L'analisi del DNA antico ha rivelato sequenze virali nelle ossa di Neanderthal. SÈ stato trovato nella grotta Chagirskaya in Siberia. Risalgono a 50.000 anni fa, aprendo nuove prospettive sulle interazioni tra i Neanderthal e i loro ambienti patogeni. Questo studio, condotto da ricercatori dell'Università di Copenaghen in collaborazione con il Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, è disponibile sulla piattaforma preprint com.bioRxiv.

I risultati mostrano che i Neanderthal erano esposti a virus simili a quelli che conosciamo oggi, fornendo nuove informazioni sulle sfide sanitarie che queste popolazioni dovevano affrontare. Questa scoperta, che consiste principalmente di adenovirus, papillomavirus ed herpesvirus, indica anche l’influenza degli agenti patogeni sull’evoluzione e la sopravvivenza dei Neanderthal, fornendo possibili ragioni per la loro estinzione.

Tecniche di sequenziamento avanzate e sfide scientifiche

Le ossa studiate provengono dalla grotta Chagirskaya, situata sui monti Altai in Siberia. Il loro studio, riesumato nel 2022, consente agli scienziati di comprendere meglio aspetti della vita di Neanderthal. Ciò include il loro ambiente, la dieta, le interazioni con gli esseri umani moderni e le malattie a cui sono stati esposti.

Per decifrare l’antico DNA virale dalle ossa di Neanderthal, i ricercatori hanno utilizzato metodi di sequenziamento di nuova generazione. Consente elevata precisione e sensibilità nel rilevamento di sequenze antiche altamente degradate.

Il processo inizia con l'estrazione del DNA dai campioni ossei, seguita dalla creazione di librerie di DNA. Li sequenziamo quindi utilizzando piattaforme di sequenziamento ad alto rendimento. Gli algoritmi informatici li elaborano quindi per assemblare le sequenze in genomi completi o parziali. Le sequenze virali identificate vengono poi confrontate con i moderni database dei virus. Ciò consente di identificare somiglianze e differenze. Forniscono quindi prove sull’evoluzione virale e sulla relazione evolutiva tra virus antichi e attuali.

Tuttavia, il compito di determinare le sequenze del DNA dei Neanderthal non è privo di ostacoli. Il DNA estratto dai fossili è spesso contaminato da DNA batterico o fungino. Anche il DNA prelevato dai ricercatori o recenti inquinanti ambientali possono influenzarlo.

Il coautore Marcelo Briones sottolinea che sono necessarie tecniche specifiche, come l'uso di tag chimici che distinguano il DNA antico modificato mediante deaminazione (una forma di degradazione del DNA in cui le citosine vengono convertite in uracile) dalle sequenze contemporanee. Oltre a rigorosi protocolli di elaborazione, vengono eseguite anche analisi statistiche per valutare la probabilità che determinate sequenze appartengano ad antichi agenti patogeni piuttosto che a contaminanti.

Prime tracce di virus nei Neanderthal

I tre virus identificati nel DNA dei Neanderthal, adenovirus, papillomavirus ed herpesvirus, illustrano la complessità delle interazioni tra i virus e i loro ospiti su una scala temporale geologica. L'adenovirus si trova spesso associato a infezioni respiratorie lievi come il comune raffreddore nell'uomo moderno. Qui vengono visualizzati frammenti di DNA preservato che abbracciano migliaia di anni. Ciò suggerisce che i meccanismi di infezione e trasmissione erano efficienti e cambiavano poco nel tempo.

Allo stesso modo, l’HPV è implicato in condizioni più gravi come le verruche genitali e il cancro cervicale. Presenta anche sorprendenti somiglianze nella sua sequenza genetica con i ceppi esistenti. Questa continuità genetica indica non solo una notevole resilienza, ma anche la continua adattabilità dei virus di fronte alle difese immunitarie dei loro ospiti.

Mappatura della copertura di herpesvirus, papillomavirus e adenovirus utilizzando letture di campioni di Neanderthal. La mappatura di riferimento è basata su BBMap. © RC Ferreira et al., 2024

Per quanto riguarda l'herpes, lo conosciamo per la sua capacità di provocare infezioni latenti e ricorrenti come l'herpes labiale. Condivide inoltre caratteristiche genetiche con i virus moderni che possono rimanere dormienti nel corpo degli ospiti prima di essere riattivati. L’analisi genetica approfondita dei ceppi di Neanderthal di questi virus rivela una complessa storia evolutiva. Questi agenti patogeni hanno coesistito e coevoluto con ospiti umani e pre-umani.

Molto prima che emergessero le società umane moderne, i nostri antenati erano già alle prese con minacce virali. Senza dubbio hanno plasmato la nostra evoluzione biologica e immunologica. Gli autori sottolineano poi l’importanza delle malattie infettive nella storia dell’umanità.

Conseguenze per la comprensione dell'evoluzione umana e dell'estinzione dei Neanderthal

In effetti, la presenza di virus nel DNA dei Neanderthal suggerisce che potrebbero aver contribuito al loro declino, o all’estinzione. La natura dei virus identificati supporta questa ipotesi. Soprattutto l'herpes, che è in grado di causare malattie croniche e recidivanti nell'uomo moderno. Resta possibile che le malattie virali abbiano indebolito la popolazione di Neanderthal. Potrebbe aver ridotto la loro fertilità o l’aspettativa di vita.

Inoltre, se questi virus fossero trasmissibili tra i Neanderthal e gli esseri umani moderni, come suggeriscono alcuni ricercatori, ciò avrebbe potuto facilitare lo scambio di agenti patogeni nei tempi in cui queste due specie erano in contatto. Ciò successivamente aggrava gli effetti dannosi sulle popolazioni di Neanderthal più piccole e meno geneticamente diverse.

Per comprendere il vero impatto delle infezioni virali sui Neanderthal, la ricerca futura dovrà incorporare studi paleopatologici più dettagliati. Dovranno utilizzare analisi genomiche per rilevare segni di malattia nei resti di Neanderthal in Europa e in Asia. Ciò includerà non solo l’identificazione di altri agenti patogeni, ma anche l’esame delle risposte immunitarie dei nostri antenati.

Confrontando le sequenze genetiche associate al loro sistema immunitario con quelle degli esseri umani moderni, gli scienziati valuteranno la suscettibilità dei Neanderthal alle malattie infettive. Infine, la modellizzazione della diffusione delle malattie e del loro impatto demografico può fornire indizi su come le epidemie regolavano le dinamiche della popolazione di Neanderthal. E come potrebbero accelerarne la scomparsa di fronte alle sfide ambientali e competitive del loro tempo.

Fonte: Renata C. Ferreira et al., “Ricostruire genomi virali preistorici da dati di sequenza di Neanderthal“, bioRxiv 2023.03.16.532919