Una nuova analisi genomica rivela quando i polinesiani sono arrivati ​​su quale isola

La diffusione della cultura polinesiana nel Pacifico è stata la più grande migrazione della storia umana. Tutte le indicazioni sono che i polinesiani iniziarono a Taiwan e raggiunsero le Americhe mentre si stabilirono sulle isole dalle Hawaii alla Nuova Zelanda lungo la strada. Molte di quelle isole hanno mantenuto rotte commerciali per secoli, anche se le isole stesse erano piccole e costantemente difficili da trovare nella vasta distesa dell’Oceano Pacifico.

Ricostruire il percorso intrapreso dai polinesiani si è rivelato impegnativo. Pochissimo DNA antico rimane negli ambienti caldi e spesso umidi dei tropici. I reperti sono stati datati, ma non è chiaro quanto strettamente si colleghino all’arrivo degli isolani, e spesso non indicano la provenienza di questi abitanti. I viaggi postcoloniali hanno una genetica complicata e indizi linguistici che potrebbero aiutarci a sistemare le cose.

Ora, un grande team internazionale di ricercatori ha escogitato un modo completamente nuovo per analizzare i genomi dei moderni polinesiani, basato sull’effetto sul genoma di una lunga serie di eventi di insediamento. I risultati forniscono una mappa dettagliata delle isole abitate in qualsiasi ordine e forniscono anche una stima delle date di arrivo polinesiane.

Quando l’analisi standard non funziona

Se si confrontano due genomi qualsiasi, è possibile fare una stima di quanto siano strettamente correlati. Questo si basa sul numero totale di variazioni individuali che condividono, nonché sulle combinazioni di varianti che sono spesso ereditate insieme sullo stesso cromosoma. Sperimenta con i membri di due popolazioni e puoi fare una stima simile di quanto tempo sono stati separati, dando ogni volta l’opportunità di raccogliere nuove variabili. La mescolanza con altre popolazioni può complicare questa analisi, ma è possibile identificarla e compensarla.

Con così tanti genomi ora disponibili, abbiamo sviluppato un software molto complesso per eseguire questo tipo di analisi. Ma tutto funziona a causa del modo in cui le popolazioni si comportano quando si spostano all’interno e tra i continenti.

Ma l’espansione polinesiana ribalta molti dei presupposti su cui si basa questo tipo di analisi. Invece di avere migliaia di anni per una popolazione per raccogliere nuove mutazioni che li distinguono, i polinesiani spesso stabilirono diversi nuovi gruppi di isole entro un secolo. La maggior parte delle variazioni genetiche si verificano attraverso effetti del fondatore causati da popolazioni relativamente piccole che hanno formato nuovi insediamenti. Le rotte commerciali spesso tenevano in contatto le popolazioni dopo l’insediamento delle nuove isole e l’era coloniale assicurò che la maggior parte della popolazione attuale ora avesse poco DNA al di fuori della Polinesia.

Tutto questo è sufficiente per garantire che i metodi progettati per il resto dell’umanità non funzionino davvero per comprendere l’espansione polinesiana. Quindi il team di ricerca dietro il nuovo lavoro ha sviluppato nuovi metodi progettati specificamente per analizzare il genoma polinesiano.

Far combaciare gli stili con la realtà

Alcuni del nuovo approccio è abbastanza semplice. A questo punto, abbiamo abbastanza genomi da altre parti del mondo che tratti di DNA non polinesiano possono essere facilmente identificati ed esclusi dall’analisi.

Il resto dell’approccio prevede di pensare a cosa accadrà ogni volta che si stabiliranno nuove isole. Gli insediamenti di solito hanno un piccolo gruppo – di solito poche dozzine di persone – che si diramano da una popolazione più ampia sull’isola originale. Per caso, alcune varianti genetiche rare in una grande popolazione sarebbero comuni nei coloni. Nel frattempo, i coloni potrebbero non portare alcune varianti comuni tra una vasta popolazione.

Ci sono due chiavi per usare questo metodo per distinguere il processo di insediamento del Pacifico. La prima è che se gli abitanti di un’isola inviano coloni in due destinazioni diverse, le variabili interessate da questi processi saranno diverse in ciascuna destinazione. Pertanto, mentre un insediamento può perdere le varianti A, B e C, l’altro perderà X, Y e Z, con solo rari casi di sovrapposizione.

La seconda chiave è che questi tipi di eventi accadranno in una catena. Molte isole stabili sosterranno agglomerati abbastanza grandi da inviare nuovi coloni. E quando ciò accadrà, la popolazione appena formata erediterà tutti i cambiamenti nelle varianti scelte dai loro antenati quando erano coloni, così come la nuova serie di cambiamenti. Per tornare alla nostra ipotesi, diciamo che l’isola abitata dalle persone che hanno perso A, B e C invia i propri coloni. I nuovi coloni mancano anche di A, B e C, ma ora finiranno per perdere un nuovo gruppo per caso – diciamo H, I e J.

Insieme, questo ha permesso ai ricercatori di vedere quali isolani hanno prodotto gli insediamenti.

Per la maggior parte, questo ha prodotto i tipi di modelli che potresti aspettarti. Le singole catene di isole sono sempre raggruppate insieme e hanno origini che possono essere ricondotte a un’unica fonte insulare. I modelli indicano anche che alcuni gruppi di isole hanno agito come centri di espansione. Rarotonga e Balisir, per esempio, sembrano essere la fonte (direttamente o tramite le isole intermedie) di popolazioni in tutta la Polinesia orientale.

Anche una grande eccezione a questo potrebbe essere utile. Tutte le isole australi della Polinesia francese meridionale furono colonizzate da un’unica fonte, ad eccezione dell’isola di Raivavae. I suoi abitanti sembrano arrivati ​​da Tuamotus e Mangareva, isole situate molto più a est della Polinesia francese. Ma questa è anche la popolazione che ha insediato tutte le isole Abbiamo scoperto il DNA dei nativi americani. Tutto ciò indica che questo gruppo probabilmente partecipò ad alcuni dei viaggi più lunghi dei polinesiani.

Chi ha ottenuto dove e quando?

I ricercatori hanno anche usato i loro dati per fornire stime di quando i polinesiani sono arrivati ​​su isole diverse, ma ha coinvolto un metodo completamente diverso. Questo metodo si basava sul fatto che i cromosomi ottenuti dalle nostre madri e dai nostri padri si scambiavano ogni generazione in un processo chiamato ricombinazione. Ciò districherà le estensioni delle varianti ereditate dalle popolazioni ancestrali, con segmenti ancestrali che si riducono gradualmente (in media) nel tempo.

Pertanto, confrontando la lunghezza media dei segmenti ancestrali, è possibile ottenere una stima quando si dividono popolazioni diverse. Combina i tempi con l’albero generato dall’altra analisi e fondamentalmente hai una mappa completa del tempo in cui ogni isola ha inviato coloni a ciascuna destinazione.

Questo non è accurato, poiché il successivo contatto attraverso il commercio può alterare in qualche modo la storia apparente della rottura. Ma la cronologia che produce si allinea bene con quella stabilita dalla datazione dei reperti archeologici. E nelle culture che hanno tracciato gli antenati delle singole famiglie da quando si sono stabilite sulla loro isola, corrisponde al tempo consueto tra le generazioni umane.

Il fatto che il risultato di questo metodo sia in gran parte in accordo con la cronologia sviluppata da altri metodi aiuterà senza dubbio la sua accettazione, anche se coloro che preferiscono una cronologia alternativa saranno senza dubbio interessati a individuarla. Tuttavia, presentando un quadro così completo come questo, lo studio è prezioso semplicemente per dare alle persone molte opportunità di testarlo. Inoltre, il lavoro è prezioso per evidenziare la mancanza di un algoritmo valido per tutti per comprendere l’origine umana e può incoraggiare le persone a pensare ad altri casi in cui determinate circostanze richiedono approcci più specializzati.

Natura, 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-03902-8 (Informazioni sui DOI).