giovedì 25 maggio 2017

Competitività dell'Italia e sistema di Ricerca & Sviluppo


Il parlamento sta discutendo una legge sulla inclusione sociale per la quel è stato messo a disposizione oltre un miliardo di euro a favore di famiglie economicamente in difficoltà. Ma se in Italia ci fossero meno disoccupazione e meno lavori malpagati, avremmo avuto ben altro da spendere e meno popolazione interessata a questo provvedimento, perché nel nostro Paese il problema della disoccupazione e della sottooccupazione è decisamente grave, specialmente nelle fasce giovanili ma non solo. Secondo me la questione non è trattata nel modo giusto: sono convinto che non viene centrato il problema e cioè che l’Italia ha una grossa debolezza che consiste nella sottovalutazione del ruolo del settore ricerca & sviluppo. Una sottovalutazione che ha precise connotazioni culturali ed economiche, e che a m io parere va combattuta per ogni dove.

LE DIFFICOLTÀ DEL MERCATO DEL LAVORO IN ITALIA. Siamo alle solite... Il mondo politico continua a parlare dell’aumento delle disuguaglianze e della crisi di un Paese che sta diventando sempre più disuguale e dove le difficoltà di trovare un lavoro decentemente remunerato (se non addirittura semplicemente un lavoro) sono gigantesche. E la società italiana se n'è accorta benissimo.
La crisi ha diversi motivi, che partono da questioni economiche, come la cronica sottocapitalizzazione delle aziende, le difficoltà di accesso al credito e la scarsa remunerazione delle imprese, spesso costrette a vendere a prezzi bassi.

Ma perché in Italia c’è poco lavoro (e per di più spesso mal pagato o con contratti assurdi?)
Le tasse? È vero, le tasse che gravano sul lavoro (e non solo) sono alte. Ma lo sono anche in Germania o Francia, per esempio..
Poi la questione delle tasse è anche da riferirsi ad un rapporto qualità – prezzo: bisogna anche vedere quanto “rendono” in termini di servizi le tasse: magari hai poche tasse ma poi ti tocca pagare di più o del tutto una serie di servizi e quindi alla fine ci rimetti. Il problema è che noi abbiamo alte tasse e riceviamo in cambio servizi scadenti: pare ad esempio che in Germania e Francia la “qualità” del ricavato delle tasse sia maggiore, ad esempio in termini di welfare...
La burocrazia? In parte è vero: adempimenti burocratici spesso assurdi, con l'incrocio di competenze fra enti locali, agenzie e ministeri e la mania di normare le cose con una precisione spesso demenziale ingessa le procedure (l’università registra al proposito delle vette incredibili), che durano tempi lunghissimi.
La certezza del diritto? è noto che in Italia la legge, fra lentezze e cavilli, favorisce chi fa dei torti e non chi li riceve. Inoltre i condoni di ogni ordine e grado sono sempre un metodo che premia i soliti furbetti, i quali parecchie volte riescono a pagare "meno" e "dopo" rispetto alla gente onesta.
Insomma, fossi il rappresentante di un'azienda straniera prima di investire in Italia farei qualche conto in più che per investire in altre nazioni...

Quando l’Italia è stata meno diseguale? Nel dopoguerra. Pensate, venivamo dalle ceneri del fascismo e da una guerra che aveva distrutto il Paese, rimasto senza vie di comunicazione, con le fabbriche bombardate e con danni immensi al patrimonio edilizio. Ma ci siamo salvati grazie all’innovazione: il miracolo economico è stato anche un momento di balzo tecnologico che ha come punta dell’iceberg il progetto San Marco: pensate, quella nazione sconfitta dalla guerra e in totale rovina del 1945 è riuscita 15 anni dopo ad essere il primo Paese dopo URSS e USA a mandare un veicolo nello spazio! Ma dietro questa punta c’era una Italia della manifattura capace di fare cose egregie e di esportarle in tutto il mondo.
È quindi necessaria una serie di interventi strutturali per il lavoro ma quali? 

LAVORO ED OCCUPAZIONE IN ITALIA IN UN MONDO GLOBALIZZATO. Per descrivere la situazione, faccio un esempio per me doloroso: l’industria ferroviaria. Per un bel pezzo abbiamo vissuto nella bambagia di una nazione in cui le ferrovie, considerate un residuo del passato (il radioso futuro era per la gomma), più che per spostare uomini e merci servivano per collocare personale e far lavorare l’industria con le commesse (Andreotti soleva dire: ci sono due tipi di pazzi, quelli che si credono Napoleone e quelli che credono di poter risanare le ferrovie). 
Inoltre il mercato che riforniva di mezzi e materiali le ferrovie era un mercato chiuso, autarchico e assistenzialista, in cui addirittura alcune gare per le forniture erano divise in tre sezioni, per il Nord, per il Centro e per il Sud. Soprattutto mancava una spinta a migliorare la produzione, che è rimasta, a parte qualche eccezione, mediocre. L’unica vera invenzione, l’assetto variabile della FIAT Ferroviaria, giacque per 15 anni inutilizzata, con un solo esemplare, l’ETR 401. Poi quando questa tecnologia fu ripresa negli anni ‘90 iniziarono le commesse anche dall’estero, persino dalle leggendarie ferrovie tedesche! Oggi l’assetto variabile, venduta alla Alstom la FIAT Ferroviaria, si chiama ancora Pendolino e fa guadagnare i francesi. 
La mediocrità di un mercato chiuso ha avuto conseguenze drammatiche dopo l'introduzione del mercato unico del 1992 e cioè la chiusura di quasi tutte le aziende del settore (o la vendita a grossi gruppi stranieri delle poche rimaste). Per cui oggi Trenitalia e le altre imprese ferroviarie acquistano treni in Polonia, Germania, Svizzera e Francia. E meno male che la decotta Ansaldo – Breda è in salvataggio (o meglio, la parte “buona” è in salvataggio) grazie alla Hitachi. Restano solo la Alstom (ex FIAT ferroviaria) a Savigliano e la Bombardier a Vado Ligure (l’ex TIBB, ma fino a quando?), più poco altro, non in grado di incidere significativamente a livello europeo.


La storia dell'industria ferroviaria dimostra che per essere competitivi in una economia globale occorre avere prodotti da vendere in grado di battere la concorrenza straniera. Quindi abbiamo tre possibilità:
  1. creare nuovi prodotti
  2. migliorare i prodotti esistenti
  3. rendere più economica la produzione di quello che c’è 

Ritornando all'esempio dell’industria ferroviaria, se le nostre aziende ferroviarie avessero fatto ricerca e prodotto mezzi migliori o innovativi (e se le Ferrovie dello Stato lo avessero chiesto…) non ci sarebbe la crisi del settore e sarebbero le altre nazioni a ricevere i treni italiani e non viceversa. Come ha dimostrato l'avventura del Pendolino. 

Per tutto questo occorre la ricerca scientifica e tecnologica: 
  • la ricerca “di base” che cerca cammini sconosciuti (e che spesso per farlo necessita dello sviluppo di nuove tecnologie che potranno avere in seguito ampie ricadute)
  • la ricerca applicata che sfrutta le ricerche di base

È semplicemente inutile pensare di dare lavoro con la semplice leva fiscale, come continua a chiedere Confindustria anche oggi, se non hai niente da produrre… In pratica questo sarebbe solo un palliativo: si abbasserebbe solo il costo del lavoro ma a notevoli costi sociali e nei conti statati.

ITALIA E RICERCA SCIENTIFICA E TECNOLOGICA. E qui casca l’asino: in Italia si fa poca ricerca scientifica e tecnologica e gli addetti del settore sono spesso pagati meno dei loro omologhi in altre nazioni (aspetto questo qualche mese fa addirittura esaltato da qualche esponente del governo...). 
Il confronto nella UE fra le percentuali del PIL assegnate al settore R&S lo dimostra chiaramente. Nel 2015 l’Italia ha usato per questo l’1,33% del PIL. Siamo a metà classifica ma osservando chi sta davanti e chi sta dietro la questione è drammatica: tutti i Paesi più evoluti ci stanno davanti (a parte il Lussemburgo, dove comunque il tenore di vita è molto alto per vari motivi). Il confronto è impietoso non solo con le nazioni più piccole che comandano la classifica (e quindi meno temibili dal punto di vista della quantità degli investimenti) come Svezia (3,26 – 2 volte e mezzo in più), Austria (3,07), Danimarca (3,03) e Finlandia (2,90); lo è anche con giganti come Germania (2,87) e Francia (2,23), che spendono più o quasi il doppio di noi in termini percentuali e visto il loro PIL molto di più di noi anche in termini assoluti.

Questo ci fa capire anche perché in Italia una buona parte dei laureati in materie scientifiche non trova un lavoro in cui la sua laurea serva a qualche cosa o lo trova sottopagato, mentre molti continuano ad andare all’estero. e questo - si badi bene - nonostante che siamo fra i Paesi che ne sfornano meno in percentuale sulla popolazione.

Da ciò segue che la terza possibilità (tenere prezzi bassi) è l’unica che possiamo perseguire normalmente, e lo facciamo esclusivamente rivalendosi sui lavoratori (con stipendi sempre più bassi e contratti sempre più atipici), sui fornitori (dilazioni di pagamento o riduzioni nei prezzi) e sul bilancio dello Stato (incentivi di ogni ordine e grado).
Tutto ciò dimostra una cosa: o facciamo ricerca scientifica e tecnologica o il futuro ci riserva solo una possibilità: continuare a scendere drammaticamente la china. 
Certo, possiamo continuare a sfruttare quello che abbiamo in casa (ci sono nazioni che vivono esportando materie prime. Noi una materia prima la abbiamo: i paesaggi naturali e antropici (insomma, il turismo) e dobbiamo continuare a sfruttarlo sempre meglio. Ma non potremo mai vivere di solo turismo. Un’altra ricchezza naturale è la posizione geografica, che può favorire la portualità.

Quindi occorrerebbe un grosso sforzo per arrivare almeno al livello di Germania e Francia come percentuale di spesa nella ricerca. E se si considera quanto di buono fanno i nostri ricercatori in Italia e all’estero, questo vuol dire che le potenzialità le avremmo.
A proposito della ricerca di base, che per qualcuno è inutile, ricordo che persino l’elettricità, quando comparse, fu ritenuta una cosa inutile senza fini pratici.




Il microscopio a ioni di elio Zeiss del GRINT a Empoli:
il consorzio mette a disposizione di tutte le aziende
una tecnologia troppo costosa per una singola realtà
I PROBLEMI STRUTTURALI DEL SETTORE R&S. Aziende con un alto tasso di occupati ed investimenti in ricerca & sviluppo ci sono e i risultati si vedono: ad esempio recentemente abbiamo organizzato come “Caffè-Scienza Firenze e Prato” un incontro sul motore a due tempi con la Betamotor di Rignano: una piccola realtà ma in campi come Trial e Motocross compete con le migliori aziende motociclistiche mondiali (anzi, è anche campione in carica in una specialità di Enduro). Il suo segreto: oltre il 10% degli addetti si occupa di R&D...  
Ma oltre ai problemi italiani generali, il settore R&S ne presenta alcuni specifici. 

1. le aziende italiane sono generalmente di piccole o medie dimensioni. E quindi anche se destinassero, con tutte le agevolazioni possibili, una certa percentuale del loro fatturato per il settore R&D, sarebbe in termini assoluti poca cosa. Questo comporta problemi non tanto per il costo sostenuto per gli addetti, quanto per quello delle attrezzature. 
Per ovviare al problema sono anche nati dei consorzi che possono supplire in proposito. Un esempio è il Consorzio GRINT di Empoli: si occupa di nanotecnologie e fornisce l’assistenza in materia a qualsiasi azienda anche di piccole dimensioni, fornendo per esempio il know-how per colori ceramici innovativi; ma ha anche un laboratorio di analisi chimiche dotato di strumenti di difficile accesso per aziende di una certa dimensione: attrezzature molto costose e il cui impiego nella singola azienda non sarebbe giustificato dal numero di occasioni per l'utilizzo.

2. la ricerca non dà certezze di ritorno, né nei costi, né nei tempi (in particolare quella di base).
Per supplire a questo secondo aspetto, bisogna fare due considerazioni:
- occorre un serio aiuto al settore, in termini di incentivi economici e fiscali, considerando questi investimenti come "strutturali"
- anche iniziando ora le procedure per il “grande balzo in avanti verso l’innovazione”, se gli effetti sull’occupazione nel settore R&S si verificheranno subito, affinché la cosa abbia dei riflessi generali occorrerà aspettare degli anni

MA LA QUESTIONE DEL LAVORO È URGENTE! E invece noi abbiamo una certa urgenza di creare lavoro. Da dove cominciare?
Per esempio dalle opere che mettono in sicurezza il territorio, ricordando che prevenire i disastri naturali costa molto meno che ripararne i danni; dalle opere per il risparmio energetico e la produzione di energia a costi più bassi. Già questo abbasserebbe i costi per le aziende e creerebbe lavoro 

LE INFRASTRUTTURE: PREGI E DIFETTI. Meno male che a grandi opere non siamo messi malissimo, anche se senza il terzo valico a Genova e una ristrutturazione del nodo ferroviario milanese sarebbero in questo momento urgenti specialmente per la portualità. 
Però è necessaria una postilla: risparmio energetico, messa in sicurezza del territorio e cavi per trasportare informazioni hanno conseguenze sempre positive, le grandi infrastrutture di comunicazione contengono un pericolo: strade e ferrovie trasportano persone e prodotti. Ma se i nostri prodotti sono inferiori a quelli esteri, allora il loro effetto diventerebbe invece negativo, rendendoli ancora meno competitivi.
I nuovi trafori ferroviari di base del Lotschberg (che ha completato la direttrice del Sempione), del Gottardo e del Monte Ceneri tra Zurigo e il Ticino, del Brennero, del Frejus e in Austria, quello del Semmering miglioreranno tantissimo i movimenti delle merci attraverso le Alpi e potrebbero essere una splendida occasione per i nostri prodotti e per i nostri porti. Ma se i prodotti italiani non saranno competitivi in qualità e prezzo e se non riorganizziamo le infrastrutture a servizio dei porti, le nostre industrie e i nostri porti perderanno ulteriori punti nei confronti di quelli del Nordeuropa. In altre parole, queste nuove infrastrutture ci leverebbero lavoro anziché crearlo.
Notare che in Svizzera e Austria (e neanche in Trentino e in alto Adige) ci sono gli assurdi schiamazzi NOTAV che troviamo in Liguria, in Piemonte e in qualsiasi città italiana.

Al proposito Matteo Gasparato presidente dell'Interporto Verona Quadrante Europa in una intervista a Euromerci dice che "Per evitare che le grandi opere infrastrutturali si trasformino in uno strumento che consenta ai porti del nord Europa di far pervenire più velocemente le merci in Italia, anziché nel senso opposto, dobbiamo fare in modo che i grandi nodi infrastrutturali del nord Italia non restino isolati, bensì vengano messi in un più efficiente collegamento con il resto della rete ferroviaria nazionale. Questa rete deve comprendere in modo efficiente tutti i nodi, quali interporti e autorità portuali. Se invece la rete rimane efficiente solo fino a Verona, o a Novara o Milano, i nostri scali appariranno sempre più come hub di secondo piano rispetto ai porti del nord Europa e dal punto di vista logistico avremo un ruolo marginale nel Continente."

IL RAPPORTO IN ITALIA FRA POLITICA, CULTURA E RICERCA SCIENTIFICA E TECNOLOGICA. E ora veniamo alla politica italiana, o, meglio, a quello che fanno i partiti. 
A destra, spalleggiati anche da un certo bocconismo, si dice che “è inutile la ricerca scientifica e tecnologica, quando facciamo le scarpe più belle del mondo” (come se per fare le scarpe non ci volesse tecnologia). Fra i Grillini e la Scienza la lotta è quotidiana, a base di bufale su energia, vaccini e quant’altro (compreso INGV che diminuisce l’intensità dei terremoti).
A sinistra il PD negli Stati Generali della Scuola parla di “rilancio della cultura umanistica” e nella “scuola di partito” affronta millemila argomenti tranne la ricerca scientifica e tecnologica.
È chiaro che non si possa andare avanti così (e infatti si va indietro).

Ma qual’è il problema? Semplice: la cultura scientifica in Italia continua a non godere dello status che le si addirebbe, per vari motivi, tra cui quello di un persistente pregiudizio sul carattere veramente formativo delle sole discipline umanistiche, rispetto alle quali la scienza ricoprirebbe un ruolo subordinato
Un giudizio che permea, da Croce e Gentile in poi, tutta la cultura umanistica italiana, non importa se seguaci o no di quei due signori, che sono stati tanto applauditi quanto deleteri per lo sviluppo del Paese. Non è un caso infatti che l’Italia abbia imboccato il declino tecnologico da quando sono andate al potere le generazioni che hanno studiato dopo il 1923, anno in cui sono state promulgate le disgraziate riforme scolastiche che hanno segnato un depotenziamento dello studio delle discipline scientifiche e tecniche a scuola, al termine di una lunga lotta contro gli scienziati, accusati dai due mentecatti di cui sopra di essere “menti minute”. 
Il risultato è stato che abbiamo scoperto la penicillina, inventato il radar, le plastiche e, da ultimo, il peronal cpmputer, ma queste invenzioni non sono state capite.
In più continua anche l'equazione "edilizia = sviluppo" in un Paese in cui ci sarebbe più da restituire alla Natura aree sigillate attualmente inutilizzate piuttostochè sigillarne di nuove.

Per questo occorrebbe anche uno sforzo da parte del mondo scientifico e tecnologico che spesso si dimostra chiuso alla comunicazione. Ma di questo parlerò in seguito.

domenica 21 maggio 2017

L'origine di Homo floresensis: gli hobbit dell'Indonesia appartenevano ad un lignaggio molto antico


Quello di Homo floresensis, di cui mi sono occupato spesso su Scienzeedintorni, è un argomento che mi ha sempre appassionato da quando nel 2004 è stata annunciata la scoperta dei resti di una popolazione umana nana nella remota isola di Flores. Remota non solo per un europeo, ma anche nel senso che non essendo mai stata in epoche geologicamente recenti (diciamo negli ultimi 2 milioni di anni) raggiungibile via terra anche nei momenti di basso livello marino durante i massimi glaciali, c’era anche il mistero di come gli Hobbit (così sono affettuosamente chiamati questi esseri) fossero potuti arrivare da quelle parti.
Un altro argomento piuttosto dibattuto è stato (ed è ancora) “chi” fossero questi uomini: dei Sapiens affetti da gravi patologie? Degli Erectus diventati così bassi a causa di nanimo insulare? O, addirittura, una popolazione ancora più antica (ipotesi in qualche modo ancora più affascinante?). Di anni dal 2004 ne sono passati tanti e la bibliografia scientifica in materia è davvero ingente. Anche la datazione degli scheletri di Liang Bua è cambiata: è stato dimostrato che di anni ne hanno 60.000 e non 12.000. Oggi finalmente un nuovo lavoro, anche grazie al rinvenimento in Sudafrica di Homo naledi, confrontando le caratteristiche scheletriche di tutti gli Homo conosciuti ha stabilito che gli Hobbit di Flores rappresentano una popolazione molto antica. Il che dimostra una migrazione fuori dall’Africa antichissima e fino ad oggi sconosciuta.   

Quando nel 2004 fu annunciata, in un lavoro che resterà fra i capisaldi della letteratura paleoantropologica, la scoperta dei reperti di Liang Bua (in particolare il famoso scheletro LB1) la cosa fece parecchio scalpore, anche per la datazione estremamente recente, attribuita su basi stratigrafiche in quanto non fu possibile effettuare una datazione radiometrica dei reperti stessi. 
Gli furono subito attribuiti un nome (Homo floresensis) e un soprannome (Hobbit), in riferimento alla saga del Signore degli Anelli, all’epoca imperante [1]. 

In questo post di quasi 2 anni fa ho descritto lo stato dell’arte della ricerca, in particolare da che parte dell’Asia e in che modo questi esseri potessero essere arrivati sull’isola 
Purtroppo il clima caldo e umido dell’Indonesia ha reso impossibile ricavare da quelle ossa il DNA, cosa che invece ha permesso le affascinanti scoperte sui Denisoviani grazie al freddo secco dei monti Altai, ed in particolare il loro contributo alla genetica attuale dell’Asia sudorientale.

Restava un grande interrogativo: qual’è la collocazione all’interno di Homo degli Hobbit di Flores e se siano più vicini a noi o ad altri nostri simili.
Questo aspetto ha generato una bibliografia scientifica immensa, che segue tre filoni principali:
1. Homo floresiensis è una forma distinta derivante da una linea piuttosto antica di Homo (a livello di H. habilis), se non addirittura di australopitecine 
2. Homo floresensis è un derivato recente di Homo erectus, la forma tipica dell’Asia prima dell’affermazione di H. sapiens
3. gli scheletri di Homo floresensis appartengono in realtà dei sapiens con delle patologie gravi
 
Faccio una precisazione: parlo di “forma” e non di “specie” perché, come ho spiegato qui nella discussione fra chi fa “di (quasi) ogni scheletro una specie distinta” e chi tende ad istituire il numero minore possibile di specie io sono schierato nell’ala estrema del secondo schieramento, in cui c’è una unica “specie” da Australopithecus in poi che si è modificata nel tempo, cioè una cronospecie. Aggiungo che le tante classificazioni che abbiamo si reggono solo sulla scarsezza di fossili:  se ne avessimo 100 volte tanti (e ben distribuiti nel tempo invece di mostrare ampie lacune come quella tra gli austalopitechi “classici” e Homo habilis), si vedrebbero talmente tante forme intermedie che per stabilire un limite occorrerebbe usare delle convenzioni, anche se la transizione potrebbe essere stata molto più veloce di quello che si poteva supporre, innescata da violenti ed improvvisi cambiamenti climatici che hanno provocato un "collo di bottiglia" nella popolazione.

Considero però lo stesso importante tutte la la varia nomenclatura esistente, usandola, come si dice tecnicamente come “denominazioni tassonomiche informali” che rappresentano popolazioni di caratteristiche via via diverse e sono molto di aiuto per classificare i vari reperti e per capire in modo abbastanza intuitivo la loro collocazione nello spazio e nel tempo, in particolare il “grado” di “umanizzazione” intesa come varie caratteristiche anatomiche fra le quali soprattutto la capacità cranica e il modo di camminare, le cose che ci distinguono maggiormente dagli altri appartenenti ai Primati.

Dicevo appunto che tutte e tre queste posizioni su chi fossero in realtà i piccoli abitanti di Flores hanno i loro sostenitori.
L’unica fra quelle teoricamente possibili che è stata scartata a priori è quella di una forma di nanismo insulare di Homo sapiens: qualcuno per spiegare la diversità degli Hobbit ha invocato l’effetto del fondatore, cioè lo sviluppo di una popolazione a partire da pochi antenati che portano con sé solo una parte della variabilità genetica (e morfologica) della popolazione originale a cui sarebbe seguita una importante deriva genetica. Ma come è stato riportato anche di recente, varie popolazioni moderne di Homo hanno sviluppato nanismo insulare, ma oltre a non essere così piccole di statura, nessuna anche se lontanamente, mostra le proporzioni anatomiche tipiche di Flores [2]

L’idea che si tratti di forme di Homo sapiens affette da gravi patologie metaboliche o genetiche è minoritaria (ma come è noto nella Scienza non ha ragione “la maggioranza”, bensì chi ha i dati più verosimili). Sono state indicate diverse patologie al proposito, l’ultima delle quali è la sindrome di Down.
L’ampia gamma di patologie proposte era già di suo una dimostrazione  della difficoltà di collocare in H. sapiens questi reperti e nel 2016 due lavori hanno definitivamente respinto questa idea: 
1. un nuovo esame della stratigrafia della grotta di Liang Bua ha portato indietro a 60.000 anni fa l’età di LB1. Ciò implicherebbe un arrivo molto precoce in zona (forse troppo) di Homo sapiens [3]. Ne ho parlato qui
2. sempre a Flores sono stati scoperti altri fossili umani insieme a quelli, draghi di Komodo, coccodrilli, del proboscidato Stegodon e di altri piccoli mammiferi. Si tratta di una mandibola e di alcuni denti, di dimensioni e forma estremamente simili a quelle a Mata Menge [4]. Questo  insieme di fossili è stato datato a circa 700.000 anni fa grazie alla datazione radiometrica dei tufi del sito, che come nella rift – valley africana sono utilissimi a questo scopo. È evidente che 700.000 anni fa non potessero proprio esserci dei Sapiens

Quindi rimanevano in piedi due ipotesi, il nanismo da Homo erectus (che cronologicamente è possibile ma anatomicamente continua a dare qualche problema) o una popolazione ancora più antica. E, in questo caso, “quanto” antica?

Un lavoro appena uscito sul Journal of Human Evolution getta finalmente luce su questo aspetto [5]. Prima firmataria è Debbie Argue, che studia la questione da diversi anni e già nel 2009 aveva proposto una origine molto antica di Homo floresensis [6]. Il nuovo lavoro confronta due serie di reperti diversi sia con un’analisi Bayesiana che con il criterio della massima parsimonia diverse caratteristiche anatomiche di Homo floresensis e di molti altri ominini, sia appartenenti al lignaggio di Homo, che Australopitecine e le altre scimmie antropomorfe, compreso il Homo naledi, la più sensazionale scoperta in campo paleoantropologico degli ultimi anni.  

Questa analisi, divisa in due raggruppamenti di reperti, ha fornito 6 alberi diversi.
Ci sono 4 raggruppamenti stabili e cioè:
  1. altre scimmie antropomorfe: Pan (Scimpanzè), Gorilla e Pongo (Orango)
  2. Australopitecine: tutte le forme appartenenti a Australopithecus
  3. Homo antichi: H. georgicus (i fossili di Dmanisi, in Georgia), H. naledi, H. habilis e H. floresensis
  4. Homo moderni: H. erectus, H. ergaster e H. sapiens
 
La posizione di H. floresensis è sostanzialmente simile in tutte e cioè è annidata negli “Homo antichi”, anche se rimane ancora controverso il rapporto con il clade rappresentato dagli altri Homo antichi, H. naledi e H. georgicus, che in alcuni casi hanno una divergenza più antica dalla nostra linea, mentre in altre la loro divergenza è più recente.

Il risultato quindi è che gli Hobbit rappresentano una popolazione estremamente antica, differenziatasi dal resto del cespuglio umano attualmente conosciuto in tempi molto precoci, e che: 
  • o condivide un antenato comune con Homo habilis dopo che entrambi si sono staccati dal nostro ramo 
  • o che si è staccata dal nostro ramo poco prima che lo facessero gli Habilis.

In entrambi i casi quindi si tratta di una linea da un bel pezzo estranea a quella che ha portato a noi, a Neanderhtalensis e a Erectus.
Una conseguenza affascinante è che H. Floresensis dimostra una uscita dall’Africa di forme umane avvenuta più di 2 milioni di anni fa e che, insieme a quelle più recente di Homo naledi e della grotta di Denisova in Siberia porta a pensare come il “cespuglio umano” possa essere ben più folto di quanto si poteva supporre anche solo pochi anni fa.
 
[1] Brown, et al 2004.. A new small-bodied hominin from the Late Pleistocene of Flores, Indonesia. Nature 431, 1055–1061. 
[2] Jungers, et al 2016. The evolution of body size and shape in the human career. Phil. Trans. R. Soc. B 371, 21050247. 
[3] Sutikna et al (2016). Revised stratigraphy and chronology for Homo floresiensis at Liang Bua in Indonesia. Nature, 532, 366-368
[4] Brumm et al, 2016. Age and context of the oldest known hominin fossils from Flores. Nature 534, 249-253. 
[5] Argue et al 2017 The affinities of Homo floresiensis based on phylogenetic analyses of cranial, dental, and postcranial characters Journal of Human Evolution 107 (2017) 107e133 
[6] Argue et al 2009 Homo floresiensis: a cladistic analysis Journal of Human Evolution 57, 623–639 

mercoledì 26 aprile 2017

Perchè fra i rettili l'andatura bipede è più diffusa che fra i mammiferi?


I rettili sono molto curiosi e offrono, fra passato e presente, una vastissima gamma di comportamenti e soluzioni evolutive, in una enorme quantità di ambienti (acqua, aria con gli uccelli e gli pterosauri e terra, dai deserti alle foreste pluviali, solo le aree polari sono precluse) e di riproduzione (ovipari, vivipari, ovovivipari). Anche il movimento non fa eccezione: nella loro storia hanno alternato una andatura che striscia sul suolo con arti corti (o addirittura senza), quadrupede con arti di discreta lunghezza, fino a bipedi obbligati in forme provviste di lunghi arti posteriori, mentre in mare dalle tartarughe agli ittiosauri arti e/o coda sono stati usati in vari modi per nuotare. Oggi i bipedi per eccellenza fra i discendenti dei rettili triassici sono gli uccelli, ma anche qualche lucertola è capaci di muoversi su due zampe per alcuni tratti. Mi pareva che anche il Tuatara si comporti così, ma non ho trovato conferme. Quindi fra i diapsidi (rettili e uccelli) l’acquisizione di una andatura bipede facoltativa insieme o alternativa a quella strisciante sembra essere avvenuto svariate volte in svariati gruppi. Invece nei mammiferi se si escludono i canguri, un bipede obbligato come Homo e la possibilità di stazione eretta per le scimmie antropomorfe, il bipedismo è estremamente raro. Il perché di questa differenza comportamentale non è ancora stato ben determinato, ma una nuova ricerca suggerisce una soluzione piuttosto intelligente  nelle differenze fra mammiferi e rettili nella anatomia della parte posteriore del bacino. 

I rettili si dividono grossolanamente in Arcosauri (uccelli, coccodrilli e dinosauri) e Lepidosauri (lucertole, serpenti, varani etc). La collocazione delle tartarughe e degli altri rettili marini mesozoici, è più discussa. Adesso sta prevalendo l’idea che si tratti di arcosauri molto basali. Ne avevo parlato qui a proposito delle tartarughe e qui a proposito degli altri rettili marini.
Il fossile più antico mai ritrovato che mostra l’evidenza della capacità di una andatura bipede in un rettile è Eudibamus cursoris, un piccolo Bolosauro trovato in Germania [1]. Siamo nel Permiano inferiore (290 milioni di anni fa) quindi addirittura in tempi ben precedenti alla divisione fra lepidosauri e arcosauri, che dovrebbe essere avvenuta nel Permiano superiore: l’ultimo lavoro in merito parla di almeno 260 milioni di anni fa [2]; diciamo quindi che questa divergenza dovrebbe essere avvenuta addirittura prima della estinzione di massa della fine del Permiano medio (Guadalupiano), la quale a sua volta si colloca circa 8 milioni di anni prima della tragedia di fine Permiano.
La comparsa negli arcosauri dell’andatura bipede è successiva alla divergenza fra gli antenati dei coccodrilli (Pseudosuchia) e di quelli dei dinosauri (Avemetatarsalia). Questa divergenza ha coinvolto cambiamenti molto importanti nella forma e dimensioni del corpo e specialmente degli arti. Le vestigia più antiche di dinosauromorfi sono impronte lasciate da creature quadrupedi di circa 250 milioni di anni fa, di poco successive alla madre di tutte le estinzioni, quella di fine Permiano [3]. È evidente che all’inizio del Triassico i pochi superstiti, avendo campo libero, abbiano compiuto delle grandi radiazioni evolutive e abbiano avuto la possibilità di differenziarsi in maniera piuttosto veloce.
L’andatura bipede è, comunque, un tratto basale dei primi dinosauri triassici e dei loro parenti più stretti, ma nel Triassico - quindi prima dell’età dei dinosauri propriamente detta - questa caratteristica era diffusa anche in altri arcosauri prima che l’estinzione di fine Triassico segnasse la fine di tutte queste linee a parte dinosauri e rettili volanti. Insomma, sembra che all’epoca ci sia stata una diffusa pressione selettiva a favore di questa andatura negli arcosauri terrestri.
Ricostruzione di Teleocrater rhadinius, un antenato quadrupede dei dinosauri recentemente scoperto, da [4]
Recentemente è stato pubblicato un articolo in cui viene descritto Teleocrater rhadinus [4], un quadrupede vissuto nel Triassico medio che accanto ad aspetti morfologici degli antenati comuni di coccodrilli e dinosauri, mostra anche delle caratteristiche tipiche di questi ultimi. In particolare quello che colpisce del fossile sono le zampe particolarmente lunghe per un rettile, come ne sono dotati solo i dinosauri attuali (gli uccelli).

Il Basilisco che corre sull'acqua con andatura bipede
RETTILI BIPEDI ATTUALI AL DI FUORI DEGLI UCCELLI. Le poche specie di rettili attuali che esibiscono una andatura bipede (una cinquantina appartenenti a più gruppi di lucertole, in particolare iguanidi) per lo più sono dotate di forme snelle e arti più lunghi della media e si muovono così solo in particolari condizioni e per tempi molto brevi, soprattutto quando hanno bisogno di correre. Mentre queste lucertole corrono su due zampe il tronco si solleva e gli arti anteriori lasciano il terreno. Famoso al proposito è il Basilisco, che corre su due zampe sulla superficie dell’acqua. Non sono quindi bipedi “obbligati” e neanche “preferenziali”, al contrario degli antenati dei dinosauri, i quali, comunque, avevano gli arti ben più lunghi di quelli del rettile “medio”.  La presenza di queste caratteristiche in più gruppi diversi fa pensare anche che il bipedismo sia nato indipendentemente in diversi momenti e in diversi gruppi
Ci sono poi dei varani che riescono ad alzarsi su due zampe ma come fra i mammiferi le marmotte, si ergono stando fermi: questo comportamento sembra essere a scopo difensivo o per esplorare meglio i dintorni.

Il bipedismo delle lucertole attuali offre dei particolari apparentemente sconcertanti: non solo appare illogico che meno zampe ci sono più si corra, ma è stato persino dimostrato che non ci sono vantaggi né di velocità né di efficienza energetica nelle lucertole che corrono su due zampe [5] anche se le lucertole capaci di farlo, quando corrono su due zampe sono ai vertici come velocità di punta (e anche di lunghezza delle zampe posteriori, ma questo appare abbastanza ovvio...). Quanto poi al Basilisco,  è ancora più "assurdo": distribuisce il peso su due zampe anziché su 4. Ma, allora, cosa ha portato al bipedismo? Banalmente, i vantaggi non stanno nella massima velocità o nel minore impiego di energia, ma nelle prestazioni migliori in fase di accelerazione e nella abilità di cambiare direzione più in fretta. Ed è accertato che queste lucertole lo fanno soltanto quando sono costrette a farlo da cause esterne. 

Lo Stegosauro, quadrupede "di ritorno" già nel Giurassico inferiore
LE MOTIVAZIONI DEL BIPEDISMO DEI DINOSAURI. I dinosauri triassici erano tutti bipedi obbligati (o quasi). Dal Giurassico in molti dinosauri erbivori l’aumento delle dimensioni e/o la formazione di armature hanno spesso determinato l’abbandono della stazione eretta, le cui tracce rimangono nella conformazione degli arti anteriori, più corti di quelli posteriori. Altri erbivori come gli iguanodontidi potevano alternare una andatura bipede, probabilmente più veloce, a quella quadrupede. Fra i teropodi solo lo spinosauro potrebbe aver usato entrambe le locomozioni. Il passaggio da una alimentazione carnivora ad una erbivora ha favorito il ritorno al quadrupedismo, a causa delle modifiche nella forma del corpo, in particolare della cavità addominale, dovute alla maggior complessità del tubo digerente di un erbivoro rispetto a quello di un carnivoro, che ne hanno spostato in avanti il baricentro.

Sulle motivazioni del bipedismo nei primi dinosauri ci sono diverse ipotesi:

- la termoregolazione e la possibilità di godere di una vista “dall’alto”: queste ipotesi erano nate quando era valido il “modello canguro”, secondo il quale i dinosauri stavano in piedi come i canguri. Oggi si ritiene che il corpo fosse in posizione suborizzontale come in molti uccelli: in questa posizione la testa non risulta più elevata rispetto al corpo, per cui queste ipotesi oggi sono poco fondate
- l’andatura bipede poteva servire per utilizzare meglio le zampe anteriori in funzione predatoria se non addirittura per consentire la manipolazione delle prede. La cosa è suggerita dal fatto che gli antenati dei dinosauri fossero carnivori ma ci sono forti dubbi sulle capacità cerebrali necessarie per questi compiti ed inoltre molti teropodi avevano arti anteriori piuttosto piccoli, sicuramente meno efficienti dei lunghi musi per questi scopi (anzi, questa diminuzione della lunghezza degli arti anteriori può addirittura essere interpretata come un segno della loro inutilità). Inoltre si tratta di un punto di vista un po' troppo antropocentrico, ma rimane una ipotesi piuttosto “gettonata”.

Una spiegazione brillante al proposito è stata appena presentata da W. Scott Persons e Philip J. Currie, paleontologi dell’Università dell’Alberta [6].
Per iniziare sono state esaminate le condizioni ecologiche in cui è iniziato il bipedismo dei dinosauri: i loro antenati erano piccoli carnivori che vivevano a contatto di predatori ben più massicci di cui potevano anche essere preda. Pertanto la loro vita doveva essere basata sull’agilità e sulla velocità, capacità di cui i loro predatori dalle zampe corte e dall’andatura strisciante erano scarsi. 

È stata avanzata la possibilità che negli antenati dei dinosauri la capacità di mantenere questa andatura più a lungo, più dispendiosa dal punto di vista energetica almeno all’inizio, sia in qualche modo collegata ad un certo grado di omeotermia presente già oltre 200 milioni di anni fa.
Ho scritto che era più dispendiosa “almeno all’inizio”, perché è logico pensare che ci sia stato un passaggio da quadrupedi obbligati a bipedi obbligati in cui a poco a poco il bipedismo da occasionale è divenuto obbligatorio, probabilmente grazie alla modificazione di una serie di caratteristiche anatomiche, in particolare:
- l'irrobustimento di bacino, arti posteriori e coda per migliorare l’andatura bipede
- la riduzione degli arti anteriori che non essendo più usati per la locomozione, meno pesavano meglio era
Insomma, l’evoluzione, avrebbe favorito sempre di più in questo gruppo le forme capaci di passare più tempo possibile in stazione bipede con sempre maggiore velocità e agilità e minore dispendio energetico. Bisogna notare inoltre che se fra i sinapsidi del Permiano molti avevano una andatura strisciante (per esempio i pelicosauri), i terapsidi triassici (come i mammiferi attuali) tenevano il corpo sollevato. Ricordo anche che stare sollevati da terra permette una migliore ossigenazione e stressa meno gomiti e ginocchi.

L'immagine mostra l'estensione del distretto muscolare caudofemorale
in un tyrannosauro 
BIPEDISMO E DISTRETTO MUSCOLARE CAUDIFEMORALE. in tutti i modelli sulla locomozione dei dinosauri la coda svolge un ruolo fondamentale, con la sua massa in grado di spostare il baricentro del corpo verso la parte posteriore, scaricando dal peso la parte anteriore; di conseguenza per molti Autori le code lunghe e robuste degli arcosauri sono state un fattore essenziale per lo sviluppo della locomozione bipede. Le modifiche che hanno consentito una maggiore efficienza dell’andatura bipede dei dinosauri sono dovute essenzialmente all’irrobustimento della parte posteriore del corpo, nel distretto muscolare caudofemorale. Si tratta dei muscoli che collegano bacino e femore e servono a muovere la coda: data la sua posizione, questi muscoli hanno potuto ingrandirsi senza interferire particolarmente con altre strutture del corpo (l’unica cosa importante da realizzare era il conseguente irrobustimento delle estremità degli arti posteriori per sostenerne il peso).  
Infatti l’andatura bipede, combinata con una muscolatura caudofemorale importante, comporta dei vantaggi nella corsa bipede perché questi muscoli riescono ad offrire delle possibilità maggiori di propulsione agli arti posteriori rispetto a quelli anteriori.  
E che l’andatura bipede sia collegata alla corsa lo dimostra il fatto che solo forme erbivore dotate di doti difensive diverse da quelle della corsa sono ritornati dei quadrupedi obbligati: i grandi sauropodi, la cui massa troppo grande e la vita in branco impedivano la predazione (come oggi succede con gli elefanti) o quelli dotati di armature come i ceratopsidi: gli altri, anche se erano in grado di muoversi su 4 arti, come i canguri attuali se dovevano correre erano diventati obbligati a farlo su due zampe a causa della pesantezza maggiore della parte posteriore del corpo e del ridotto sviluppo degli arti anteriori. 

MA PERCHÈ QUESTO NON È SUCCESSO CON I MAMMIFERI? Anche fra i mammiferi ci sono abbondanti esempi di animali che si basano sulla corsa per predare o per sopravvivere ai predatori. Ma nessuno di loro è un bipede preferenziale se non canguri che se devono andare veloci non possono che saltellare in andatura bipede, o obbligato come Homo: fra i Primati alcune specie camminano su due zampe per certi tratti e in più c’è qualche altro sporadico caso di bipedismo più o meno occasionale.
Questa differenza la troviamo anche nel Triassico. Ricordo che i rettili e gli uccelli sono diapsidi (hanno nel cranio due aperture temporali), mentre i mammiferi appartengono ai sinapsidi (una sola apertura temporale).. 
Arcosauri e terapsidi sono stati nel Triassico i gruppi di vertebrati terrestri di vertice, differenziandosi in maniera molto vivace per occupare una gran quantità di nicchie ecologiche (quello che ora è riservato quasi esclusivamente ai mammiferi se si eccettuano le acque interne tropicali, dove i protagonisti sono sempre degli arcosauri (i coccodrilli).  Eppure fra i sinapsidi del Triassico (compresi gli antenati dei mammiferi) non ci sono forme bipedi e fra i mammiferi mesozoici contiamo persino delle forme volanti (o quantomeno capaci di planare come Volaticotherium antiquus) ma nessun bipede.

Una differenza importante è la mancanza nei sinapsidi (almeno dal triassico in poi) del quarto trocantere, una struttura nel femore che serve appunto per l'inserzione di uno dei muscoli del distretto caudofemorale di cui invece sono ancora dotati i diapsidi.
Secondo Persons e Currie la chiave di questo sta nel sistema caudofemorale ridotto dei sinapsidi vissuti dal Triassico in poi. Nel Permiano anche molti sinapsidi avevano ben sviluppato questo sistema, ma sembra che i pochi sinapsidi sopravvissuti alla estinzione al passaggio con il Triassico siano stati esclusivamente delle forme che vivevano scavando tane nel sottosuolo. Per cui avevano perso nei tempi precedenti buona parte del sistema caudofemorale che in uno stile di vita come quello era un ingombro per diversi motivi:
- necessità di avere più sviluppate le zampe anteriori che scavano rispetto a quelle posteriori
- una coda lunga e robusta era di ostacolo per le manovre e i cambi di direzione nelle tane e inoltre in caso di pericolo quanto l’animale si rifugiarsi nella tana potrebbe esere agganciato dal predatore proprio dalla coda

La mancanza di un sistema caudofemorale importante è dunque la motivazione per cui i sinapsidi dal Triassico in poi, dai Terapsidi ai mammiferi, non hanno potuto a parte qualche caso particolare, sviluppare una andatura bipede.
I diapsidi che non hanno sviluppato andatura bipede non hanno avuto antenati per i quali l’agilità e l’accelerazione erano esigenze così preminenti.

[1] Berman, D.S., et al., 2000. Early Permian bipedal reptile. Science 290 (5493), 969–972.
[2] Ezcurra MD, Scheyer TM, Butler RJ (2014) The Origin and Early Evolution of Sauria: Reassessing the Permian Saurian Fossil Record and the Timing of the Crocodile – Lizard Divergence. PLoS ONE 9(2): e89165. doi:10.1371/journal.pone.0089165
[3] Brusatte, S.L., Niedźwiedzki, G., Butler, R.J., 2011. Footprints pull origin and 
diversification of dinosaur stem lineage deep into Early Triassic. Proc. R. Soc. Lond. B: Biol. Sci. 278 (1708), 1107–1113.
[4] Nesbitt et al 2017 The earliest bird-line archosaurs and the assembly of the dinosaur body plan Nature, Aprll 2017 doi:10.1038/nature22037
[5] Clemente, C.J., Withers, P.C., Thompson, G., Lloyd, D., 2008. Why go bipedal? Locomotion and morphology in Australian agamid lizards. J. Exp. Biol. 211 (13),
2058–2065.
[6] Persons Currie 2017 The functional origin of dinosaur bipedalism: Cumulative evidence from bipedally inclined reptiles and disinclined mammals Journal of Theoretical Biology 420 1–7






giovedì 13 aprile 2017

Nuna (o Columbia): il supercontinente di 2 miliardi di anni fa


La Pangea non è stato nella storia della Terra l’unico supercontinente: l'aggregazione della maggior parte delle masse continentali in una unica è un fenomeno ciclico e si registrano sicuramente almeno altri due episodi del genere: circa un miliardo di anni fa c’era Rodinia e mezzo miliardo di anni fa, al passaggio fra Precambiano e Cambriano, la maggior parte delle terre emerse erano unite in Pannotia (chiamato anche Gondwana, anche se si tratta di un continente più grande del Gondwana che si è frammentato nel Mesozoico).
Gli indizi per un supercontinente di 2.5 miliardi di anni fa sono un po' labili (anche se è probabile che una buona parte delle poche croste continentali dell’epoca fossero in zona tropicale). Ci sono invece una lunga serie di indizi su una ”Pangea” di poco meno di 2 miliardi di anni, in cui era raggruppata la maggior parte delle masse continentali dell’epoca. Di questo supercontinente si sa poco e persino il nome è dibattuto: fondamentalmente c’è chi lo chiama “Nuna” e chi lo chiama “Columbia”, ma in giro ho trovato altre denominazioni che spesso fanno riferimento a raggruppamenti parziali. In questo post parlerò dello “stato dell’arte” delle ricerche su questo supercontinente.
Due annotazioni: (1) onde evitare di scrivere il termine “miliardi di anni fa” userò spesso la sigla Ga. Quindi 2 Ga significa 2 miliardi di anni fa e (2) la bibliografia non è recentissima, semplicemente perché i lavori più recenti spesso riguardano le cose molto più in dettaglio rispetto a quanto è necessario per questo post, in cui invece parlo delle linee generali, che sono quelle di una decina di anni fa o più (anche perché se le liee generali sono le stesse, è più giusto indicare i primi lavori sull'argomento)

Le fasce orogenice di circa 2 miliardi di anni fa in [1]
I protagonisti di questa storia, i vecchi cratoniCos’è un cratone? È un’area, più o meno vasta, in cui affiorano rocce di oltre 2 Ga (o queste sono ricoperti da successioni sedimentarie più recenti) che dall’epoca non sono state più deformate. In pratica sono quelli che venivano chiamati una volta “scudi”. I cratoni costituiscono i nuclei dei continenti e la tettonica delle placche è in pratica la storia di come questi cratoni si sono mossi, scontrati e poi, magari, divisi. Un anno fa in un post ho fatto vedere che vecchi limiti di placca spesso vengono "riutilizzati" da fasi tettoniche successive, perché sono delle cicatrici della litosfera che funzionano da linee di rottura preferenziale. Per questo dopo la loro unione spesso i cratoni si dividono nuovamente: ad esempio Laurentia (il Nordamerica) e Baltica (l’Europa Settentrionale) si sono spesso unite e successivamente divise, più o meno lungo la stessa linea.  
I cratoni sono quindi vecchissime croste continentali. Come si sono formati? Come si forma tutt’ora la crosta continentale e cioè attraverso la risalita e la solidificazione di materiali liquidi provenienti dal mantello terrestre, fondamentalmente nelle zone di scontro fra le zolle e quindi negli archi magmatici; una minore parte di crosta continentale si forma con gli espandimenti basaltici in ambiente di apertura, in un modo che ricorda un pò la formazione di crosta oceanica nelle dorsali mediooceaniche. Il fatto che si formi di continuo nuova crosta continentale implica che l’estensione dei continenti aumenta con l’aumentare dell’età della Terra, perché nelle zone di convergenza se ne forma sempre di nuova. Per questo Nuna (o Columbia) era molto meno estesa di Pangea. Adotto il nome di Nuna, sperando che prima o poi un congresso internazionale degli studiosi in materia metta fine a questa confusione terminologica.

GLI ARGOMENTI CHE FANNO PENSARE ALL’ESISTENZA DI NUNA. L’indizio principale è la presenza di una serie di fasce orogeniche di età compresa fra 2.1 e 1.8 miliardi di anni fa, molte delle quali separano ancora due o più cratoni diversi, segno che questi, precedentemente distanti, si sono successivamente scontrati, come si vede dalla carta qui sopra, presa da [1]. Fra questi sono particolarmente noti l’orogene Trans – Hudsoniano in America settentrionale, vari orogeni dell'Europa Orientale come Kola - Karelia e l’orogene di Lapponia – Russia e Baltica (riconosciuto pochi anni fa e quindi assente nella carta qui sopra), l’orogene Trans – Amazzonico in America meridionale e quello del Limpopo in Africa australe. Si configura dai dati a disposizione un “ciclo di Wilson” con la separazione di alcuni cratoni tra 2.3 e 2.0 Ga che successivamente si sarebbero di nuovo scontrati generando appunto quelle fasce orogeniche.

Sul come questo cratoni erano disposti ci sono ancora parecchie dispute: a parte quelli che sono ancora adesso fisicamente separati da quelle stesse fasce orogeniche le posizioni degli alti sono spesso incerte. Ad esempio l’orogene del Limpopo è posto fra il cratone del Kapvaal in Sudafrica e quello del Botswana e non ci sono dubbi sul fatto che questi due blocchi si siano scontrati fra loro a circa 2 Ga. In altri casi le successive frammentazioni e due miliardi di anni di movimenti complicano molto il quadro; ci sono comunque ampie prove di una vicinanza più o meno stretta fra Laurentia, Baltica e Siberia, ma sulla posizione di altri blocchi come Cina settentrionale, Amazonia e quelli che oggi costituiscono India e Australia occidentale ancora le interpretazioni sono piuttosto divergenti. Alcuni autori hanno poi fornito ricostruzioni parziali in cui alcuni cratoni vengono considerati e altri no.
La formazione di un supercontinente è un processo che non è detto sia continuo: diciamo che ad un certo punto ci sarà una ”massima aggregazione”, ma non è detto che dappertutto prima ci sia l’unione e poi la divisione. Anche nel caso della Pangea mentre negli Urali continuava il processo di scontro fra Siberia, Kazakstan e Euramerica, in altre zone, come il margine orientale “africano”, erano attivi i primi processi di disgregazione, con il distacco di Cimmeria dal Gondwana e la formazione della Neotetide. Questo potrebbe (anzi, dovrebbe) essere valido anche per Nuna, per il quale il periodo di massima aggregazione dovrebbe risalire a circa 1.8 Ga (i primi lavori parlavano invece di 1.6 Ga), ma dove alcune frammentazioni sono iniziate qualche decina di milioni di anni prima della massima amalgamazione.

ALCUNI FENOMENI INTERESSANTI CHE HANNO COINCISO CON L’ESISTENZA DI NUNA.
La formazione di Nuna e la sua esistenza hanno coinciso con dei cambiamenti significativi della Terra.

Le fasce di nuova crosta continentale formatesi nel margine SE di Laurentia
in un ambiente di collisione fra zolle di tipo andino, da [1]
1. un cambiamento generale nel magmatismo. Fino a quel momento le associazioni di graniti – granodioriti (serie GG) erano state molto rare, subordinate dal punto di vista quantitativo alle ben più diffusse serie TTG (tonalite–trondhjemite–granodiorite), tipiche di Archeano e Paleoproterozoico: le serie GG sono diventate comuni a partire dagli orogeni di 1.9 – 1.8 Ga e da quel momento in poi nessuna grande suite TTG si è successivamente formata. L’avvento delle serie GG può significare l'instaurazione da quel momento di una tettonica delle placche simile a quella attuale oppure di nuove condizioni del mantello diventate simili a quelle attuali.

2. Una conseguenza di questa nuova situazione è non solo la formazione di una prima estesa rete di fasce orogeniche formatesi in relazione allo scontro di vari cratoni, ma anche la prima presenza accertata di larghe fasce orogeniche di tipo “andino”, testimonianze della convergenza fra una placca continentale una oceanica che le scorre sotto consumandosi nel mantello

3. Per questo l’esistenza di Nuna ha coinciso con un vistoso aumento della superficie dei continenti a causa della nuova crosta continentale creata su alcuni dei suoi lati proprio da questo margini di tipo andino: di fatto nessuno dei crstoni che si sono amalgamati durante la formazione di Nuna era più grande di 2 milioni di km quadrati (per confronto l’odierna America Settentrionale è 25 milioni di km2), mentre durante la sua frammentazione alcuni blocchi sono rimasti di considerevole dimensione: Siberia, Laurentia, Australia occidentale, Atlantica, Baltica, India e Cina settentrionale che da quel momento diventano le grandi protagoniste delle vicende geologiche, e sono molto più grandi di quelle che si erano precedentemente amalgamate, perché a loro volta sono l’unione di continenti più piccoli lungo quelle fasce orogeniche di età compresa fra 2.2 e 1.8 Ga. Il più studiato di tutti è Laurentia, di cui vediamo una ricostruzione con i vari cratoni minori che la hanno formata, da [2].
Dei principali blocchi usciti dalla frammentazione di Nuna solo Atlantica non esiste più, mentre altre come Baltica, Siberia e Laurentia hanno continuato periodicamente a scontrarsi e nuovamente separarsi fra loro. È facile quindi vedere come ci sia un cambio nettissimo nella geologia della crosta continentale tra prima e dopo Nuna, in particolare nelle dimensioni dei frammenti di crosta continentale. anzi, direi che è la caratteristica più chiara a livello tettonico.

La diminuzione del tenore di CO2 in atmosfera
nel mesoproterozoico, da [3]
4. dopo il Grande Evento Ossidativo di 2.5 mld di anni fa, il tenore di ossigeno atmosferico ha continuato a salire e quello di CO2 a diminuire: la formazione di Nuna ha aumentato le aree che avevano iniziato ad individuarsi qualche centinaio di milioni di anni prima nelle quali erano divenuti maggiormente attivi i meccanismi che consumano CO2 rispetto a quelli che consumano O2, che avevo illustrato in questo post. In particolare hanno contribuito ad assorbire sempre più CO2 la diffusione degli organismi fotosintetici e il sequestro di CO2 dovuto alla sedimentazione di rocce carbonatiche nelle prime piattaforme continentali.  Le piattaforme di mare basso sono ulteriormente aumentate quando hanno iniziato a formarsi i vari rift con cui successivamente Nuna ha iniziato a disgregarsi. 
Quanto all'Ossigeno, l’aumento della fotosintesi rese disponibili maggiori quantità di O2, di cui c’era meno bisogno per ossidare la superficie del pianeta, in quanto le aree coperta da magmi delle serie TTG e GG sono meno avide di ossigeno rispetto alla crosta basica e ultrabasica archeana 
Di fatto è molto probabile che il tenore atmosferico di CO2 sia diminuito abbastanza costantemente tra 1.8 e 1.1 Ga [3] 

4. anche negli oceani qualcosa è cambiato: la loro temperatura è diminuita, mentre approssimativamente a 1.8 Ga nella loro composizione sono drasticamente aumentati i solfati rispetto ad un periodo precedente in cui i carbonati la facevano da padrone.
Tra tutte queste vicende geologiche accompagnando l’evoluzione dei primi eucarioti

I METODI PER CAPIRE COME I VARI CRATONI ERANO ASSEMBLATI IN NUNA. Il processo di aggregazione di Nuna ha visto probabilmente più fasi, con l'aggregazione progressiva di blocchi sempre più grandi (ad esempio Kola e Karelia prima si sono uniti e poi insieme si sono scontrati con Volgo - Uralia. 
Per capire la paleogeografia di Nuna ci sono diversi metodi possibili:
In questa carta da [2] spono illustrasti i vecchi cratoni più piccoli (Superior, Wyoming,
Rae, Slave, Hearne, Nain) che hanno formato il nucleo di Laurentia
Il paleomagnetismo, con cui si determina la paelolatitudine e che sarebbe poi l’unico metodo quantitativo a disposizione: per farlo occorre studiare delle rocce che registrino la magnetizzazione al tempo della loro formazione. Questo metodo si scontra con  alcuni problemi fondamentali: innanzitutto che non ce ne sono tante di rocce utilizzabili, e poi perchè il lasso di tempo in cui si svolge la vicenda dell’unione e della successiva disgregazione di Nuna è di varie centinaia di milioni di anni (da 2.1 a 1.5 miliardi di anni fa): in un periodo così lungo vengono studiati alcuni intervalli che però sono lontani fra loro di decine di migliaia di anni, durante i quali la configurazione può essere cambiata e non di poco sia per la presenza contemporanea di fenomeni di aggregazione, disgregazione e rotazione, sia per la possibilità di scorrimenti laterali su faglie trascorrenti.
Una situazione del genere è attestata, ad esempio, per l’orogene del Limpopo, che si è formato con la collisione del cratone sudafricano del Kapvaal e quello del Botswana: la sutura al limite fra l’orogene e il Kapvaal dopo la collisione si è trasformata in una faglia trascorrente [4] (e dovrebbe essere pure la faglia che ha provocato il terremoto dello Zimbabwe di qualche giorno fa, anche se adesso il movimento è stato di tipo distensivo).

Il confronto fra la geologia dei vari cratoni è un altro metodo: si cercano delle somiglianze fra cratoni che potrebbero derivare da una loro continuità in quel tempo. In particolare per questo scopo vengono usate le età e le rocce delle varie fasce orogeniche che si sono formate durante l’amalgamazione di Nuna e le direzioni dei filoni di magmi basici che ne hanno segnato la disgregazione: nel mesozoico la frammentazione del Gondwana è stata preceduta dalla messa in posto di vaste coperture basaltiche (Deccan, Atlantico Centrale, Madagascar etc etc) e questo è successo anche per Nuna, senonché, essendo il fenomeno molto più antico, durante il tempo che ci separa da allora, l’erosione ha portato via tutti i basalti e sono rimasti solo dei frammenti delle radici profonde di queste all’epoca immense coperture laviche. 

Alcune ricostruzioni riepilogate in un recente lavoro riassuntivo [5]
CORRELAZIONI PIÙ O MENO SICUREIl problema è che queste correlazioni sono difficili a farsi e non sempre chiare. La correlazione paleogeografica più accertata (e quella prima riconosciuta già nel 1989) è quella fra Laurentia, Groenlandia, Baltica e Siberia [6], spesso chiamata “configurazione NENA” o “Arctica” (tanto per aumentare la confusione). Secondo quasi tutte le ricostruzioni questo è proprio il nucleo del supercontinente, che secondo la maggior parte degli Autori è rimasto in parte stabile addirittura per oltre un miliardo di anni: Siberia e Laurentia si sarebbero inglobate così come erano nel successivo supercontinente (Rodinia), separandosi solo alla sua successiva disgregazione, quindi un miliardo di anni dopo la formazione di Nuna.

Ci sono poi altri raggruppamenti come “Atlantica, che prevede l’unione fra i cratoni di Congo - São Francisco, Río de la Plata, Africa Occidentale e altri blocchi archeani minori. Ci sono varie versioni dell’assetto di Atlantica a seconda degli autori che l’hanno studiata  Nelle prime fasi degli studi c’è persino chi ha sostenuto che i blocchi di Atlantica si siano mantenuti così fino all’apertura dell’Oceano Atlantico [7]. Questa ipotesi è stata successivamente poco gradita. È probabile che le differenze che si registrano in biblografia siano invece dovute al lungo intervallo di tempo in cui si svolge questa vicenda, per cui fra movimenti e rotazioni avvenuti prima e durante l’amalgamazione e, successivamente, durante la nuova fratturazione, le posizioni relative dei vari blocchi si sono modificate e quindi il paleomagnetismo dà ovviamente risultati diversi epoca per epoca. Di fatto Atlantica sembra essere stata oggetto di una formazione e una frammentazione molto precoce: i suoi costituenti si sarebbero fusi insieme prima di 2 miliardi di anni fa (l’orogene Trans – amazzonico infatti è tra i più vecchi fra quelli legati alla formazione Nuna), andando poi tutti insieme contro Artica, e anche la sua frammentazione sarebbe iniziata prima del resto del supercontinente. In genere, ma non da tutti gli autori, Atlantica viene collocata a SE del blocco di Arctica. La posizione al suo interno di Amazonia è quella più discussa.

Ad Atlantica manca l'Africa australe, particolare di non trascurabile importanza. Di fatto ci sono forti indicazioni di un blocco formato dal cratone del Kapvaal e del Botswana con l’Australia occidentale: si tratta di un altro esempio della amalgamazione  tra 2.0 e 1.8 miliardi di anni fa di blocchi sempre più grandi: il Kapvaal è formato da due terranes che si sono uniti e in seguito amalgamatisi con il Botswana; da ultimo tutti insieme si sono amalgamati con l'Australia occidentale, a sua volta unione di 3 blocchi più piccoli.

La fratturazione di Nuna secondo [8]
Sulla posizione all’interno di Nuna di altri cratoni, come India, Cina settentrionale e Antartide orientale (a loro volta unione di una serie di cratoni più piccoli) ci sono ancora “varie interpretazioni varie”. È abbastanza gettonata l’idea che Cina settentrionale ed India fossero a ovest di Artica, soprattutto perché vengono correlati fra loro i filoni di gabbro che dovrebbero essere collegati alla loro separazione avvenuta da 1,7 mld di anni fa in poi [9], mentre la Tasmania era all’epoca molto distante dall’Australia occidentale.

LA FRAMMENTAZIONE DI NUNAUna delle caratteristiche più diffuse fra le rocce di età compresa fra 1.8 e 1.3 Ga ancora rimaste sulla Terra è la presenza di zone di rift e di un diffuso magmatismo di tipo intraplacca. È una situazione molto simile a quella intorno all’Africa dal mesozoico ad oggi e anche per questo motivo i rift e le rocce magmatich associate sono stati correlati con la frmmentazone di Nuna dopo la sua amalgamazione. Questa situazione la ritroviamo sia all’interno che ai margini del supercontinente [10], essenzialmente ai lati dei vari cratoni.
La correlazione fra queste sequienze di cratoni diversi è uno degli strumenti principali che servono a ricostruire il puzzle della loro posizione all’interno di Nuna.

IN CONCLUSIONE: gli indizi dell'esistenza attorno a 1.8 Ga di un supercontinente, Nuna o Columbia o come lo volete chiamare, ci sono. Ma ancora c'è molto da capire sulla sua storia e sul suo assetto.

[1] Zhao et al 2002 Review of global 2.1–1.8 Ga orogens: implications for a pre-Rodinia supercontinent Earth-Science Reviews 59,125–162
[2] Hoffmann 1988 United plates of america, the birth of a crato: early Proterozoic assembly Ann.Rev.Earth planet. Sci 16,543-603
[3] Sheldon 2013  Causes and consequences of low atmospheric pCO2 in the Late Mesoproterozoic  Chemical Geology 362, 224–231
[4] Khoza et al 2013 Tectonic model of the Limpopo belt: Constraints from magnetotelluric data Precambrian Research 226,143–156
[5] Meert 2012 What's in a name? The Columbia (Paleopangaea/Nuna) supercontinent Gondwana Research 21 (2012) 987–993
[6] Hoffman 1989. Speculations on Laurentia’s first gigayear(2.0 to 1.0 Ga). Geology 17, 135 – 138.
[7] Rogers (1996)  A history of continents in the past three billion years. Journal of Geology 104, 91–107
[8] Evans et al 2016 Paleomagnetism of Mesoproterozoic margins of the Anabar Shield: A hypothesized billion-year partnership of Siberia and northern Laurentia Precambrian Research 281, 639–655
[9] Hou et al 2008. Geochemical constraints on the tectonic environment of the Late Paleoproterozoic mafic dyke swarms in the North China Craton. Gondwana Research 13, 103–116.
[10] Rogers and Santosh 2009 Tectonics and surface effects of the supercontinent Columbia Gondwana Research 15,373–380