Antropologia molecolare ed alimentazione

di Stefano Spagnulo

Capire la nostra evoluzione culturale alimentare ci può aiutare a determinare quali stili di vita abbiamo assunto nel tempo, da quando l’uomo si è evoluto fino ad oggi.
È opinione oramai diffusa che oggi la nostra evoluzione biologica si sia arrestata e che al posto di questa stia avvenendo quella culturale, e dato che il modo in cui ci nutriamo dipende dalla nostra cultura diviene importante ricercare, studiare e infine capire in chiave evolutiva un ampio ramo dell’antropologia culturale quale l’evoluzione culturale dell’alimentazione.
Ultimamente grazie a ricerche di genetica, biochimica e fisiologia stanno emergendo interessanti dati che ci dicono come abbiamo vissuto e quali abitudini hanno modificato nel tempo. Possiamo subito renderci conto che la parola chiave perché l’evoluzione culturale alimentare sia potuta avvenire è “tecnologia”; grazie allo sviluppo di metodi e all’avvento di strumenti l’uomo ha potuto cacciare, lavorare, cucinare e conservare il cibo.

Questo è avvenuto da, quando l’uomo si è alimentato, in altre parole da sempre!
Analizziamo passo per passo l’evoluzione culturale alimentare.

Alimentazione e genetica: quando il cibo fa bene e quando fa male;
Lo studio che andiamo ad affrontare ha due significati fondamentali: uno diretto e uno indiretto.
Il primo è quello di chiarire il rapporto che c’è tra nicchia ecologica e comportamento alimentare e l’atro riguarda le possibili informazioni sui rapporti fra alimenti ed espressione dei geni quindi il cibo e l’evoluzione biologica.
Come riporta il biochimico Giuseppe Rotilio, dell’università Tor Vergata di Roma, si è rivelata molto utile l’osservazione delle malattie d’origine alimentare come diabete di tipo 2, obesità e ipertensione e quali situazioni di carattere Darwiniano siano legate a queste patologie. Dati osservati dallo stesso biochimico hanno permesso di ipotizzare che un buon periodo di selezione del genotipo fosse avvenuto nel Paleolitico in risposta alla necessità di utilizzare al meglio l’abbondanza d’alimenti proteici e ricchi di grasso dei periodi di gran disponibilità di cibo come forma morta: carcasse di animali predati o di recente decomposizione.
Si è osservato che il fenotipo prodotto dall’espressione di alcuni tipi genetici è caratterizzato dalla pronta stimolazione di insulina, ormone secreto dal distretto endocrino del pancreas (isole di Langerhans) in seguito all’aumento del tasso ematico di glucosio. A quasto proposito si è preso in considerazione un fenomeno preciso: il rigonfiamento delle cellule adipose genera segnali di sazietà che, a livello del cervello, si percepiscono come cessazione di fame, e a livello dei tessuti, come blocco dei meccanismi di assunzione di ulteriore glucosio dal sangue quale fenomeno di resistenza all’insulina.
Alcune pubblicazioni apparse nel 1975 e nel 2004 hanno chiarito interessanti aspetti sul rapporto mutazioni genetiche e abitudini. Vari autori affermano che la riduzione della massa muscolare masticatoria è dovuta all’inattivazione di un gene della catena pesante della miosina, cioè della parte della proteina principale del muscolo, che genera a livello muscolare la forza contrattile. Il gene in questione è il myh 16 che codifica per la sintesi della proteina MYH 16, che costituisce la catena pesante della miosina.
A differenza dei primati l’uomo possiede in questo gene una mutazione che impedisce l’accumulo della proteina producendo una marcata riduzione dimensionale.

Il Pliocene: l’uomo è vegetariano;
Circa 5 – 2.5 milioni di anni fa gli ominidi esistenti sulla terra erano gli Ardipiteci, Australopiteci e primi Parantropi. Vivevano prevalentemente in foreste umide, boschi e praterie, a regime di precipitazioni moderato. L’alimentazione era frutti – folivora rappresentata cioè da frutti selvatici e foglie ricche di acqua. L’uomo ricercava gli USO ( organi vegetali sotterranei). Era una dieta ricca di carboidrati a rapido assorbimento.
È un regime ricco di carboidrati a rapido assorbimento, e quindi è probabile che queste specie non sviluppassero la resistenza all’insulina, cioè disponessero del metabolismo capace do utilizzare l’energia del glucosio senza accumulare troppi grassi. Ma paradossalmente, questa dieta è anche ricca di carboidrati poco digeribili come cellulosa e lignine che rappresentano la fibra alimentare.
Inoltre questo regime è ricco di vitamina C che i primati hanno cessato di sintetizzare quasi all’inizio della loro storia, 40 milioni di anni fa, proprio in relazione alla sua abbondanza nel cibo. Così il gene pur mantenuto intatto è stato inattivato e la mutazione è stata selezionata in modo positivo.

Le alternative alimentari del Paleolitico;
Dopo questo lunghissimo periodo (2.5 milioni di anni fa) l’uomo comincia a nutrirsi di cibi vegetali sempre più consistenti. Si nota nei reperti fossili risalenti a 2.5 milioni di anni fa, si Homo habilis, Paranthopus bosei e robustus un apparato masticatore molto possente. A un milione di anni fa l’uomo si differenzia in ergaster. Il corpo si accresce, diviene alto. La dieta vira ad un utilizzo di carne ma non cacciata, infatti l’uomo ricerca le larve di insetti nel terreno, parassite delle piante e carne proveniente da carcasse di animali morti. Nascono le società di lavoratori e ricercatori di cibo.

Possibili stili alimentari dell’Homo erectus;
In questo periodo si osserva una stretta coincidenza tra la forte variazione climatica verso il freddo e asciutto con la comparsa di ominidi di più alta statura che permetteva la comparsa delle ghiandole sudoripare. Il corpo in questione richiede un sistema osteomuscolare molto più sviluppato e questo è solo possibile grazie ad un viraggio ad una dieta decisamente carnea, ricca di proteine facilmente utilizzabili. Inoltre si ha un ridotto sviluppo del complesso dentale dovuto al fatto  che masticare la carne è molto più semplice rispetto al passato. Si ha una nuova forma di torace che implica una riduzione della lunghezza dell’intestino che è strettamente legata al cambiamento della dieta.
Intestini molto lunghi servono ad estrarre nutrienti da cibi ricchi di fibra alimentare, resistente all’azione dei nostri enzimi digestivi, e che necessita di una lunga permanenza nel tubo digerente.
Intestini sempre più brevi si ritrovano invece in mammiferi a crescente grado di carnivorismo perché la carne è un alimento ad alta densità di nutrienti e provvisto di rapida digeribilità.

L’avvento della cottura dei cibi;
A 1.6 – 1.4 milioni di anni fa l’uomo si evolve in erectus e impara a cuocere gli alimenti per conservagli meglio e per renderli più mangiabili e appetibili.
L’allungamento del tempo di preparazione di un alimento è compensato dall’abbreviamento dei tempi di masticazione e di digestione dell’alimento. I cibi vegetali  perdono consistenza dalle pareti cellulari di cellulosa così che molti nutrienti diventano più accessibili alla digestione e all’assorbimento. L’amido e le proteine contenuti nei tuberi e nei semi subiscono processi di denaturazione e che portano all’alimento la caratteristica di essere più facilmente attaccabile da enzimi digestivi.

Una buona dieta porta ad un buon cervello;
Circa 600.000 anni fa nascono l’Homo heidelbergensis, neardertalensis e sapiens. L’uomo caccia attivamente.
L’ Homo ergaster si differenzia in ominidi superiori e l’alimentazione risulta essere molto simile a quella delle scimmie attuali con l’aggiunta di un fattore determinante: l’uomo si alimenta sia di carne che di vegetali apportando in modo completo tutti i nutrienti. Si ha una relativa normalizzazione dell’espansione cerebrale da erectus in poi e ritorno di grado di encefalizzazione (EQ) molto simile a quello degli australopiteci. L’uomo comincia a cibarsi sempre più di grasso che risulta utile per superare i periodi di forte freddo. I grassi speciali vengono prelevati dalle acque e dai litorali e questa risulta essere la chiave nutrizionale per un grande cervello. Il pesce risulta essere infatti apportatore degli omega.

Il neolitico: l’avvento della tecnologia del Breeding e lo sviluppo dell’agricoltura.
Gli studi di genetica e di biologia molecolare hanno dimostrato che il frumento, il riso e il mais, come l’orzo, miglio, sorgo e latri cereali sono molto imparentati, più di quanto si pensasse. Da questo si comprende che se si progredisce a livello tecnologico e colturale una coltura se ne può migliorare un’altra. Il miglioramento è legato alla possibilità di sfruttare il patrimonio genetico degli antenati selvatici incorociandoli con le varietà moderne.
I cereali si sono differenziati tra 50 e 70 milioni di anni fa, migrando verso regioni del mondo geograficamente distinte. A partire da circa 10.000 anni fa, gli agricoltori del Mezzaluna Fertile cominciarono a coltivare il frumento, e 1000 anni più tardi, nella regione che corrisponde al Messico, si iniziò a coltivare u n progenitore dell’attuale mais. Gli antichi cinesi coltivavano il riso più di 8000 anni fa.
Con la domesticazione di queste piante, i nostri antenati cominciarono a selezionare le coltivazioni che conosciamo attraverso un processo molto simile alla moderna ibridazione. A partire dalle varietà selvatiche, essi seminarono e incrociarono  le piante che avevano le proprietà migliori, come la presenza di chicchi più grossi o più numerosi.
Le piante che non disperdevano i loro semi, per esempio, erano, molto convenienti, perché era più facile raccoglierli, anche se questo ne rendeva la diffusione dipendente dagli uomini. I primi coltivatori selezionarono le piante anche in base alle loro qualità nutritive, come la presenza di semi con un rivestimento sottile, più digeribile, e varietà di mais più adatte a produrre farina. In questo modo, le piante coltivate si differenziarono sempre più dalle loro progenitrici, tanto che era molto difficile che si incrociassero tra loro. Il mais attuale divenne il suo antenato, il teosinto, che la sua origine è stata materia di discussione fino a tempi recenti.

Perché è complesso lavorare sul DNA antico?
Il motivo principale di quando si lavora su DNA antico è prima di tutto la contaminazione, un reale intoppo per i primi anni in cui l’antropologia molecolare ha avuto avvento.
Quando si lavora con DNA proveniente da fossili si è a contatto sicuramente con materiale genetico degradato che è complesso da studiare a livello molecolare, dotato non poco di interruzioni dovute.
Fortunatamente la difficoltà è stata appagata dal fatto dell’esistenza di alcune tecnologie come la PCR (reazione a catena della polimerasi) che ha permesso di mettere a disposizione sequenze e tratti genetici da analizzare in quantità soddisfacenti, atte a risolvere il problema della reperibilità scarsa con cui si deve far fronte quando si lavora con questi campioni.
Sono attualmente editi i criteri dell’autenticità dei campioni per antropologia molecolare su numerose riviste.
Grazie all’avvento del DNA Metagenomico oggi si può inoltre studiare il DNA fossile umano con alta affidabilità e precisione. Si tratta effettuare il clonaggio genico di tratti di DNA umano, inserire le sequenze in DNA circolare e permettere l’amplificazione delle stesse. Successivamente le sequenze di DNA fossile umano vengono marcate con sonde di DNA umano marcato. Viene effettuata quindi l’ibridazione e grazie a questa si riescono a rilevare e isolare le sequenze di DNA fossile e infine sequenziate.  Grazie a questa procedura tuttora è possibile studiare il genoma del Neandertal.

La nostra alimentazione oggi: in una bella giornata
In una bella giornata passeggiamo nella folla costituita da persone che cercano di comprare dei prodotti alimentari come frutta o pesce, e in particolare, vicino una bancarella dove si compra della frutta notiamo due individui molto differenti d’età. Un signore che avrà all’incirca ottanta anni e un ragazzo di venticinque. Proviamo a porgli delle domande: quali stili d’alimentazione assumono durante la settimana? Quando lei aveva la stessa età di questo bel ragazzo, cosa mangiava?
Posso assicurarvi che è una bell’esperienza poiché quando si pongono questi tipi di domande ai signori anziani hanno passione a spiegare agli individui più giovani le loro usanze e stili di vita, commentare ciò che loro hanno costruito, quello che ricordano, rimpiangono e desiderano si potesse. In più dalla conversazione avvenuta potrete scorgere un altro aspetto importante: la netta differenza che c’è tra gli stili di vita alimentari dei due individui, non solo odierni, ma soprattutto su ciò che il signore anziano mangiava, quando aveva venticinque anni. L’evoluzione culturale e in particolare quell’alimentare fa passi da gigante in soli dieci anni. In poco tempo possiamo accorgerci che il modo di nutrirci cambia, dovuto al fatto che l’evoluzione tecnologica cambia, la produzione agricola aumenta sia in quantità ma soprattutto in termini di qualità, dall’altra parte i consumatori desiderano un alimento che è di qualità, e di qualità ne possiamo intendere di differenti tipi: nutrizionale, edonistica e sensoriale, d’uso e servizio.
Il consumatore desidera magari un pranzo veloce e comodo, un alimento che si trasporta meglio e che si cuocia subito, oppure tutte quante le cose e in più che fa bene.
Per raggiungere quest’obiettivo lavorano i tecnologi delle produzioni alimentari: biologi, agricoltori, agronomi, veterinari per citare qualche esempio, persone che cercano di raggiungere gli obiettivi prefissati.
Torniamo un attimo a parlare dei nostri due intervistati e ricordiamo i quesiti a loro riproposti:
Quali stili d’alimentazione assumono durante la settimana?
Anziano: Io mangio molte verdure e frutta, poca carne, e cerco di bere molta acqua. Adoro bere un bicchiere di vino a pranzo. Insomma cerco di propormi uno stile d’alimentazione analogo a quello di, quando ero più giovane, proprio come lui ( indica il ragazzo). A volte nel corso della settimana mangio legumi, verdura lessa condita con olio d’oliva, con pane. Adoro la pasta fatta in casa cucinata con un bel sugo fresco di pomodori. Il pesce lo mangio più di frequente rispetto a, quando ero giovane, prima non ce lo potevamo permettere, del resto come la carne. La mangiavo massimo una o due volte al mese.
Ragazzo: Mi alzo e mi propongo una colazione con un solo caffé, al massimo un croissant, in ogni modo molto veloce, per il semplice motivo che vado a lavorare presto e non si ha molto tempo per fare una colazione lunga e prolungata. Per quanto riguarda il pranzo mangio un primo composto essenzialmente da pasta, condimento variabile da giorni a giorni, associata a sughi o a legumi o patate. Come secondo piatto mangio carne molto spesso rossa, preferisco un’ abbondante porzione. Nel pomeriggio bevo un caffé con amici e la sera mangio una pizza o un panino presso un fast-food. In ogni modo non mangio molto pesce, frutta e verdura. I legumi non mi piacciono per niente.

Quando lei aveva la stessa età di questo bel ragazzo, cosa mangiava?
Naturalmente ci riferiamo solo alla persona anziana…
“Certamente non mangiavo tanta carne quanta se ne mangiava oggi, e non assumevo gli stessi comportamenti che assumeva il ragazzo. Come le ho già detto la carne costava tanto e non ce la potevamo permettere ogni giorno. Mangiavamo molti legumi che erano facilmente reperibili ed economici. Ci piacevano, non li mangiavamo solo per un caso di necessità. Ci facevano bene ed erano facili da digerire, perlomeno io li digerivo abbastanza, in particolari piselli, fagioli e ceci. Soffrivamo poco di patologie dentarie e di tutte quelle malattie come il cancro. Lavoravamo all’aria aperta in campagna, producevamo il vino, l’olio e c’erano poche industrie.”.
Possiamo renderci conto subito che la dieta assunta dalla persona anziana è più equilibrata rispetto a quella del ragazzo, infatti, mangiando più legumi e verdura ci alimentiamo di carboidrati che sono la risorsa più diretta e facilmente reperibile d’energia, in particolare i legumi contengono una serie di sostanze interessanti: carboidrati, proteine aventi funzione plastica e biochimica importantissima e lo xilolo, un composto derivante nel gruppo degli alcoli che ha un’azione benefica per i nostri denti, non per niente è contenuto in tutti i nostri dentifrici.
Assumeva associato a verdura e legumi, l’olio d’oliva, un toccasana per l’apporto di trigliceridi che rappresentano una forma di riserva di energia utilizzabile quando i carboidrati non sono disponibili. Riguardo alla carne se n’assumeva poca e questo non è per niente un male. Secondo un recente studio d’oncologia chi assume quotidianamente più d’ottanta grammi, di carne rossa, in particolare vitello e maiale, per tutta la settimana ha un’alta probabilità di produrre radicali liberi che rappresentano una delle cause dei tumori all’intestino.

Bibliografia
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B. H.H. Stedman et al., Myosin Gene Mutation Correlates with anatomical changes in the human lineage;
C. A. G. Clark et al., Inferring No neutral Evolution from human-chimpmouse orthologous gene trios, in “Science”, 302, 2003, pp 1960-63;
D. Cavalli Sforza, Piazza, Menozzi, Storia e geografia dei geni umani, ed. Adelphi.
E. Biondi G., Martini F., Rickards O., Rotilio G., In carne ed Ossa, Edizioni Laterza.
F. A.A.V.V., Speciale “DNA Antico” in Darwin n° 21, Settembre/Ottobre 2007.
G. A.A.V.V., Speciale “Alimentazione” in Darwin n° 19 Maggio/Giugno 2007.

VIA | molecularlab.it


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