una lunga corsetta e sento uscire Bruce, “Nel giorno in cui sudiamo per le strade di un fuggiasco sogno americano,” non posso fare a meno di avere dei flashback in un’altra epoca della nostra evoluzione quando i nostri antenati stavano inseguendo la preda nella savana africana.

Fonte: rangizzz / Shutterstock

Più di un decennio fa, ho scritto per la prima volta su alcune ragioni evolutive per cui “Gli scimpanzati come noi sono nati per la fuga” in The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss. Per questa sezione del mio libro, ho fatto riferimento ai risultati di un documento di riferimento, “Endurance Running and the Evolution of Homo ” (2004) di Dennis Bramble e Daniel Lieberman del Dipartimento di biologia evolutiva dell’Università di Harvard.

• Due potenti strategie basate sull’evidenza per la lettura iniziale
• Il mio decennio con il cavaliere oscuro
• Diabete: la vera causa e la cura giusta
• Il puzzle alcol e salute
• Storie di cambiamento di carriera

Durante il loro studio durato 13 anni, Bramble e Lieberman hanno identificato 26 tratti che hanno reso i primi umani straordinari corridori di lunga distanza. Come spiegano gli autori nello studio astratto:

“Il bipedalismo evolutivo è un comportamento chiave derivato dagli ominidi che probabilmente ha avuto origine subito dopo la divergenza tra scimpanzé e lignaggi umani. Sebbene le andature bipedi includano camminare e correre, generalmente si ritiene che la corsa non abbia avuto un ruolo importante nell’evoluzione umana perché gli umani, come le scimmie, sono scarsi velocisti rispetto alla maggior parte dei quadrupedi. Qui valutiamo quanto bene gli esseri umani si comportano durante la corsa a lunga distanza e rivediamo le basi fisiologiche e anatomiche delle capacità di corsa di resistenza negli umani e in altri mammiferi. A giudicare da diversi criteri, gli umani si comportano molto bene durante la corsa di resistenza, grazie a una vasta gamma di caratteristiche, molte delle quali lasciano tracce nello scheletro. L’evidenza fossile di queste caratteristiche suggerisce che la corsa di resistenza è una capacità derivata del genere Homo , originata circa 2 milioni di anni fa e potrebbe essere stata determinante nell’evoluzione della forma del corpo umano. ”

Ora, un nuovo studio (2018) sui topi della Scuola di Medicina dell’Università della California di San Diego offre un affascinante seguito a questa pioneristica ricerca sulla corsa di resistenza. La carta potenzialmente innovativa, “Inattivazione della Cmah simile a quella umana nei topi aumenta la resistenza in corsa e diminuisce l’affaticabilità muscolare: implicazioni per l’evoluzione umana”, è stata pubblicata nel numero del 12 settembre degli Atti della Royal Society B.

• Cosa ti fa il colore rosa?
• Che cosa provoca le unghie verdi? Unghie blu?
• Cosa devi sapere sul sonno e il morbo di Alzheimer
• La vita può avere significato in un universo casuale?
• Come le coppie decidono di fare sesso per la prima volta

Per questo studio primo nel suo genere, i ricercatori della UCSD sono stati in grado di individuare una specifica mutazione genica che potrebbe aver aiutato i nostri antenati umani a evolversi dall’essere gli abitanti degli alberi fino a diventare una delle migliori creature a lunga distanza nel regno animale .

I primi ominidi sembrano essersi evoluti con la biomeccanica scheletrica e la fisiologia scheletrica, come i muscoli più forti del gluteo, i piedi più grandi, i crani con protezione da surriscaldamento, un’articolazione nucale per mantenere la testa ferma mentre salta su e giù e una rete espansiva di ghiandole sudoripare che hanno raffreddato il corpo in misura non visibile in altri grandi mammiferi.

Tra i mammiferi, gli umani sono tra i corridori di endurance a lunga distanza più efficienti. Solo i cavalli, i cani e le iene possono correre più a lungo nel lungo periodo. E la nostra capacità di correre più lontano e più velocemente senza fatica ci ha reso cacciatori eccezionalmente bravi. I nostri antenati potevano inseguire la preda nel caldo torrido durante la metà del giorno, quando altri carnivori dormivano. E, erano in grado di inseguire la preda su distanze estremamente lunghe che spingevano ogni mammifero con meno resistenza a un punto di rottura dell’esaurimento. Questa tecnica di sopravvivenza del più adatto per abbattere le prede è chiamata “caccia alla persistenza”.

Come parte dell’evoluzione umana, gli scienziati ipotizzano che circa 2 o 3 milioni di anni fa la delezione funzionale di un gene chiamato “CMP-Neu5Ac hydroxylase (CMAH)” innescò una reazione a catena nel genere Homo che alla fine avrebbe portato al moderno Homo sapiens . Il genere originale Homo comprendeva anche specie estinte come Homo habilis e Homo erectus .

Per l’ultimo studio UCSD sulla corsa di resistenza, i ricercatori hanno progettato un ceppo di topi privo del gene CMAH e quindi testato la loro capacità di percorrere lunghe distanze rispetto a un gruppo di controllo di topi con questo gene ancora intatto. Il primo autore Jon Okerblom, che è uno studente laureato, ha guidato la costruzione di macchine simili a tapis roulant insieme a ruote da corsa a lunga distanza per topi. “Abbiamo valutato la capacità di esercizio (di topi privi del gene CMAH) e abbiamo notato un aumento delle prestazioni durante i test su tapis roulant e dopo 15 giorni di funzionamento volontario delle ruote”, ha detto Okerblom in una nota.

Dopo questa scoperta iniziale, Okerblom e l’autore senior Ajit Varki si sono consultati con la loro collega, Ellen Breen, ricercatrice scientifica nella divisione di fisiologia presso la Scuola di Medicina dell’Università di San Diego. Breen ha osservato che i topi privi del gene CMAH mostravano maggiore resistenza e meno affaticamento, oltre a una migliore respirazione mitocondriale e alla forza muscolare degli arti posteriori. In particolare, sembravano anche avere più capillari per fornire sangue e ossigeno ai muscoli in corsa.

Varki ipotizza che queste scoperte suggeriscano che la mutazione del gene CMAH milioni di anni fa possa aver aiutato i primi esseri umani a diventare eccellenti corridori di endurance a lunga distanza.

Gli autori riassumono il significato di questa ricerca: “Presi insieme, questi dati suggeriscono che la perdita di CMAH contribuisce a migliorare la capacità del muscolo scheletrico per l’uso di ossigeno. Se fosse traducibile per gli esseri umani, la perdita di CMAH avrebbe potuto fornire un vantaggio selettivo all’Homo ancestrale durante la transizione dall’abitazione forestale all’aumentata esplorazione delle risorse e al comportamento cacciatore / raccoglitore nella savana aperta “.

Riferimenti

Jonathan Okerblom, William Fletes, Hemal H. Patel, Simon Schenk, Ajit Varki, Ellen C. Breen. “L’inattivazione Cmah simile a quella umana nei topi aumenta la resistenza e diminuisce l’affaticabilità muscolare: implicazioni per l’evoluzione umana.” Atti della Royal Society B. (Prima pubblicazione: 12 settembre 2018) DOI: 10.1098 / rspb.2018.1656

Dennis Bramble e Daniel Lieberman. “Endurance Running and the Evolution of Homo .” Nature (Prima pubblicazione: 18 novembre 2004) DOI: 10.1038 / nature03052