Bene, incominciamo!
Come dicevo prima, accantoneremo (per modo di dire) la componente evolutiva soffermandoci solo sul contesto anatomico, quindi possiamo partire dal presupposto che esistono diverse tipologie di locomozione nel mondo dei primati, ed il più delle volte è difficile dire quale sia una locomozione derivata o arcaica, ma possiamo dire con assoluta certezza che i primati possono adottare diversi tipi di locomozione in base alle loro capacità fisiche, o al contesto ambientale. Per esempio, anche il bipedismo non compare solo negli ominini e non si "affina" sempre di più (maledetta e fuorviante scala evolutiva!), ma è un carattere che si è sviluppato in modo indipendente anche in altri gruppi di primati. Come sempre, cerco di ribadire che evoluzione è sinonimo di cambiamento, e non di miglioramento. E qui, prima di affrontare un discorso prettamente anatomico, incomincio ad aggiungere un tassello importante che deve essere affrontato prima di qualsivoglia comparazione: L'uomo è un organismo imperfetto (come tutti, del resto!), e sono molte le caratteristiche che lo denotano. In questo caso, possiamo benissimo citare un paio di problematiche legate alla colonna vertebrale, ma prima facciamo un salto indietro di 8 milioni di anni circa.
Qual era la formula vertebrale dell'antenato comune tra uomo e scimpanzé? La colonna vertebrale, come ben sappiamo, è legata al piano corporeo e alla locomozione nei vertebrati, ma nei primati è di vitale importanza per rispondere un po' a quelle domande che ci poniamo quando parliamo di bipedismo, per esempio, o trattiamo adattamenti.
La formula vertebrale ci dice, in sostanza, quale tipologia di vertebra è presente in un dato organismo e quante ce ne sono e ciò, come nel caso dei primati, ci permette di ricostruire le varie parentele (filogenesi) tra i primati estinti ed odierni.
Quindi, in questo studio, è stato utilizzato un particolare approccio metodologico per "conteggiare" le vertebre di primati ancestrali, e capire un po' cos'è successo ai primati successivi.
Per cominciare, l'antenato comune tra il lignaggio dell'uomo e dello scimpanzé, vissuto 8-6 milioni di anni fa circa, possedeva questa formula vertebrale:
-7 vertebre cervicali;
-13 vertebre toraciche;
-4 vertebre lombari;
-6 vertebre sacrali.
In sostanza, nel corso del tempo i due lignaggi (uomo e scimpanzé) sono stati caratterizzati da una modificazione del 'conteggio' delle vertebre, una sinapomorfia (una caratteristica nuova comune a più specie) caratterizzata dalla riduzione delle vertebre lombari e da un aumento di quelle sacrali.
Un ulteriore riduzione del 'conteggio' si verifica anche negli oranghi, ma qui possiamo parlare di convergenza evolutiva in quanto l'antenato uomo-scimpanzé, e il lignaggio degli oranghi, si 'divisero' ben prima. E' accaduto analogamente anche nelle scimmie africane, e ciò evidenzi quanto sia complicata questa metodologia, soprattutto per poter provare a conteggiare le vertebre di ominini più recenti, in quanto in poco tempo possono essere avvenuti cambiamenti di cui si sa ancora poco.
Torniamo alle nostre 'problematiche'.La colonna vertebrale si è sviluppata in modo parallelo rispetto al terreno proprio per sorreggere il corpo, come possiamo notare nei primi tetrapodi: il peso gravitativo era scaricato su tutti e 4 gli arti e non su 2 arti, come in H. sapiens e in altri ominini. Nell'evoluzione umana e nei primati, soprattutto quando incomincia ad essere presente un tipo di locomozione bipede, possiamo notare come la colonna vertebrale non sia più parallela ma è sostanzialmente perpendicolare portando la testa al di sopra della colonna, che avrà una forma ad S (più o meno). Durante la storia della nostra vita, si sono sviluppati indipendentemente anche altri caratteri, come la comparsa di un cranio più grande e, di conseguenza, più pesante. Aumenta il carico sulla colonna e di conseguenza " la S diventa più marcata (o meglio, si comprime), incurvata, portando a problemi di lordosi e di cervicale (le vertebre cervicali sono le prime 7 al di sotto del cranio). Insomma, più il cranio (ed il cervello) è grande e più peggiorano i problemi di schiena che oggi conosciamo, soprattutto se si cammina in modo eretto come fa H. sapiens. Evoluzione è sinonimo di cambiamento, non è assolutamente sinonimo di miglioramento, altrimenti non avremmo questi "problemi" alla schiena. Se vogliamo, è un "compromesso evolutivo", come ne esistono e ne sono esistiti tantissimi altri nel corso della storia della vita.
Le tracce di lordosi sono antichissime e sono state associate anche alla specie 𝘼𝙪𝙨𝙩𝙧𝙖𝙡𝙤𝙥𝙞𝙩𝙝𝙚𝙘𝙪𝙨 𝙨𝙚𝙙𝙞𝙗𝙖 (per la ricerca, clicca qui). La locomozione bipede non è una capacità esclusiva della nostra specie e del genere Homo in quanto molti ominini, come per esempio le australopitecine, o il lontanissimo parente 𝙊𝙧𝙚𝙤𝙥𝙞𝙩𝙝𝙚𝙘𝙪𝙨 𝙗𝙖𝙢𝙗𝙤𝙡𝙞𝙞, erano capaci di camminare in modo eretto (anche se in modo facoltativo).
Arrivati a questo punto, qualcuno potrebbe chiedersi: nel genere Homo, quindi, si perde completamente la capacità di svolgere o adottare altre tipologie di locomozione? Non è proprio così, e prenderò come esempio Homo naledi, una specie che possedeva abilità pari a quelle di un maratoneta, capace anche di arrampicarsi. Non ho preso in considerazione specie come Homo habilis e Homo rudolfensis, in quanto sono specie, anatomicamente e temporalmente parlando, più simili e "vicine" alle australopitecine che alle specie più derivate del genere Homo.
- condivide con le australopitecine un collo femorale compresso anteroposteriormente, un collo fibulare relativamente circolare e una tibia compressa mediolateralmente;
- condivide con il genere Homo una linea aspera molto marcata, tibie relativamente lunghe, fibule sottili/gracili con malleoli laterali orientati lateralmente e rotule spesse anteroposteriormente;
- caratteristiche tipiche e uniche della specie stessa sono la presenza di due "pilastri" nella parte superiore del collo femorale, e un'inserzione distale tubercolare del pes anserinus(inserzione dei muscoli sartorio) sulla tibia.
Le diverse tipologie di locomozione, almeno questo posso dirvelo senza mandarvi troppo in confusione, sono caratterizzate in primis da una diversa posizione del baricentro, infatti è arretrato nei primati 'arborei' in quanto queste specie sono state selezionate in un contesto nel quale è necessario evitare che il corpo 'penda in avanti', rischiando la caduta da altezze considerevoli. La condizione ottimale in questi ambienti è quella quadrupede (quadrupedismo primitivo), tipica degli antenati delle cosiddette 'proscimmie' (Ho parlato in modo approssimativo della sistematica dei primati qui). Morfologie tipiche di un primate arboricolo sono:
- dita lunghe e flessibili, con 'mani' caratterizzate da un pollice opponibile. Questo indica che la 'presa' svolge un ruolo fondamentale per spostarsi da un albero all'altro;
- arti posteriori caratterizzati da ossa più lunghe di quelle anteriori, e ben sviluppati tali da fornire una grande capacità nel salto;
- la coda non è un ornamento, ma è un organo funzionale che svolge molti ruoli: può mantenere il corpo in equilibrio durante il salto o su un ramo, e svolge anche un ruolo prensile (è una sorta di 'quinto arto').
Oltre al quadrupedismo, troviamo anche la brachiazione primitiva, che è caratterizzata da un movimento sui rami da parte degli arti anteriori, generalmente più sviluppati rispetto a quelli posteriori. L'arto anteriore è, quindi, più allungato rispetto a quello posteriore, e di conseguenza la locomozione non è caratterizzata da 'salti' come nel quadrupedismo primitivo. Per riassumere, le falangi sono lunghe, caratterizzate da polpastrelli e unghie, e la spalla è modificata rispetto ai "quadrupedi primitivi" tale da sorreggere il corpo e da permettere agli arti di muoversi in modo più plastico rispetto a un "quadrupede primitivo". Possiamo avere 2 "varianti" di questa locomozione: Brachiazione specializzata. Solo gli arti anteriori svolgono un ruolo nella locomozione, come nelle Hylobatinae. Morfologicamente parlando, i brachiatori specializzati possiedono:
- dita molto lunghe e a "gancio";
- pollici ridotti;
- arti anteriori molto lunghi tali da presentare modificazioni strutturali considerevoli alla spalla e al braccio;
- gli arti inferiori sono molto accorciati, e ciò non permette "l'effetto pendolo" (riescono ad arrampicarsi sui rami senza "contraccolpi");
- in genere non è presente la coda .
Brachiazione modificata. L'uso delle nocche è fondamentale in questa particolare locomozione, e caratterizza primati come i pongidi. Anch'essi sono caratterizzati dall'assenza della coda, e possiedono una locomozione mista in quanto sono anche in grado di arrampicarsi sugli alberi. L'arto anteriore è più lungo di quello posteriore, e da qui deriva la postura clinodroma. In parole povere, l'avanzamento del corpo avviene con l'ausilio delle nocche.
La locomozione che più caratterizza la nostra specie è il bipedismo, ed è una locomozione caratterizzata da una postura ortogroda, e qui vediamo una situazione leggermente diversa: gli arti posteriori sono più lunghi rispetto a quelli anteriori. Australopithecus sp. e Homo sp. sono caratterizzati da un bipedismo obbligato (non per tutte le australopitecine, sia chiaro!) e non facoltativo, infatti l'arto anteriore perde funzioni legate alla mobilità. La colonna vertebrale è sostanzialmente eretta e la locomozione è caratterizzata da "passo alternato"
Parliamo un po' di...ossa
Premessa: citerò alcune componenti ossee e le funzioni che svolgono, ma non entrerò troppo nel dettaglio in quanto è difficile parlare solo di anatomia in un articolo del genere. Rimane il fatto che lo studio dello scheletro è molto importante per comprendere la relazione tra i primati odierni e antichi e l'uomo. Non è comunque un lavoro immediato perché bisogna sempre tenere conto di due componenti importanti che riguardano la biodiversità dello scheletro:
Ontogenesi. Tutti noi nasciamo in un certo modo e quando diventiamo grandi sviluppiamo certe caratteristiche che i bambini non possiedono, per esempio la barba o la peluria sul corpo, e viceversa. Anche il cranio di un bambino ha una forma diversa da quella di un adulto, così come tante altre componenti anatomiche. L'ontogenesi, sostanzialmente, è un lungo percorso che parte dallo stadio embrionale fino allo stadio adulto, ed ogni stadio presenta caratteristiche peculiari.
Dimorfismo sessuale. Si intende la differenza morfologica che esiste tra gli individui appartenenti alla stessa specie, ma di sesso differente. Per esempio, si può parlare della presenza o assenza di un dato carattere, come per esempio la coda del pavone maschio, oppure della differenza delle dimensioni corporee ( l'individuo maschile è più grande di quello femminile, come nella maggior parte degli elefanti, oppure si può notare l'esatto contrario come in molte specie di aracnidi). Il dimorfismo in H. sapiens non è così "spettacolare" come in altre specie animali, tanto da rispecchiare il dimorfismo presente in buona parte dei primati (la diversa vocalizzazione e dimensione corporea, un bacino più largo e inclinato per le femmine, ecc.).
Quindi, sostanzialmente, quando si compiono questi studi bisogna capire se due o più soggetti di studio appartengono a specie diverse, se si tratta di variabilità intraspecifica o di dimorfismo sessuale. Sono concetti che riprenderò anche con le altre componenti, tranquilli!
Ritorniamo allo scheletro. In quest'articolo non possiamo non citare il rachide, una componente corporea che svolge un ruolo di sostegno per la testa, e di protezione del midollo spinale. Per semplificare il discorso, consideriamo con rachide l'insieme della colonna vertebrale, i dischi intervertebrali, muscoli ecc. caratteristici di questa struttura "dorsale".
E' importante sapere tutto questo perché, dal punto di vista evolutivo, come possiamo notare nei pesci o in vertebrati come gli ittiosauri, esistono due tipologie di rachide: uno flessibile, che fornisce una sorta, appunti, di flessibilità; uno rigido, che permette di resistere alla forza di gravità. Ma questo discorso possiamo comprimerlo nel contesto dei primati, infatti, nei primati saltatori il rachide è flessibile proprio perché permette di eseguire balzi o "una spinta in più", quindi un primate brachiatore possiede un rachide più flessibile rispetto ad un primate bipede o quadrupede (qui, poi, entrano in gioco anche le dimensioni corporee e generalmente i primati con un rachide più rigido sono anche più 'grandi' fisicamente).
- I Dischi vertebrali. Garantivano (e garantiscono) una maggiore elasticità al corpo dorsale, in quanto svolgono dei ruoli da "ammortizzatori";
- I Processi Spinosi. Forniscono maggiori inserzioni ai muscoli dorsali, e la loro presenza rendono, appunto, più "potenti" i muscoli. Questo è importante perché non tutta la colonna vertebrale possiede la stessa elasticità in tutti i punti, infatti la parte toracica è più rigida perché è "avvolta" dalle costole mentre, le parti cervicali e lombari, hanno una maggiore mobilità.
- Un primate come uno scimpanzé è caratterizzato da un asse inclinato, quindi il peso si scarica parzialmente lungo la colonna vertebrale;
- Nell'uomo tutto il peso si scarica lungo la colonna vertebrale (e sulle gambe). Il problema è che l'uomo si trova in una sorta di "instabilità continua" per evitare che il baricentro esca dall'area dei piedi, e tutto questo è aiutato anche anche da un aumento delle dimensioni del corpo vertebrale, relazionato all'aumento del carico di compressione. Come detto prima, maggiore è il peso scaricato lungo la colonna (come il nostro cranio, che non è proprio così 'leggero') e maggiore sarà robusto il sacro. Questa caratteristica può aiutare molto i paleoantropologi per stimare, almeno in parte, la grandezza del cranio e capire qualcosa sulla locomozione.
- Nei primati quadrupedi, la leva della resistenza è molto lunga mentre la leva della potenza è corta. Quindi, è necessario un contrappeso, bello forte, come i Muscoli Nucali, che possa equilibrare il cranio (senza farlo oscillare troppo) e la colonna vertebrale (che è posta orizzontalmente, più o meno). Possiamo fare l'esempio del ponte, ma anche quello di una gru può andare bene. Infatti, le gru presentano nella una sorta di "blocco di cemento" (l'equivalente dei Muscoli Nucali) che non permette alla struttura di 'cadere all'indietro' ( o in avanti. Sinceramente, non sono un esperto di gru), ed il tutto è equilibrato da un contrappeso ;
- In primati come gli scimpanzé, caratterizzati da un asse inclinato, il peso della testa è più bilanciato in quanto il forame si trova in una posizione più avanzata e anteriore rispetto ad un quadrupede. Qui troviamo un contrappeso (Muscoli Nucali) meno sviluppato rispetto alla condizione quadrupede;
- Nella nostra specie il Forame Magno si trova in una posizione anteriorizzata molto avanzata, tale da permettere alla testa di essere "appoggiata" sulla colonna vertebrale, quindi scaricando praticamente il peso su di essa senza l'ausilio di contrappesi così sviluppati, come nelle altre condizioni. Basandoci sui resti ossei, un individuo bipede è caratterizzato da un Forame Magno "spostato in avanti" e una minore inserzione dei Muscoli Nucali.
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