Nelle scorse settimane, il professor Matthew Collins (Dipartimento di Archeologia, Università di Cambridge) mi ha chiesto di contribuire con due lezioni al suo corso in “Ancient Biomolecules”.
Nella lezione “Clima e genetica delle popolazioni” ho parlato della possibilità di integrare il clima nella genetica/genomica delle popolazioni: perchè può valer la pena di farlo, quali sono le assunzioni di base da prendere in considerazione, alcuni modi in cui si possono eseguire le analisi e come interpretare i risultati.
Ne “La genetica della domesticazione del cavallo”, ho presentato e spiegato un recente articolo (Librado et al 2021, Nature) che descrive in dettaglio la domesticazione e la diffusione dei cavalli eurasiatici sulla base di un gran numero di campioni di DNA antico.
In aula ci sono state molte domande e una bella discussione. Spero che ci siano altre occasioni per collaborare su questi temi.
Negli ultimi mesi ho parlato diverse volte su questo sito di pastclim, un “motore di ricerca” del clima del passato, che abbiamo sviluppato insieme ai colleghi di Cambridge e di Jena.
Ma una domanda sorge spontanea: a cosa serve studiare il clima del passato?
Il clima è sempre cambiato nella storia della Terra, ma i cambiamenti legati alle attività umane a cui siamo assistendo oggi sono incredibilmente più rapidi e più estremi di quanto possa avvenire in natura. In questa situazione di emergenza, studiare il clima del passato può aiutarci in tanti modi.
Il clima e le sue fluttuazioni hanno guidato l’evoluzione delle specie viventi per milioni di anni. Ricostruire queste traiettorie evolutive ci permette di ipotizzare nel modo più realistico possibile come le specie viventi reagiranno ai cambiamenti in corso e quali azioni saranno più efficaci per proteggerle.
Il clima è anche uno dei meccanismi che influenza di più la distribuzione geografica degli esseri viventi. Avere informazioni sulle condizioni climatiche in cui una specie è vissuta in passato ci aiuta a capire in quali aree potrebbe sopravvivere in futuro.
E non dobbiamo dimenticare che i cambiamenti climatici hanno influenzato in modo importante le migrazioni umane e molti processi culturali e linguistici ad esse associati. Poter analizzare questi processi nel dettaglio ci può dare informazioni preziosissime su perché oggi siamo come siamo, non solo biologicamente ma anche culturalmente.
È questo il motivo per cui, per me, questo lavoro è importante. Perché ho la certezza che guardare al passato ci permette di capire meglio il presente e costruire un futuro migliore.
pastclim, il nostro pacchetto R per facilitare l’uso e la manipolazione di dati paleoclimatici è stato aggiornato alla versione 1.2. Inoltre, è uscito su Ecography l’articolo che lo descrive:
Abbiamo aggiunto funzioni per ritagliare i dati sulla base di rettangoli o maschere, e per campionare punti randomicamente nello spazio e nel tempo;
Abbiamo creato un cheatsheet, un’infografica che riassume le funzioni principali;
Un nuovo set di istruzioni spiega come lavorare con dati paleoclimatici non inclusi nel pacchetto, e come aggiungerli al pacchetto per renderli disponibili a tutti gli utenti.
ed ecco una tabella riassuntiva delle funzioni presenti nel pacchetto
Download the data
get_data_path()
Retrieve the path in which pastclim automatically stores the data
set_data_path()
Store the data in a custom path
download_dataset()
Download a whole dataset (all variables available)
get_vars_for_dataset() Download variables of choice for a given dataset
Download variables of choice for a given dataset
get_downloaded_datasets()
Summary of the downloaded variables
get_time_steps()
List of time steps available in a given dataset
Get climate for locations or regions
location_slice()
Get the climate for given locations (by coordinates and age)
location_series()
Get time series of the climate for given locations
region_slice()
get the climate for a given region in a given time step
sample_region_slice()
sample a given number of points from the climate of a region
region_series()
get the time series of the climate for a given region
sample_region_series()
sample a given series of points from the time series of a region
Working with biomes and ice sheets
get_biome_classes()
legend of the ‘biome’ categorical variable, when available
get_ice_mask()
get a mask with the extent of the ice sheets for a given time step
get_land_mask()
get a mask with the extent of the land masses for a given time step
È noto che il clima ha svolto un ruolo importante nel plasmare i processi evolutivi e culturali del passato. Nella mia presetazione vedremo come avere a disposizione ricostruzioni paleoclimatiche che coprono centinaia di migliaia di anni ha aperto la strada a nuove ed entusiasmanti possibilità nello studio della paleobiologia.
Purtroppo, i dati paleoclimatici possono essere difficili da estrarre e analizzare per gli studiosi che non hanno familiarità con gli specifici formati di file in cui sono resi disponibili. Presenterò anche pastclim, un nuovo strumento informatico che facilita l’accesso e l’uso del paleoclima in qualsiasi analisi lo richieda.
È uscito nella rivista “Communications biology” l’articolo che abbiamo scritto con Andrea Manica (Cambridge), Francesco Boschin e Paolo Boscato (Siena).
Cosa è successo agli ungulati temperati in Europa durante le fluttuazioni climatiche che hanno interessato gli ultimi 50.000 anni? Per rispondere a questa domanda abbiamo raccolto un database di date al radiocarbonio associate a resti di cavallo, uro, cervo e cinghiale tra 47.000 e 7.500 anni fa (in modo da escludere individui domestici).
Abbiamo analizzato questi dati con un nuovo metodo che ricostruisce la nicchia ecologica (realizzata) nel tempo, e permette di testare se è rimasta stabile o è cambiata. Tutte le specie analizzate hanno cambiato la loro nicchia, principalmente durante l’ultimo massimo glaciale o subito dopo, con uno schema coerente con le preferenze individuali in termini di habitat. Sembra che siano sopravvissuti ai cambiamenti climatici grazie alla loro flessibilità e all’espansione della loro nicchia in risposta all’estinzione di altre specie animali avvenute i quel periodo (sia competitori, sia predatori).
In termini più generali, con questo studio dimostriamo che anche specie grandi, con tempi di generazione lunghi, possono cambiare la loro nicchia nel corso di poche migliaia di anni. Questo deve suggerire estrema cautela quando si assume che la nicchia ecologica rimanga costante sia quando si ricostruisce il passato sia quando si prevede il futuro.
E se siete arrivati a leggere fino a qui, ecco una piccola sorpresa per premiarvi dell’impegno!
Predicting the effects of future global changes on species requires a better understanding of the ecological niche dynamics in response to climate; the large climatic fluctuations of the last 50,000 years can be used as a natural experiment to that aim. Here we test whether the realized niche of horse, aurochs, red deer, and wild boar changed between 47,000 and 7500 years ago using paleoecological modelling over an extensive archaeological database. We show that they all changed their niche, with species-specific responses to climate fluctuations. We also suggest that they survived the climatic turnovers thanks to their flexibility and by expanding their niche in response to the extinction of competitors and predators. Irrespective of the mechanism behind such processes, the fact that species with long generation times can change their niche over thousands of years cautions against assuming it to stay constant both when reconstructing the past and predicting the future.
