Les humains préhistoriques étaient des aventuriers sexuels, s'accouplant avec des Néandertaliens et des Denisoviens, mais des études d'ADN révèlent des alliances avec des populations dont nous ignorions l'existence.
Nous en apprenons sur nos ancêtres de plusieurs manières. Les os nous disent à quoi ils ressemblaient. Les dents révèlent leur alimentation. Les outils, les pots, l'art et d'autres artefacts contiennent des histoires sur leur culture. Puis, il y a dix ans, le premier génome ancien a été séquencé, ouvrant une toute nouvelle fenêtre sur notre passé - une fenêtre qui promettait des informations plus intimes.
La percée a révélé que les Néandertaliens étaient très à l'aise avec les humains. Depuis lors, les généticiens sondent de plus en plus de fossiles à la recherche de preuves d'alliances inter-espèces passées. Les études n'ont pas déçu. Mais dans une tournure intrigante, ils ont commencé à déclencher quelque chose d'inattendu: cachés à l'intérieur des génomes se trouvent des signes d'ancêtres dont nous ignorions l'existence. Les généticiens les appellent des «fantômes».
Nous n'avons aucune trace physique de ces anciens hominins - pas d'os, pas d'outils, pas de vestiges archéologiques. Pourtant, le code génétique qu'ils ont laissé dans les fossiles d'autres hominidés, et chez les humains vivants aussi, offre des informations profondes et sans précédent sur la façon dont notre espèce est née et à quoi ressemblait le monde à l'époque.
L'idée que chacune de nos cellules pourrait contenir des fragments de code génétique d'espèces éteintes existe depuis plus d'une décennie. Puis, en 2008, Svante Pääbo et son équipe de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutive de Leipzig, en Allemagne, ont réussi le coup de maître consistant à taquiner l'ADN d'os de Néandertal millénaires en quantités suffisamment importantes pour être séquencées. Cela a fourni un moyen évident de savoir si Homo sapiens s'était reproduit avec des Néandertaliens ( Homo neanderthalensis ): vous pouvez simplement rechercher dans les génomes de personnes vivantes des séquences d'ADN avec des modèles de mutations distinctement néandertaliens. Ces études comparatives ont révélé que les premiers humains s'étaient en effet accouplés avec des Néandertaliens, et pas une seule fois. Selon les estimations actuelles, les génomes de tout le monde sauf les Africains sontentre 2 et 4 pour cent de Néandertal.
Des alliances inattendues
Il y avait ici deux espèces clairement distinctes, séparées par jusqu'à 700 000 ans d'évolution, mais les restes de leurs penchants sexuels sont capturés dans l'ADN de la majorité des personnes vivant aujourd'hui. De plus, il est vite apparu que nos ancêtres ne s'entendaient pas seulement avec les Néandertaliens.
Au moment où Pääbo terminait le séquençage du génome de Néandertal, une parcelle atterrit sur son bureau. Il contenait un minuscule fragment d'un os de doigt des montagnes de l'Altaï en Sibérie. La pièce avait entre 30 000 et 50 000 ans et on pensait qu'elle provenait d'un autre Néandertalien. Son équipe allait avoir une grosse surprise. L'analyse ADN a révélé un groupe entièrement nouveau d'humains archaïques, maintenant surnommé les Denisovans , qui s'est séparé d'un ancêtre commun avec les Néandertaliens il y a environ 500 000 ans.
Une fois de plus, des comparaisons avec les génomes humains modernes ont montré que les deux se croisaient. Des études génétiques révèlent que cela s'est produit en Eurasie. Ils montrent également que les Denisoviens vont de la Sibérie à l'Asie du Sud-Est et qu'au moins un de leurs gènes aide les Tibétains modernes à vivre en haute altitude . L'idée que nos ancêtres s'hybridaient avec d'autres hominins a été rejetée une fois. Maintenant, il commençait à avoir l'air de s'accoupler avec quelque chose de vaguement humain.
Les Denisoviens sont presque des fantômes: nous avons cet os de doigt et quelques molaires comme témoignage physique de leur existence, mais pas plus. Puis en 2016, un véritable fantôme a émergé des génomes de 44 individus qui vivaient au Moyen-Orient il y a entre 14000 et 3400 ans. Leur ADN contenait des marqueurs génétiques indiquant un groupe distinct d'anciens H. sapiens basés dans la région il y a plus de 45 000 ans. Les membres de cette population sont maintenant connus sous le nom d'Eurasiens basaux, et ils présentent une énigme. Leur ADN, qui se trouve encore chez les Européens modernes, ne montre aucun des signes révélateurs d'un croisement avec des Néandertaliens. Cela a été une surprise car les humains ancestraux se sont accouplés avec les Néandertaliens très peu de temps après avoir quitté l'Afrique il y a 60000 ans dans le cadre de la migration qui devait donner naissance à toutes les personnes d'origine non africaine en vie aujourd'hui.
L'explication la plus probable est que peu de temps après cette migration, un groupe d'humains s'est isolé tandis que les autres se sont cognés et se sont accouplés avec des Néandertaliens. «Si vous voulez, c'est une troisième branche», déclare Chris Stringer du Natural History Museum de Londres - une branche qui est distincte des humains qui étaient restés en Afrique et de ceux qui se répandaient progressivement en Eurasie, en Australie et finalement en les Amériques. Puisqu'il n'y a pas de fossiles connus appartenant aux Eurasiens basaux, il est impossible - pour l'instant - de dire pourquoi ils ont été isolés. Peut-être était-ce simplement là où ils se sont installés, loin des autres groupes. Ou peut-être ont-ils développé des différences culturelles. Quoi qu'il en soit, ces fantômes ne se sont pas mélangés avec le reste de l'humanité pendant des millénaires - assez longtemps pour faire évoluer des marqueurs génétiques distincts.
La recherche basale eurasienne a montré que de riches aperçus de l'histoire humaine peuvent être glanés à partir de l'ADN seul. Mais, comme les études de Néandertal et de Denisovan, elle s'est appuyée sur l'obtention d'ADN à partir de fossiles, ce qui reste un énorme défi. L'ADN se dégrade avec le temps, il faut donc des fossiles spéciaux et des compétences spéciales pour l'extraire de très vieux os, en particulier ceux qui ont passé des milliers d'années enterrés dans des climats chauds. Cependant, au milieu des années 2000, les généticiens discutaient déjà d'une autre approche. Entre autres, Jeffrey Wall, maintenant à l'Université de Californie, Los Angeles, et Vincent Plagnol, maintenant à l'University College de Londres, ont suggéré qu'il pourrait être possible de repérer des signes de populations éteintes dans l'ADN des humains modernes, simplement en utilisant des statistiques intelligentes.
L'idée générale est que tout ADN est sujet à des mutations aléatoires qui s'accumulent au fil des millénaires et se transmettent de génération en génération. En examinant les modèles de mutation dans les populations modernes, il est possible de repérer des segments qui ne correspondent pas au modèle habituel de H. sapiens . Ceux-ci sont présumés provenir de populations qui ont évolué séparément de notre propre espèce pendant des milliers d'années avant de s'accoupler avec les humains. La modélisation statistique peut alors produire des estimations du moment où les deux groupes se sont accouplés et de la différence entre l'autre population et nos ancêtres.
Ces dernières années ont vu plusieurs tentatives de raffiner ces méthodes et de les appliquer à l'Afrique - le berceau de notre espèce et le cadre d'une tranche de notre histoire que nous connaissons très peu. Cette nouvelle recherche a révélé la présence d'au moins un ancien fantôme sur le continent.
Néandertaliens africains ?
Josh Akey de l'Université de Washington à Seattle, Sarah Tishkoff de l'Université de Pennsylvanie et d'autres ont passé des années à séquencer et analyser les génomes des Africains modernes qui appartiennent à des groupes aux racines ancestrales profondes, y compris les chasseurs-cueilleurs Baka du Cameroun, et le Hadza et Sandawe de Tanzanie. Au sein de ces génomes, ils ont trouvé des segments d' ADN qui semblent provenir d'une autre espèce d'hominidés . Parce que cet ADN ne se trouve que chez les descendants des peuples africains - et non chez les Eurasiens - l'espèce fantôme doit s'être croisée avec H. sapiens après la migration hors de l'Afrique il y a 60 000 ans. En fait, d'après les calculs de l'équipe, cela s'est probablement produit au cours des 30000 dernières années.. Si c'est vrai, c'est énorme. Cela signifie que jusqu'à très récemment, il y avait au moins une autre espèce d'hominidés vivant à nos côtés en Afrique. Selon Akey, des preuves bientôt publiées suggèrent qu'il pourrait y en avoir eu plus d'un.
Les fantômes africains apparaissent comme évolutifs distincts des humains modernes comme le sont les Néandertaliens et les Denisoviens. «Cela signifie qu'ils sont probablement issus de la même population africaine à laquelle les Néandertaliens font leur ascendance», explique Akey. «Donc, l'idée est qu'il y a 700 000 ans, il y a une population en Afrique qui se sépare de la lignée humaine moderne, sort de l'Afrique et devient ce que nous reconnaissons comme néandertalien. En même temps, il y a une autre scission en Afrique qui devient un peu comme un Néandertalien africain.
Qui étaient ces «Néandertaliens africains» est un mystère. Un indice pourrait provenir d'un fossile sur lequel Stringer a travaillé pour son doctorat dans les années 1970: le crâne d'Iwo Eleru du Nigéria. À environ 13000 ans, cet individu était vivant à peine un millénaire environ avant que certains humains ne commencent à cultiver, mais il présente un étrange mélange de caractéristiques modernes et primitives. Récemment, Stringer et Katarina Harvati de l'Université de Tübingen en Allemagne ont fait une nouvelle analyse du crâne . Cela a confirmé qu'il est très étrange pour son âge. «Il ressemble en fait aux premiers sapiens des fossiles plutôt que des derniers, et cela ne ressemble certainement pas à des Africains récents », dit Stringer. «Nous avons suggéré que cela pourrait être un exemple d'un Africain dont la population avait reçu cette introgression archaïque.» En d'autres termes, il pourrait s'agir d'un humain dont les ancêtres se sont accouplés avec un fantôme africain.
Pour l'instant, aucun ancien hominidé africain n'a eu son génome séquencé, il est donc possible que des restes physiques de ce fantôme aient déjà été déterrés. Un candidat est Homo naledi , une espèce découverte en 2013 au fond d'un système de grottes étroites en Afrique du Sud. Les fossiles ont environ 250 000 ans , mais personne ne sait combien de temps l'espèce a survécu. Si pressé, cependant, Stringer mettrait son argent sur un autre suspect. «Je parie que Homo heidelbergensis est l'introgresseur», dit-il. Des preuves récentes non publiées suggèrent que cette espèce existait encore il y a moins de 300 000 ans, lorsque les humains étaient déjà apparus. Alternativement, les fantômes peuvent avoir été une sous-population de H. sapiens qui, comme les eurasiens basaux, a été isolé des autres populations assez longtemps pour que l'ADN de ses membres acquière différents marqueurs. «Il se pourrait qu'il y a 100 000 ans ou plus, il existe différentes populations d'humains anatomiquement modernes dans différentes parties de l'Afrique», explique Tishkoff. «Et peut-être qu'à un moment donné, ils se mélangent les uns aux autres et peut-être que certaines populations se sont éteintes.»
Tishkoff pense qu'il serait surprenant que nos ancêtres ne s'accouplent pas avec d'autres anciens hominins d'Afrique. Cependant, elle prévient que les preuves des fantômes africains sont encore provisoires: parce que nous en savons si peu sur l'histoire de la population de l'Afrique, elle et ses collègues ont dû faire de nombreuses hypothèses pour interpréter leurs données. «Cela ne veut pas dire que [l'hybridation] n'a pas eu lieu en Afrique», dit Tishkoff. «Cela s'est probablement produit. C'est vraiment difficile à prouver. Le clincher viendra quand quelqu'un sera capable de séquencer l'ADN extrait d'un fossile africain et de le comparer avec les fragments d'ADN fantôme trouvés chez les Africains modernes. C'est un défi, mais étant donné les progrès du séquençage de l'ADN ancien au cours de la dernière décennie, ce n'est probablement qu'une question de temps avant que quelqu'un ne le rencontre.
«Il se peut que quelques espèces d'hominidés vivent récemment avec nous en Afrique»
«La génétique en général change la façon dont nous comprenons notre espèce», déclare Tomas Marques-Bonet de l'Université Pompeu Fabra en Espagne. «Pour moi, tout commence avec les Denisoviens: la première fois que nous avons enlevé l'ADN d'un doigt et que nous n'avons trouvé ni humain ni néandertalien - quelque chose pour lequel nous n'avons pas de visage et très peu d'autres informations - c'était la première fois que la génétique éclairait quelque chose qui avait totalement échappé paléontologie."
Il s'avère maintenant que les Denisoviens avaient leurs propres fantômes . Les personnes vivant aujourd'hui en Océanie et en Asie de l'Est et du Sud-Est ont hérité d'environ 5% de leur ADN des Denisoviens. En examinant de plus près ces séquences génétiques, l'équipe d'Akey a constaté qu'elles ne se rapportent pas toutes au génome original des os des doigts de la même manière. En fait, le groupe a trouvé des signes de deux populations de Denisovan distinctes sur le plan de l'évolution. «C'était vraiment inattendu», dit-il. « Il y a en fait une autre lignée fantôme, Denisovan.
Ce que toutes ces études soulignent, c'est que c'était la règle, plutôt que l'exception, pour les populations d'hominidés de se diviser pendant des milliers, voire des centaines de milliers d'années, puis de se revoir et de s'accoupler. Les arbres évolutionnaires nets et bifurquants doivent être abandonnés. «Prenez un stylo sur un morceau de papier et commencez à faire des lignes ondulées», dit Akey. «C'est l'histoire humaine.» À un niveau plus élémentaire, cela amène également de nombreuses personnes sur le terrain à cesser d'utiliser les termes espèces et sous-espèces pour désigner différents hominins, préférant plutôt parler de groupes ou de populations. Après tout, les individus appartenant à différentes espèces - comme H. sapiens et H. neanderthalensis - ne sont pas censés être en mesure de produire une progéniture viable.
Les fantômes et les quasi-fantômes font du monde antique un endroit beaucoup moins solitaire. «Si nous regardons autour du monde aujourd'hui, nous sommes vraiment le seul match d'hominin en ville», déclare Akey. «Les gens supposent que cela a toujours dû être ainsi. En fait, le monde était un endroit beaucoup plus intéressant il n'y a pas si longtemps.
Source : NewScientist du 10/10/2018
