Le principali differenze tra ossa umane ed animali - Parte I

Scheletro umano, scheletro di cervo reale, e scheletro aviario (non in scala).
Source: psychic-vr-lab.com; Lydekker & Sclater, 2011;bafari.org

Resti scheletrici sia umani che non umani, interi o frammentati, possono essere ritrovati in contesti sia archeologici che forensi, come scene del crimine, fosse comuni o disastri di massa, o anche semplicemente in bagagli dal contenuto sospetto. Individuare la natura umana o animale delle ossa è importante, perché nella gran parte delle investigazioni di tipo forense la procedura verrebbe interrotta se i resti ritrovati si rivelassero essere animali, e si risparmierebbero tempo e denaro. A meno che non si tratti di un'investigazione incentrata sul traffico di specie animali protette o per la quale i resti di un animale possano dare indizi significativi, i resti scheletrici non umani non sono vitali nei casi forensi. Anche nei contesti archeologici, il ritrovamento di resti umani ha certamente un valore diverso rispetto a quello di resti animali, per i quali probabilmente servirebbe l'esperienza di un archeozoologo. Un buon antropologo forense dovrebbe conoscere le principali differenze tra le ossa umane e non umane, così da essere in grado di identificare con certezza l'eventuale natura umana o animale dei resti e non cadere in errori grossolani (che si sono presentati in molti casi) ed avviare un'investigazione incentrata su resti presunti umani che solo dopo diverso tempo si rivelano essere non umani e quindi di poca o nulla importanza.
Anche nei casi in cui vi siano resti umani e non umani mischiati (come è accaduto ad esempio dopo gli attentati dell'11 Settembre 2001), conoscerne la natura umana o animale è vitale per calcolare il numero minimo di individui, per poi procedere all'identificazione di quelli accertati umani. 

I resti non umani che vengono solitamente scambiati per umani sono quelli di animali usati per il consumo di carne, come polli, maiali o vitelli. Soprattutto se frammentate, le ossa di questi animali possono a prima vista (o ad un occhio non esperto) sembrare umane. Per identificare l'origine umana o animale di un osso, potrebbe rivelarsi utile conoscere alcune caratteristiche della regione del ritrovamento, ovvero quali specie sono presenti e quali vengono usate per il consumo di carne, la produzione di tessuti, o come animali domestici. Informazioni sul contesto dove le ossa vengono trovate non dovrebbero influenzarne la differenziazione, in quanto questa dovrebbe essere oggettiva. Tuttavia, siccome vi sono alcune specie non umane i cui resti possono essere difficili da distinguere da quelli umani, potrebbe rivelarsi utile sapere se quelle specifiche specie possono essere presenti o meno nell'area di interesse. Anche se vi sono casi in cui specie non locali vengono ritrovate in siti forensi o archeologici, per via ad esempio di scambi commerciali a lungo raggio, è comunque raccomandabile considerare le specie locali prima di considerare quelle esotiche. 

La presenza di segni di macellazione e consumo alimentare su un osso, come quelli lasciati da un coltello o dalla masticazione, potrebbe aiutare a capire la sua origine non umana, anche se non è sempre cosi, perché potrebbero esservi casi di smembramento di un corpo umano, attuato allo scopo di nascondere l'identità della vittima o per facilitarne lo spostamento.

Questo articolo, diviso in parte prima e seconda, mostra le principali differenze macroscopiche tra ossa umane e non umane, ed è suddiviso in sezioni focalizzate sulle singole parti che formano lo scheletro di un vertebrato. La superclasse in considerazione è quella dei Tetrapoda, ovvero dei vertebrati a 4 zampe, e più nello specifico ci si concentra sul clade Amniota, che include uccelli e mammiferi.
Le similitudini tra le ossa umane e quelle dei primati non umani non sono incluse, perché avrebbero bisogno di un articolo dedicato. Umani e primati fanno parte della stessa superfamiglia, Hominoidea, quindi le loro ossa sono molto simili; essendo le scimmie i nostri parenti più vicini, le relazioni tra esse e gli umani sono studiate nell'antropologia evolutiva e nella primatologia.

Lo scheletro di un mammifero è formato da oltre 200 ossa; il numero specifico di ossa varia tra le specie, ma la struttura generale dello scheletro è la stessa in tutte le specie, umani inclusi. Gli scheletri degli uccelli condividono con i mammiferi la struttura e il numero generale delle ossa, con alcune differenze significative, dovute all'adattamento al volo; ossa leggere con una corticale sottile, fuse in più punti come la colonna vertebrale e gli arti, rendono gli scheletri dei volatili diversi da quelli dei mammiferi.
Le differenze osservabili negli scheletri delle diverse specie sono dovute ai diversi tipi di locomozione, biomeccanica, crescita, sviluppo, ambiente e nutrizione. Locomozione e funzione sono i principali fattori che influenzano la forma delle ossa di tutti gli animali e degli umani. Per esempio, l'adattamento al volo rende le ossa degli uccelli che volano molto leggere e con una corticale sottile e liscia, mentre i mammiferi hanno ossa molto più robuste con una corticale spessa e simile alla corteccia di un albero, perché sono impegnate in attività che includono la corsa, lo scavo o il salto.
Le ossa dei mammiferi non umani tendono ad essere più dense e più spesse relativamente alla loro dimensione rispetto a quelle umane. In omeri e femori lo spessore della corticale occupa circa un quarto del diametro totale dell'osso negli umani, e la metà nei non umani, anche se questa è una regola piuttosto generica, perché in molti casi lo spessore dell'osso corticale può essere maggiore negli umani. Ad esempio, l'osso corticale nella parte centrale del femore negli umani è più spesso rispetto ad animali come la pecora o il canguro. L'indice di spessore corticale, ovvero la proporzione del diametro dell'osso lungo occupata dalla corticale, è 51.5% negli umani, 34.6% nei canguri, e 25% nelle pecore. Ciò può essere dovuto al carico maggiore sopportato dal femore umano, perché negli umani una massa corporea maggiore è sopportata da due gambe anziché quattro.
L'osso trabecolare o interno delle ossa lunghe degli uccelli è caratterizzato da larghe sacche d'aria, ed è più denso nelle estremità articolari; la trabecola copre la superficie midollare nelle ossa lunghe umane, mentre nei mammiferi non umani la superficie midollare tende ad essere relativamente liscia, perché la trabecola è perlopiù assente. Per questa ragione, il confine tra osso corticale e trabecolare è ben definito nelle ossa non umane e meno visibile in quelle umane.

In ordine: struttura interna di osso aviario, con ampie sacche d'aria (source: blogs.bu.edu); osso di mammifero non umano, con una superficie interna liscia; osso umano, con una trabecola chiaramente visibile (source: Visuals Unlimited, Inc.)

Le superfici articolari sono generalmente più lisce negli umani, perché il range di movimenti che caratterizza lo scheletro umano è più ampio di quello visto nella gran parte dei mammiferi, le cui articolazioni tendono ad essere più massicce e interconnesse, quindi meno efficienti nel movimento ma molto più stabili. 

Cranio

I crani umani appaiono generalmente più rotondi rispetto a quelli non umani, anche se le differenze nella curvatura potrebbero diventare meno ovvie quando vengono ritrovate ossa frammentate. Le ossa della volta craniale, quando frammentate, possono essere difficili da identificare come umane o non umane, perché i crani umani possono condividere alcune caratteristiche come curvatura, suture e struttura dei condili occipitali, con alcuni mammiferi. Le ossa della volta cranica negli umani tendono a mostrare una chiara struttura a sandwich, con osso spugnoso racchiuso tra due tavole di corteccia compatta interna ed esterna; questa struttura non è sempre visibile nei crani non umani. I crani degli uccelli sono molto sottili, e in molti casi traslucidi, e non possono essere confusi per osso umano anche se frammentati.
Le ossa facciali, incluse quelle più robuste come lo zigomatico, la mascella, e la mandibola, mostrano più differenze tra umani e non umani, quindi sono più facilmente identificabili anche se frammentate. Gli umani hanno una faccia ortognata (non sporgente), con una volta bulbosa dovuta alla presenza di un cervello relativamente grande, mentre i non umani tendono ad avere una faccia prognata (sporgente), grossa e allungata, con una volta più piccola. Le orbite umane sono localizzate sulla parte frontale del cranio e sopra l'apertura nasale; al contrario, gli animali in generale hanno le loro orbite posizionate lateralmente e posteriori rispetto all'apertura nasale. Gli uccelli hanno orbite molto grandi che mostrano un anello ossicolare, ed una scatola cranica che è piccola relativamente alla dimensione del cranio.
Sia negli umani che nei non umani, la mandibola è formata da osso molto più denso rispetto al resto del cranio. Generalmente, la mandibola segue una forma ad U negli umani e a V nei non umani (inclusi gli uccelli). Le mandibole non umane sono spesso non fuse alla sinfisi mandibolare (fusione che negli umani avviene fra il sesto e il dodicesimo mese di vita), e non mostrano mai un mento, che è presente solo nelle mandibole umane.

Mandibola umana, a forma di U. Source: Russell Bone Atlas

Mandibola di pecora Bighorn, a forma di V.
Source: Phil Myers

Denti

Gli umani hanno denti anteriori impiantati verticalmente, canini piccoli e premolari e molari bunodonti (con cuspidi arrotondate), per via di una dieta onnivora; tra le poche specie non umane che hanno denti bunodonti ci sono il maiale, l'orso, il procione, il porcospino e i membri della famiglia Hominidae che include, a parte gli umani, oranghi, gorilla e scimpanzé.

Denti di maiale. Source: utep.edu

Denti di orso nero americano. Source: uwsp.edu

Un umano adulto ha generalmente 32 denti, 8 in ogni quadrante della bocca: 2 incisivi, 1 canino, 2 premolari e 3 molari; la formula dentaria, ovvero il numero di denti per quadrante, dei mammiferi non umani è altamente variabile. La variazione in numero, dimensione e forma dei denti è presente anche all'interno della stessa specie. Nella gran parte dei mammiferi, il dimorfismo sessuale è visibile nella dimensione dei denti, solitamente basata sul diametro della corona, in quanto i maschi tendono ad avere denti più grossi delle femmine. 
Le variazioni dentarie non metriche sono un importante strumento d'identificazione per gli umani. I più comuni tratti non metrici tenuti in considerazione per i denti umani sono presenza, numero, morfologia e posizione delle cuspidi dei molari, il pattern delle fessure nelle superfici occlusive molari, e la presenza o l'assenza di denti, in particolare del terzo molare. Negli umani possono inoltre esserci differenze di tipo etnico, più marcate nella dentizione permanente. Per esempio, gli incisivi a forma di pala (con una superficie linguale concava e con creste mesiali e distali) sono tipici negli individui Asiatici, in particolare quelli provenienti dal Nord-Est dell'Asia e dalle Americhe; altre caratteristiche viste nelle dentature asiatiche sono incisivi relativamente grandi, premolari piccoli, molari grandi ed un arco parabolico. Negli individui di colore sono comuni il diastema tra gli incisivi e la tendenza all'avere denti soprannumerari; nei Caucasici, la cuspide si Carabelli, una cuspide addizionale solitamente visibile sul primo molare, è un tratto comune, raramente presente nelle dentizioni "africane" e "asiatiche". 
Generalmente, le specie animali carnivore hanno incisivi piccoli, canini grossi e conici, e premolari e molari affilati, adattati ad afferrare, strappare e masticare la carne cruda. Gli erbivori hanno canini piccoli o mancanti e molari ampi e alti con fosse profonde, o infundibula, per tritare le piante (visibili nella figura sopra della mandibola della pecora Bighorn). I roditori hanno grossi incisivi e mandibole robuste, adattate al rosicchiamento, e non hanno canini; i premolari, talvolta assenti, e i molari sono piatti e hanno valli poco profonde tra i picchi. 

Ioide

L'osso ioide, che negli umani si trova nella porzione anteriore del collo, è presente in molte specie non umane, inclusi mammiferi, uccelli e pesci. I mammiferi non umani hanno un apparato ioide dall'aspetto più complesso rispetto a quello degli umani, con corna più sviluppate ed un processo linguale. Lo ioide degli uccelli è molto diverso da quello umano, essendo molto sottile e facente parte del cranio. Negli uccelli infatti, l'osso ioide avvolge il cranio, e il processo linguale supporta la lingua.

Ioide umano, piano intero-laterale. Source: Taxform.me

Ioide di cavallo, piano intero-laterale. a-b: estremità prossimale e distale del corno maggiore;  c: corno minore;  d: corpo. Source: asp.edu

Ioide aviario, piano superiore. Source: etc.usf.edu