jeudi 29 décembre 2022

La génétique précise la composition des clans néandertaliens

L’analyse des gènes de onze individus passés par la grotte de Chagyrskaya, en Sibérie, suggère une fois de plus que les Néandertaliens vivaient au sein de communautés très consanguines d’au plus une trentaine de personnes.

Les Néandertaliens ont existé pendant environ 400 000 ans, avant de disparaître il y a quelque 40 000 ans. Sans doute se sont-ils fondus parmi les humains modernes, car ils nous ont laissé un héritage génétique, de mieux en mieux connu grâce aux données extraites jusqu’à présent de 18 génomes néandertaliens issus de 14 sites archéologiques répartis de l’Espagne à la Sibérie. Voilà qu’autour de Laurits Skov, des chercheurs de l’institut Max-Planck d’anthropologie évolutionnaire de Leipzig et d’autres institutions viennent d’extraire de séquences d’ADN de 13 individus, issus de deux grottes sibériennes, des informations sur l’organisation sociale des groupes néandertaliens, qui confirment ce que d’autres recherches suggéraient déjà.

Les grottes de Chagyrskaya et d’Okladnikov se trouvent en Sibérie, dans l’Altaï russe, à 70 kilomètres l’une de l’autre et respectivement à 100 kilomètres et à 50 kilomètres de la célèbre grotte de Denisova, où furent découverts les Dénisoviens, plusieurs Néandertaliens et une métisse dénisovienne-néandertalienne. Plutôt que des habitats, ces cavités peu spacieuses furent des stations de chasse occupées de façon intermittente pendant des milliers d’années. Outre des outils de pierre du Paléolithique moyen sibérien (il y a plus de 40 000 ans), leurs horizons fossilifères ont livré des restes de plantes et des ossements animaux (bisons) et humains. Des datations situent les couches à fossiles néandertaliens entre 60 000 et 44 000 ans avant le présent, à Okladnikov, mais les chercheurs pensent que les occupations des deux grottes par deux clans distincts furent grosso modo contemporaines, entre il y a 60 000 et 50 000 ans.

L’équipe de Laurits Skov a développé des sondes moléculaires pour analyser nombre des fragments d’ADN qui diffèrent chez les Néandertaliens, les Dénisoviens et les humains modernes, de sorte qu’ils informent sur l’histoire de ces populations. Grâce à cette méthode, les chercheurs ont étudié jusqu’à 643 000 sites, distribués tout au long des génomes nucléaires de 7 individus masculins et de 6 individus féminins, dont 8 adultes et 5 enfants et jeunes adolescents. Ils ont aussi séquencé leur ADN mitochondrial, un petit génome distinct du génome nucléaire et transmis seulement par les femmes, ainsi que 6,9 millions de bases de leur chromosome Y, le chromosome sexuel masculin transmis seulement par les hommes.

La première information notable issue de ces analyses était attendue : c’est la confirmation d’un métissage entre les Dénisoviens et les Néandertaliens de l’Altaï. Les longueurs des segments d’ADN dénisoviens présents dans les génomes néandertaliens de Chagyrskaya suggèrent un événement de métissage survenu plus de 30 000 ans avant les vies des occupants de la grotte. Les chercheurs ont examiné combien de variants nucléotidiques les habitants des deux grottes sibériennes partagent avec des Néandertaliens dont les génomes sont entièrement séquencés. Il en ressort que les Néandertaliens de Chagyrskaya ont plus d’affinités génétiques avec les Néandertaliens occidentaux (Vindija en Croatie, El Sidrón en Espagne) qu’avec ceux de la grotte de Denisova, pourtant proche.

Les clans de Chagyrskaya et d’Okladnikov vivaient à l’extrême est du territoire néandertalien, car ils descendaient de migrants néandertaliens provenus de l’ouest il y a plus de 100 000 ans, lors d’un épisode climatique chaud.

Cette absence de cohérence géographique dans la population néandertalienne de l’Altaï illustre qu’une inflation rapide du territoire néandertalien, pendant un épisode climatique chaud entre 115 000 et 100 000 ans, est bien à l’origine du peuplement néandertalien de l’Altaï. Cette rapide migration de clans néandertaliens provenant de divers endroits de l’Eurasie occidentale a manifestement été suivie, quelque temps après leur arrivée en Sibérie, par un métissage avec la population dénisovienne vivant déjà dans l’Altaï. Ce scénario est compatible avec le fait que Denisova 11, la métisse de mère néandertalienne et de père dénisovien découverte dans la grotte de Denisova, a vécu entre 118 000 et 79 000 ans, possiblement vers 100 000 ans donc, peu après l’arrivée de Néandertaliens depuis l’ouest.

Outre cette confirmation du métissage Dénisova-Néandertal dans l’Altaï, la deuxième observation insigne faite par les chercheurs est que les Néandertaliens de l’Altaï vivaient au sein de petits clans isolés dans la nature, quoiqu’en contact avec des groupes vivant à distance. Cet isolement est indiqué par les très forts degrés de parenté trouvés au sein des Néandertaliens de Chagyrskaya : un homme est apparenté à de multiples autres ; il s’agit en outre d’un parent au premier degré (50 % d’ADN commun) d’un individu de sexe féminin. Comme il y a trois combinaisons homme-femme possible au premier degré de parenté – mère-fils, père-fille, frère-sœur –, mais que les deux individus appartiennent à des lignées mitochondriales différentes, les chercheurs ont conclu qu’il s’agissait d’un duo père-fille ; ce père faisait partie en outre de la même lignée maternelle – même ADN mitochondrial – que deux autres hommes, ce qui implique une aïeule maternelle commune proche. Dans le cas de deux autres individus, une autre parenté de premier degré semble possible, sans certitude étant donné l’insuffisance des données génétiques disponibles pour cette paire d’individus. Les chercheurs ont aussi mis en évidence que deux individus sont des parents au deuxième degré (oncles ou tantes reliés à neveux et nièces ou grands-parents à des petits enfants, 25 % d’ADN commun). Les faibles différences observées entre les séquences d’ADN des individus non apparentés suggèrent en outre qu’ils étaient contemporains ou quasi contemporains, puisque des mutations s’accumulent dans l’ADN avec le temps.

Les chercheurs se sont aussi demandé si la communauté de Chagyrskaya avait des relations avec celle d’Okladnikov. Cela aurait pu être indiqué par les deux individus de la grotte d’Okladnikov, mais ceux-ci s’avèrent non apparentés entre eux ou avec les onze individus de Chagyrskaya, ce qui suggère qu’ils faisaient partie d’un groupe distinct. Pour autant, les chercheurs ont constaté que l’un des individus d’Okladnikov appartient à la même lignée maternelle qu’un autre de Chagyrskaya. La très grande proximité de leurs ADN mitochondriaux suggère, par ailleurs, que seules quelques milliers d’années ont dû s’écouler entre eux et leur ancêtre commune. En outre, 2 des 38 ADN mitochondriaux humains extraits des sédiments de la grotte de Chagyrskaya s’avèrent proches de ceux d’Okladnikov, ce qui implique qu’au cours du temps des femmes ont circulé entre les deux clans.

L’exemple de la petite communauté de Chagyrskaya suggère ainsi que les Néandertaliens de l’Altaï vivaient en petits clans très consanguins, mais entre lesquels les femmes circulaient. Le fait que les Néandertaliens cohabitaient en bandes réduites était déjà bien connu par diverses observations. En 2018, Vadim Stepanchuk, de l’Académie des sciences d’Ukraine, a analysé la structure sociale et démographique des Néandertaliens de Crimée à partir des données archéologiques recueillies sur de nombreux sites, les a comparées à celles que laissent des chasseurs-cueilleurs actuels, et conclu qu’ils avaient le même type de liens sociaux que ceux de l’Altaï. Les Néandertaliens de l’Altaï illustrent donc une réalité notoire en ethnographie : les chasseurs-cueilleurs vivent en petits groupes de trente personnes au grand maximum. Cette réalité était déjà illustrée par la recherche menée par l’équipe de Dominique Cliquet, de la Direction régionale des affaires culturelles de Normandie à Caen, sur le site du Rosel : là, l’analyse d’un échantillon de 257 empreintes de pied laissées dans le sable par des Néandertaliens il y a quelque 80 000 ans implique la présence d’un groupe de dix à treize personnes comptant de nombreux jeunes, ce qui, compte tenu de la possible présence d’adultes non représentés dans ces empreintes, correspond à la taille d’une bande de chasseurs-cueilleurs.

Pour survivre à long terme, ces petits clans avaient besoin d’échanger des gènes avec les groupes voisins, avec qui ils formaient une population restreinte. L’équipe de Laurits Skov nous apporte une preuve de la petitesse de la population dont faisait partie le clan de Chagyrskaya en mettant en lumière la forte consanguinité à laquelle on s’attend au sein d’une population réduite. Les chercheurs ont mis en évidence des régions homozygotes dans le génome de huit individus, signe qu’ils partageaient un ancêtre commun très proche. Plus ces segments sont longs, plus proche est l’ancêtre commun des parents de l’individu, ce qui permet d’inférer une taille de population. Comme attendu, le résultat confirme que les Néandertaliens appartenaient à une petite population, puisqu’ils ont le même niveau d’homozygotie que les gorilles de montagne, une espèce en danger dont un millier d’individus sauvages vivent en communautés de seulement quatre à vingt individus !

Enfin, les chercheurs ont montré que la diversité de l’ADN des 6 chromosomes Y présents à Chagyrskaya est faible, tandis que celle des 11 génomes mitochondriaux de la grotte est plus grande, ce qui peut s’expliquer par des paramètres démographiques (longueurs différentes des générations masculines et féminines), par un biais de reproduction (plus grande reproduction de certaines lignées masculines) et par la circulation plus importante des femmes entre clans. À l’aide de simulations de la diversité génétique des chromosomes Y et des génomes mitochondriaux observés, l’équipe a conclu que le meilleur scénario est celui d’un clan de vingt individus, dont 60 à 100 % des femmes seraient provenues de l’extérieur, même si les données génétiques indiquent que quelques femmes restaient dans leur groupe de naissance.

Cette circulation des femmes était déjà suggérée par la découverte en 2011 d’une très probable cellule familiale néandertalienne par une équipe menée par Carles Lalueza-Fox, de l’Institut de biologie évolutive de l’université Pompeu Fabra, à Barcelone. L’analyse de l’ADN mitochondrial et des génomes Y extraits des restes de six adultes, trois adolescents, deux jeunes et un nourrisson, enterrés ensemble il y a quelque 49 000 ans dans la grotte de El Sidrón dans les Asturies, en Espagne, avait révélé que sept de ces Néandertaliens appartenaient à une même lignée mitochondriale, quatre à une deuxième, et une femme à une troisième. Or les trois hommes appartenaient à la même lignée maternelle (frères, oncles ou neveux ?), tandis que les trois femmes étaient chacune d’une lignée maternelle différente. En outre, l’une d’elles était la mère de deux des enfants alors que la troisième femme, de la même lignée maternelle que les trois hommes (une sœur ou une nièce ?), avait mis au monde le troisième enfant. Ainsi, ces Néandertaliens des Asturies évoquaient déjà une cellule familiale centrée sur les trois hommes, comportant deux femmes venues de l’extérieur du clan avec qui ils auraient eu des enfants et une troisième, leur parente, avec qui ils en ont peut-être eu un aussi… Les grottes de Chagyrskaya et d’Okladnikov nous confirment donc, par la génétique, ce que l’on supputait déjà : les Néandertaliens vivaient en petits groupes très consanguins entre lesquels les femmes principalement circulaient.

Source : Pour la Science du 28/12/2022

dimanche 18 décembre 2022

Denisova-Homo sapiens : une hybridation réussie pour le système immunitaire des Papous ?

Le système immunitaire des Papous, adapté aux maladies infectieuses présentes sous les tropiques, pourrait avoir été hérité de l’hybridation entre Homo sapiens et l’Homme de Denisova il y a 200 000 ans.

Si les humains actuels font partie de l’espèce Homo sapiens, il est désormais établi que nous possédons dans notre ADN des fragments génétiques d’autres espèces d’hominidés aujourd’hui disparues, comme l’Homme de Néandertal. Celui-ci ne serait d’ailleurs pas le seul à s’être hybridé avec nos ancêtres Homo sapiens. Il apparaît en effet que les populations vivant en Papouasie-Nouvelle-Guinée, et plus largement dans la région du sud-ouest du Pacifique que l’on appelle la Mélanésie, présenteraient dans leur ADN environ 5 % du génome de l’Homme de Denisova, une autre espèce d’hominidés contemporaine à Néandertal et à l’Homme moderne.

L’héritage de Denisova dans l’ADN des Papous

Cette espèce doit son nom à la grotte de Denisova dans le sud-ouest de la Sibérie, où les premiers restes de cette population ont été retrouvés. L’Homme de Denisova semble avoir été particulièrement présent en Asie, où il aurait fait la rencontre d’Homo sapiens il y a environ 200 000 ans suite à l’extension géographique de ce dernier. Les deux espèces se seraient alors mélangées avant que Denisova ne disparaisse totalement, il y a environ 30 000 ans. De cette hybridation il reste aujourd’hui des traces génétiques, principalement dans l’ADN des populations asiatiques. Pour avoir perduré jusqu’à nos jours, cet héritage génétique a certainement été un bénéfice pour notre ancêtre Homo sapiens, et pourrait d’ailleurs l’être encore aujourd’hui. C’est du moins ce que révèle une nouvelle étude publiée dans la revue PLOS Genetics.

De quelle manière les gènes hérités de Denisova impactent-ils l’apparence ou la santé des hommes d’aujourd’hui ? Voilà la question que s’est posée une équipe de scientifiques. Ils ont donc comparé le génome de 56 individus originaires de Papouasie-Nouvelle-Guinée à celui des Hommes de Denisova et de Néandertal. Leurs résultats montrent que les Papous auraient hérité de l’Homme de Denisova d’environ 82 000 variants génétiques. Ces variants impacteraient notamment la production de certaines protéines liées au système immunitaire et l’aideraient à optimiser sa réponse face à des agents pathogènes spécifiques, comme la grippe et le chikungunya. Il apparaît que deux des variants génétiques transmis par Denisova permettent de réduire l’inflammation lors d’une infection. Cette capacité de régulation de la réponse inflammatoire pourrait avoir aidé les populations de Papouasie-Nouvelle-Guinée à surmonter l’apparition de nouvelles maladies infectieuses au cours de leur histoire. Les tropiques sont en effet des régions soumises à une forte charge de pathogènes et posséder des gènes permettant de mieux gérer la réponse immunitaire dans ce contexte aurait été un avantage certain.

Un mécanisme génétique clé pour s’adapter rapidement à de nouveaux pathogènes

L'Homme de Denisova aurait été principalement présent en Asie et dans les régions du sud-ouest du Pacifique, où il aurait ensuite rencontré Homo sapiens

Homo sapiens a d’ailleurs certainement très rapidement bénéficié de son hybridation avec l’Homme de Denisova. Alors que ce dernier était déjà depuis longtemps bien adapté à son environnement, Homo sapiens, lui, a dû faire face à de nouveaux pathogènes spécifiques à la région dans laquelle il venait d’arriver. Fort heureusement, le mélange et l’hybridation des deux populations a permis à Homo sapiens de s’adapter rapidement, notamment en absorbant dans son génome les variants de Denisova lui permettant d’avoir une réponse immunitaire adaptée. Ce processus génétique semble d’ailleurs être l’une des clés ayant permis aux humains modernes de s’adapter rapidement à de nouveaux environnements.

L’étude suggère que ce mélange génétique entre deux espèces d’hominidés survenu il y a plusieurs dizaines de milliers d’années, influence toujours la santé des individus d’aujourd’hui, notamment en leur donnant les moyens de se défendre face à des maladies bien spécifiques.

Source : Futura du 18/12/2022

jeudi 15 décembre 2022

Comment nous sommes devenus humains

Cours de Jean-Jacques Hublin au Collège de France (6/6)

15/12/2022

vendredi 9 décembre 2022

« Il y a depuis très longtemps des comportements bipèdes chez les primates »

La bipédie passe pour un trait typiquement humain, mais elle est apparue de multiples fois sous diverses formes chez de nombreux singes depuis plus de 10 millions d’années, expliquent Franck Guy et Jean-Renaud Boisserie, paléoanthropologues au laboratoire Palévoprim, de l’université de Poitiers.

Votre collègue Jeremy DeSilva avance qu’il y aurait eu plusieurs bipédies avant la nôtre, celle d’H. sapiens. Comment recevez-vous cette hypothèse ?

Franck Guy : Je suis en partie d’accord avec cela. Il y a eu dans notre histoire plusieurs modes de locomotion bipède liés à différents degrés d’adaptation du squelette au cours du temps. Certains squelettes d’espèces anciennes étaient, par exemple, encore adaptés à des formes d’arboricolie, c’est-à-dire à la locomotion dans les arbres par quadrupédie, bipédie et surtout brachiation. Cela n’est plus le cas du squelette d’Homo sapiens. Mais la bipédie, « le fait de se mouvoir sur les membres inférieurs », reste une caractéristique commune à l’ensemble des humains.

Jean-Renaud Boisserie : Oui, car même si la définition de la bipédie est simple, les adaptations nécessaires pour la pratiquer sont nombreuses et complexes, et peuvent varier subtilement ou beaucoup. Pour illustrer cette idée de façon extrême, les adaptations à la bipédie des humains, qui varient mais restent relativement proches, sont très différentes de celles du kangourou ou du pangolin…

Nos plus proches cousins, les chimpanzés, sont-ils des bipèdes ?

F. G. : Comme les gorilles, ce sont des bipèdes posturaux occasionnels, et parfois ils peuvent également se déplacer sur leurs membres inférieurs comme le font les humains. C’est aussi le cas d’autres primates, comme les gibbons, les Rhinopithèques, certains lémurs, etc. Néanmoins, ce mode de déplacement n’est pas leur mode préféré ou habituel et leur squelette n’est pas particulièrement adapté à ce mode. De la même manière, nous pouvons nous déplacer sur quatre pattes, mais notre squelette n’est pas adapté à l’utilisation habituelle de cette locomotion.

L’essentiel de leur temps, les chimpanzés et les gorilles pratiquent le knuckle walking. Cette expression anglaise signifiant « marche sur les phalanges » désigne une marche quadrupède en appui sur les deuxièmes phalanges des mains, les doigts étant fléchis vers l’intérieur.

Les chimpanzés ne nous indiquent donc pas comment la bipédie est venue à nos ancêtres ?

F. G. : Non. Ils nous donnent matière à réflexion, mais 8 à 10 millions d’années se sont écoulés depuis la divergence entre la lignée humaine et celle des chimpanzés. Or si nous avons des fossiles humains, même très anciens, pour retracer une grande partie de l’histoire de l’humanité, nous n’en avons pas pour les chimpanzés. Alors, que dire ? Leur bipédie, occasionnellement locomotrice, est peut-être apparue récemment à l’échelle de ces 10 millions d’années, et ne peut être prise comme un modèle de notre bipédie ancestrale. Alternativement, l’ancêtre commun à l’humain et au chimpanzé pouvait peut-être pratiquer une forme de bipédie, qui a été sélectionnée chez les humains et perdue au profit du knuckle walking chez les chimpanzés. Il ne faut écarter aucune hypothèse.

Vous parlez de « fossiles humains très anciens », mais le plus ancien – la demi-mandibule de Ledi-Geraru, en Éthiopie – n’a que 2,8 millions d’années…

J.-R. B : Par « fossile humain », nous entendons tous les fossiles de la lignée humaine depuis sa séparation d’avec la lignée des chimpanzés. Notre groupe forme un continuum évolutif au sein duquel le genre Homo est défini de manière assez arbitraire. Le plus ancien humain à ce jour est donc Sahelanthropus tchadensis, découvert au Tchad et daté de 7 millions d’années. Ensuite, on a une forme kenyane, le genre Orrorin, datée aux alentours de 6 millions d’années. Puis il y a les formes éthiopiennes du genre Ardipithecus datant d’entre 5,8 et 4,3 millions d’années, et finalement les Australopithèques entre 4,2 et 1 millions d’années et le genre Homo à partir de 2 millions d’années ou peut-être plus tôt. Beaucoup de collègues préfèrent le terme « hominine », mais si on considère que l’humanité est un continuum évolutif qui s’est – un peu ! – diversifié au cours du temps, il est synonyme d’« humain ».

Ce terme « hominine » désigne donc pour certains de vos collègues les formes de la lignée humaine depuis l’ancêtre commun avec le chimpanzé. Est-ce à dire que le comportement bipède a émergé il y a 10 à 8 millions d’années ?

F. G. : Vous voulez dire les comportements bipèdes ?

J.-R. B. : En effet, sans reparler du kangourou, ni de la bipédie occasionnellement terrestre du chimpanzé, il y a depuis très longtemps des comportements bipèdes chez les primates. Je pense par exemple à Danuvius guggenmosi, une espèce éteinte d’hominidé découverte en 2015, qui vivait il y a 11,6 millions d’années au Miocène moyen, dans ce qui allait devenir l’Allemagne : cette forme, qui pouvait se tenir debout et marcher sur la plante des pieds était donc un bipède postural…

F. G. : Oui, même chose chez les Dryopithèques, dont les fossiles découverts dans une bande terrestre allant de la France à la Chine nous indiquent qu’ils vivaient il y a une douzaine de millions d’années. Ces primates antérieurs à la lignée humaine et à celle du chimpanzé n’en sont pas forcément les ancêtres. Ils ne pratiquaient pas le knuckle walking, caractéristique des chimpanzés et des gorilles, mais pouvaient se tenir debout et peut-être marcher quelques pas, dans les arbres en s’aidant des mains. C’est ce que l’on nomme la « bipédie assistée », qui est toujours pratiquée par les orangs-outans et le fut peut-être par les premiers hominines comme le Sahelanthrope. Les orangs-outans sont des primates hominoïdes, c’est-à-dire des grands singes, ou singes sans queue, qui vivent en Asie du Sud-Est. Leur bipédie assistée relativement maladroite représente un bon modèle de celle qui a pu exister chez les premiers hominines.

Cette bipédie arboricole est-elle l’ancêtre de la bipédie terrestre ?

F. G. : C’est effectivement possible en partie. Nous faisons l’hypothèse qu’un comportement arboricole nécessitant une posture verticale, en appui sur des membres inférieurs, a pu être reproduit au sol dans des contextes particuliers puis être sélectionné au cours de notre histoire. Cela a pu se produire à plusieurs reprises, puisque les chimpanzés et les gorilles sont capables d’une certaine bipédie terrestre… La lignée humaine, pour sa part, se distingue par le fait que toutes ses formes ont, dès le début de notre histoire, pratiqué la bipédie, arboricole et terrestre, puis exclusivement terrestre.

Ainsi, on peut résumer l’évolution au sein de la lignée humaine au plus simplement, en disant qu’entre les formes les plus anciennes et la forme la plus récente, c’est-à-dire nous, la seule chose qui change vraiment, c’est la part de locomotion allouée au déplacement arboricole et à la bipédie terrestre. Pour notre part, nous pratiquons une bipédie terrestre presque exclusive : en effet, si nous restons capables de grimper maladroitement aux arbres, nous marchons et vivons à terre.

J.-R. B. : Prenons par exemple l’Ardipithèque, ce genre connu en Éthiopie entre 5,8 et 4,3 millions d’années : encore très inféodé au milieu arboricole, il a un pied tout à fait étonnant comportant un pouce opposable qui suggère qu’il avait une bonne capacité à se déplacer dans les arbres. Ce qui va arriver, c’est qu’à partir de là, cette capacité à se déplacer dans les arbres va tendre à diminuer pour favoriser la capacité à se déplacer sur le substrat terrestre… ce que les pistes de Laetoli, dont discute Jeremy DeSilva, illustrent chez les Australopithèques. De plus en plus d’adaptations vont se produire qui contrecarrent celles de l’arboricolie. Elles jouent un rôle de plus en plus important, jusqu’à la bipédie vieille de 1,9 million d’années en Afrique d’H. erectus, que certains de nos collègues nomment plutôt H. ergaster. Cette bipédie erectus incluait possiblement la course, dont ce chasseur avait sans doute souvent besoin…

Résumons : si la bipédie arboricole est présente chez de nombreux singes et déjà présente au Miocène, c’est-à-dire entre 23 et 5,3 millions d’années, c’est qu’elle est possiblement très ancienne. Quoi qu’il en soit, la bipédie terrestre en est issue. Quand ?

J.-R. B. : Nous n’avons aucun élément pour le dire. Trois scénarios sont possibles :

dans le premier, l’ancêtre commun des humains et des chimpanzés présentait des adaptations à une bipédie terrestre, dont notre lignée a hérité, ces adaptations disparaissant avec le temps chez les chimpanzés et bonobos ;

- dans le deuxième, l’ancêtre commun des humains et des chimpanzés ne présentait pas d’adaptations à une bipédie terrestre, et, dans ce cas, la divergence implique que les humains ont développé de telles adaptations dès leur séparation d’avec les chimpanzés, ces derniers étant limités à une bipédie assistée dans les arbres et occasionnelle à terre ;

- dans le troisième, les adaptations à une bipédie terrestre sont apparues plus tardivement chez les humains, et la différentiation humains-chimpanzés est initialement fondée sur d’autres adaptations.

En l’absence de fossiles de chimpanzés anciens et de fossiles plus nombreux dans l’intervalle temporel 10-8 millions d’années, il est pour le moment impossible de discriminer ces scénarios et d’ancrer le bon dans le temps.

Qu’est-ce qui a bien pu déclencher l’émergence de la bipédie ?

F. G. : Que dire ? On a un modèle ancestral quadrupède arboricole à partir duquel vont émerger des comportements particuliers dans diverses lignées, comme le knuckle walking chez les chimpanzés et la bipédie terrestre chez les humains… Dans un certain contexte, un stimulus a entraîné une pression de sélection vers plus de bipédie terrestre.

Cette pression de sélection a pu par exemple apparaître dans un contexte de collecte de ressources, avec un avantage à exploiter le substrat terrestre, ou dans un contexte à plusieurs facteurs impliquant diverses causes…

N’a-t-on pas montré en effet qu’un bipède dépense au sol quatre fois moins d’énergie sur la même distance qu’un quadrupède ?

F. G. : Cela est vrai, en partie, si on nous compare au quadrupède terrestre marchant en s’appuyant sur ses deuxièmes phalanges de main qu’est le chimpanzé, mais pas si on compare l’humain à d’autres quadrupèdes tel le cheval par exemple. Cet avantage énergétique ne s’applique que peu aux formes bipèdes anciennes pour lesquelles le squelette ne montre pas toutes les adaptations connues aujourd’hui chez Homo sapiens, s’agissant de la forme du pied, de celle du bassin, etc.

J.-R. B. : À cet égard, on a par exemple proposé une origine des hominidés dans les forêts côtières de l’Afrique orientale, où, même sans bipédie évoluée, ils pouvaient exploiter des ressources intéressantes au sol…

Des mangroves auraient-elles joué un rôle ?

J.-R. B. : Pas forcément : ces forêts avancent quelque peu dans les terres et peuvent être plus ou moins sèches tout en comportant des ressources intéressantes, ce qui a amené certains auteurs à proposer que l’ancêtre commun ait été une forme passant beaucoup de temps au sol accroupi pour les exploiter.

Un autre contexte possible est celui de la vie sociale, qui ne manque pas de stimulus pouvant inciter à des comportements bipèdes. D’après une hypothèse d’Owen Lovejoy, un spécialiste américain de la locomotion des grands singes, les interactions sociales entre les mâles et les femelles ont entre autres pu jouer. Il a suggéré que les relations privilégiées entre un mâle et une femelle ont pu pousser à l’acquisition de comportements bipèdes réguliers, à la fois pour des raisons physiologiques, comme la dissimulation des parties génitales de la femelle au regard des autres mâles, ou encore de la nécessité pour le mâle de transporter de la nourriture sur de plus grandes distances pour l’offrir la femelle et maintenir ces relations.

D’autres collègues ont proposé qu’un bipède offre moins de surface au soleil, devenant moins vulnérable qu’un chimpanzé qui offre tout son dos… ce qui, dans un contexte où il y aurait eu moins d’arbres, aurait été avantageux…

F. G : Toutes ces hypothèses sont envisageables, mais pas testées. On peut continuer comme cela longtemps à en énumérer et à en inventer de nouvelles. Chacune peut être critiquée, mais à ce stade on ne peut les valider, parce que les données manquent pour le faire. Tout ce qu’on peut dire, c’est que dans la lignée humaine, la bipédie assistée était présente au même titre que la bipédie terrestre chez le Sahelanthrope il y a 7 millions d’années ; puis, il y a entre 6 et 5 millions d’années, l’Ardipithèque a pratiqué une bipédie toujours très arboricole, mais manifestement terrestre aussi ; à partir d’il y a 4 millions d’années, la bipédie terrestre est commune chez les Australopithèques, puis à partir d’il y a 2 millions d’années, elle devient quasiment exclusive au sein d’Homo.

Source : Pour la Science du 08/12/2022

jeudi 8 décembre 2022

Démographie du passé

Cours de Jean-Jacques Hublin au Collège de France (5/6)

08/12/2022

mercredi 7 décembre 2022

Sur les pistes de la bipédie

Il y a 3,6 millions d’années sur le site de Laetoli, en Tanzanie, des australopithèques ont foulé la cendre volcanique fraîche : deux espèces différentes suggère une nouvelle étude… et au moins deux façons de marcher sur deux jambes.

Chez les animaux, la bipédie est un comportement rare et extraordinaire. Les humains l’ont adoptée avant même d’avoir un gros cerveau, et bien avant de parler ou de faire du feu. De fait, les plus anciens préhumains connus – ceux qui vivaient entre 7 et 5 millions d’années – la pratiquaient déjà, au moins en partie, puisque leurs squelettes portent des marques d’adaptation à la marche sur les deux membres postérieurs. Ces premiers préhumains connus font partie des hominines, c’est-à-dire de l’ensemble des espèces de la lignée humaine depuis sa séparation d’avec celle des chimpanzés. Marcher sur deux membres plutôt que sur quatre a rendu possible les évolutions successives qui ont fini par produire les humains. Grâce à la bipédie, nos prédécesseurs purent diversifier leurs ressources et mieux exploiter leur environnement. En un mot, ce mode de locomotion est à l’origine de quasiment tous les traits qui ont rendu les humains uniques.

Dans la représentation iconique de l’évolution humaine, une succession linéaire d’ancêtres commence par un quadrupède en forme de chimpanzé, se poursuit par des formes préhumaines de plus en plus érigées et aboutit à un Homo sapiens marchant triomphalement sur deux jambes dans une posture parfaitement verticale. Cette vision simpliste fut popularisée dans les années 1960 par une illustration de vulgarisation – The March of Progress, « La marche du progrès » – et par ses nombreuses variantes imprimées et réimprimées dans les livres, sur des autocollants, des tasses, des tee-shirts…

Les découvertes accumulées au cours des dernières décennies obligent les chercheurs à définitivement rejeter la linéarité de cette imagerie traditionnelle. Nous savons aujourd’hui que plusieurs espèces d’hominines ont parfois vécu simultanément dans les habitats africains, où elles ont développé plusieurs locomotions bipèdes. L’apparition de la bipédie dans le registre fossile il y a quelque 7 millions d’années ne nous dit pas quand les primates ont pour la première fois marché sur deux jambes, ni pourquoi, mais elle atteste en tout cas du fait qu’un processus ininterrompu d’évolution de ce mode de locomotion était lancé. Notre façon de marcher n’a pas été prédéterminée de manière que chacun de nos ancêtres adopte une façon de marcher répondant à un objectif donné – l’évolution, après tout, ne fait pas de plan ! Elle est plutôt, parmi les nombreuses solutions de marche debout pratiquées par les hominines, celle qui a finalement prévalu.

Des empreintes énigmatiques

Le 24 juillet 1976 fut le jour de l’une des découvertes les plus heureuses de la paléoanthropologie. Venus visiter le site de Laetoli que fouillait l’équipe de la célèbre paléoanthropologue Marie Leakey, Kay Behrensmeyer, du Musée national d’histoire naturelle des États-Unis, et Andrew Hill, de l’université de Yale, se sont éloignés parce qu’ils manquaient de munitions dans la bataille de bouses d’éléphant déclenchée par leurs collègues. Le regard fixé à terre pour en repérer, ils sont entrés dans un ravin voisin, où, au lieu de trouver des bouses, ils sont tombés sur des traces d’éléphants et autres impacts de gouttes de pluie durcis, imprimés dans une couche de cendres volcaniques il y a 3,66 millions d’années…

Cette découverte fortuite arrêta la bataille de bouses, car les combattants vinrent s’émerveiller devant ces précieux instantanés anciens. Les fossiles ne nous renseignent en effet qu’en termes généraux sur un organisme, mais ses empreintes évoquent un morceau de sa vie, même s’il a disparu depuis longtemps.

Les semaines qui suivirent, l’équipe de Mary Leakey mit précautionneusement au jour le « site A », c’est-à-dire la zone de ces empreintes. Elle comprenait des milliers de pistes d’éléphants, de rhinocéros, de girafes, d’antilopes, de grands félins, d’oiseaux, sans parler de celles de petites antilopes et de lièvres, et même celles d’un scarabée. Dans l’espoir de découvrir des empreintes bipèdes, Mary Leakey poussait à leur recherche. Ce fut au cours du mois de septembre que deux jeunes membres de l’équipe Leakey – Peter Jones et Philip Leakey, l’un des fils de Mary – découvrirent cinq empreintes consécutives d’un animal bipède. Des empreintes d’hominine ? Peut-être, mais leurs formes étaient étranges : plutôt que de marcher comme le font habituellement les humains, l’animal en question avait déplacé son pied gauche en avant de son pied droit, un peu comme le font les mannequins de défilé, qui avancent sur une ligne imaginaire. Les traces de bipède du site A étaient énigmatiques.

Découvertes à Laetoli, en Tanzanie, ces pistes suggèrent que deux espèces différentes d’hominines vivaient simultanément dans la région il y a quelque 3,66 millions d’années. Tandis que la piste du site G, à droite, serait attribuable à Australopithecus afarensis, celle du site A, à gauche le serait par un hominine différent, non identifié encore.

Deux ans plus tard, Paul Abell et Ndibo Mbuika, des membres de l’équipe de Mary Leakey, découvrirent une nouvelle piste bipède située 2 kilomètres à l’ouest du site A : le site G. Deux, trois, peut-être même quatre individus avaient foulé à grands pas la cendre boueuse, imprimant 69 empreintes aux apparences étonnamment humaines. Selon la plupart des paléontologues, ces traces seraient celles d’Australopithecus afarensis (des congénères de la célèbre Lucy), dont on a trouvé des fossiles à Laetoli. Cependant, les traces du site G diffèrent de celles du site A. Si elles sont hominines, alors qui a foulé le site A ?

Au milieu des années 1980, Russ Tuttle, de l’université de Chicago, tenta de résoudre cette énigme. Après avoir comparé la forme des empreintes du site A avec celles d’humains non chaussés, de chimpanzés et d’ours de cirque habitués à marcher sur deux pattes, cet anthropologue conclut que les empreintes du site A étaient soit celles d’un ours se déplaçant sur deux jambes, soit celles d’un deuxième hominine présent à Laetoli au Pliocène (5,3 à 2,58 millions d’années). Ses conclusions firent pencher nombre de chercheurs pour l’hypothèse qu’un ours avait laissé ses traces sur le site A, sans doute parce que l’idée d’une évolution linéaire de la bipédie humaine dominait alors. Dès lors, tandis que les empreintes du site G furent étudiées de près et devinrent célèbres dans le monde entier, celles du site A tombèrent dans l’oubli. Trois décennies s’écoulèrent avant que quelqu’un ne s’y intéresse à nouveau.

Le Dartmouth College, où j’enseigne l’anthropologie, est une très ancienne université privée, nichée dans une vallée située entre les montagnes Blanches du New Hampshire et les montagnes Vertes du Vermont. Même si l’université n’est qu’à deux heures de Boston, sa devise est « Une voix qui crie dans le désert ». Le célèbre sentier des Appalaches jouxte son campus entouré de grandes étendues d’érables à sucre fournissant des tonnes de sirop ; des ours – beaucoup d’ours – vivent dans les forêts environnantes.

En 2017, mon étudiante Ellison McNutt, aujourd’hui professeuse d’anatomie à l’université de l’Ohio, et moi-même, nous sommes associés au connaisseur de l’ours noir Ben Kilham afin d’obtenir des empreintes de tailles similaires à celles du site A de Laetoli. À l’aide de sirop d’érable et de compote de pommes, nous avons amené des oursons à se dresser et à marcher sur leurs pattes arrière sur une piste expérimentale de boue. Leurs pistes, avons-nous alors constaté, ne correspondent pas à celle du site A : les pas sont très espacés, car l’anatomie de la hanche d’un ours et celle de ses genoux le fait osciller d’avant en arrière pendant qu’il progresse sur deux pattes, et les empreintes sont étroites. Nos premiers doutes sur l’hypothèse d’un ours marchant sur le site A de Laetoli étaient nés.

Plusieurs sites africains nous apprennent que l’ours Agriotherium a vécu en Afrique au Pliocène. Or pendant les quarante ans et plus qui se sont écoulés depuis la découverte du site A, l’érosion pluviale a mis au jour des dizaines de milliers de fossiles. Les équipes de Charles Musiba de l’université du Colorado à Denver, de Terry Harrison de l’université de New York, et de Denise Su à l’université d’État de l’Arizona en ont récolté un grand nombre sans jamais tomber sur des os d’ours. Cette constatation invitait à réétudier le site A. Nous avons décidé de le faire, mais comme les pluies érodent aussi les pistes animales fossilisées, nous craignions que les empreintes du site A aient disparu depuis longtemps.

Heureusement, lorsqu’en 2019 Charles Musiba et moi-même nous sommes rendus à Laetoli pour retrouver le site A, grâce aux dessins détaillés laissés par Mary Leakey, nous avons constaté avec bonheur que ce n’était pas le cas. Après plusieurs jours de terrassement, Kallisti Fabian, notre assistant tanzanien, a lancé le mot swahili signifiant « humain » : « Mtu ! » Il avait retrouvé les empreintes de pas. Les pluies avaient protégé ces cinq empreintes en les recouvrant d’une couche de fins sédiments. Nous les avons alors soigneusement nettoyées à l’aide de petites spatules de bois et de brosses à poils épais. Les détails des empreintes d’orteils que nous avons alors révélés grâce à nos scanners laser 3D à haute résolution n’avaient jamais été aperçus. Il faut dire que nous collègues des années 1970 ne disposaient pas des mêmes instruments… Clairement, les empreintes de talon du site A sont larges et le gros orteil est le doigt dominant. Seul un hominine peut les avoir laissées, mais lequel ?

Il peut s’agir a priori de celles d’un A. afarensis. Se promener sur une plage aide à comprendre pourquoi, car on peut y observer la variété des empreintes de pas sapiens : certaines, petites et plates, manifestement celles d’un enfant, voisinent avec d’autres, longues et arquées, celles de sa mère sans doute, etc. Nous savons bien que nos contemporains viennent dans une grande variété de tailles et de formes. Leurs pieds aussi ! Il semble donc vraisemblable que les pieds afarensis aient aussi été variables, ce que les sites A et G pourraient illustrer… Si cette interprétation est la bonne, les petites empreintes du site A pourraient être celle d’un enfant afarensis. C’est en tout cas l’hypothèse que j’ai émise au départ.

Les empreintes d’hominine du site G (exemple à gauche) sont vraisemblablement celles d’un A. afarensis ; en comparaison, celles du site A (exemple à droite) sont courtes et larges et montrent que le gros orteil dépassait sur le côté.

Puis Kevin Hatala, de l’université de Chatham, aux États-Unis, qui a participé à la découverte et à l’analyse des empreintes d’Homo ergaster vieilles de 1,55 million d’années à Ileret, au Kenya, s’est joint à notre équipe. Ensemble, nous avons comparé les empreintes du site A avec celles mieux conservées du site G, avec celles d’une autre piste découverte en 2015 sur le site S et aussi avec des centaines d’autres d’humains et de chimpanzés. Les différences relevées mettent les empreintes du site A hors du spectre des empreintes d’humains actuels de tous âges.

Nous avons en effet constaté que la forme des traces de pas du site A est aussi différente de celle des empreintes du site G et S que la forme des empreintes d’un chimpanzé est différente de celle des nôtres. Cela ne veut pas dire que les empreintes du site A et celles d’un chimpanzé sont identiques, mais seulement que leur forme est très différente de celle des empreintes d’un australopithèque des Afars. Comparées aux empreintes présumées afarensis des sites G et S, les empreintes du site A sont courtes et larges, le gros orteil dépassant un peu sur le côté. Il semble aussi que les auteurs des empreintes du site A avaient un pied médian plus souple.

En décembre 2021, nous avons décrit ces découvertes dans un article paru dans la revue Nature, affirmant non seulement que les empreintes du site A sont hominines, mais aussi qu’elles furent imprimées dans la cendre par une autre espèce que celle qui foula le site G. Comme toujours en science, nombre de nos collègues n’ont pas complètement rejoint notre interprétation : pour eux, les traces du site A sont afarensis. Rappelons toutefois que les empreintes du site A sont si différentes de celles du site G que les paléoanthropologues ont pu rester convaincus des décennies durant qu’un ours les avait faites…

Pour moi, il y a 3,66 millions d’années, peu après la pluie de cendres, deux hominines ayant des façons de marcher et des pieds différents ont foulé la surface cendreuse en direction du nord et du bassin d’Olduvai, en quête d’eau peut-être. Comme la couche à empreintes de Laetoli ne peut tout au plus avoir enregistré que quelques jours d’activité, elle constitue le meilleur indice que nous avons du fait que plusieurs espèces d’hominines vécurent simultanément dans l’environnement de Laetoli au Pliocène. Pour l’instant, nous ignorons tout de leurs interactions, s’ils en ont eu.

Pied fossile

Notre impression que les empreintes du site A de Laetoli furent laissées par une deuxième espèce d’hominines s’ajoute aux indices toujours plus nombreux d’une évolution de la bipédie bien moins linéaire et bien plus complexe que nous le pensions. Les autres indices proviennent des fossiles : fragiles, les os de pied sont malheureusement très peu fossilisés et les squelettes de pied pratiquement jamais. Malgré cette difficulté de fossilisation, les paléoanthropologues actifs dans la vallée du Grand Rift africain et dans les grottes d’Afrique du Sud ont pu rassembler un certain nombre d’os fossiles issus de la seule partie du corps d’un bipède en contact direct avec le sol, ce qui est passionnant. Beaucoup de ces découvertes échantillonnent une période charnière de l’évolution humaine, située entre 5 millions et 3 millions d’années, pendant laquelle nos ancêtres sont devenus des bipèdes terrestres de plus en plus complets. En 2017, Ellison McNutt et moi-même nous sommes associés à Bernhard Zipfel, de l’université du Witwatersrand, en Afrique du Sud – un podologue devenu paléoanthropologue – pour essayer d’interpréter ces trouvailles.

Plus précisément, nous avons cherché à réévaluer à partir des fossiles les idées reçues sur l’évolution de la bipédie. Dans la vision traditionnelle, les hominines ont d’abord eu un pied préhenseur semblable à celui des chimpanzés, qui a ensuite évolué vers un pied transitoire toujours capable de saisir mais aussi de marcher, semblable à celui de l’ardipithèque, une forme qui, il y a 4,4 millions d’années, vivait près de ce qui allait devenir Aramis, en Éthiopie. Si l’on saute ensuite de l’ardipithèque à Lucy, cet australopithèque des Afars (Australopithecus afarensis), qui, il y a 3,2 millions d’années, vivait dans ce qui allait devenir Hadar, en Éthiopie, on découvre un pied à gros talon et milieu rigide, mieux adapté à la vie au sol. Avec l’apparition d’Homo – un million d’années plus tard d’après les fossiles d’H. habilis, mais vers 2,8 millions d’années d’après le premier fossile humain, la demi-mandibule de Ledi-Geraru – des orteils plus courts et une voûte plantaire élevée traduisent une adaptation encore plus poussée du pied à la marche au sol.

Après avoir étudié tous les squelettes fossiles de pied conservés dans les musées africains, nous sommes parvenus à une vision très différente. Au cours du développement de la bipédie terrestre chez nos premiers ancêtres, une série d’expérimentations évolutives a abouti à des formes de pieds hominines différentes. Dans l’intervalle de deux millions d’années étudié, nous avons identifié cinq formes de pieds différentes, probablement indicatrices de cinq façons différentes de marcher debout. Outre les pieds d’Ardipithecus ramidus (Ardi) et celui d’A. afarensis (Lucy), apparaissent trois pieds de formes singulières : le premier est celui d’un ardipithèque découvert à Gona, en Éthiopie, de sensiblement le même âge qu’A. ramidus ; le deuxième est celui de Little Foot, un hominine de 3,67 millions d’années découvert dans la grotte de Sterkfontein, en Afrique du Sud ; le troisième est un pied étonnamment primitif de 3,4 millions d’années provenant du site de Burtele, à Woranso-Mille, en Éthiopie. Ces cinq pieds présentent chacun un mélange différent de traits rappelant d’un côté les singes non humains, de l’autre les humains. Leur diversité est incompatible avec le modèle d’une évolution progressive du pied de singe vers le pied humain.

Nous verrons si la suite de nos recherches permettra d’écrire une sorte d’histoire de Cendrillon paléontologique : l’un de ces cinq pieds récemment découverts s’ajustera-t-il aux énigmatiques traces du site A de Laetoli ? Nous verrons en continuant à explorer les premières étapes de notre histoire évolutive.

La forte diversité des bipèdes

À cet égard, il est intéressant de constater que la diversité locomotrice ne s’arrête pas là. Prenons, par exemple, Australopithecus sediba, une forme d’Afrique australe d’environ 1,98 million d’années. Sa découverte fut aussi fortuite que celle du site A, entraînée par la bataille de bouses d’éléphant évoquée plus haut. Alors que dans la grotte de Malapa, située dans le berceau sud-africain de l’humanité, il explorait une zone fouillée par son père, le paléoanthropologue Lee Berger, Matthew Berger, 9 ans, trébucha littéralement sur un rocher contenant une clavicule et une mâchoire inférieure d’hominine. Dans les mois qui suivirent, l’équipe de Lee Berger mit au jour deux squelettes partiels d’une nouvelle espèce d’australopithèque : Australopithecus sediba. Peu après mon doctorat, j’eus le privilège d’étudier ses pieds et ses jambes, invité par Lee Berger.

Les formes des os que je découvris alors me stupéfièrent, tant elles étaient inattendues. Pour un hominine de cette époque, l’os du talon relevait trop de celui d’un singe et, sur les deux squelettes disponibles, le pied médian, la cheville, le genou, la hanche et le bas du dos avaient des caractéristiques étranges. Isolément, ces os auraient semblé bizarres. Ensemble, ils étaient simplement ceux d’un hominine ayant une façon particulière de marcher, semblable à celle des personnes dont la marche est affectée par un affaissement de la voûte plantaire, qui distribue trop de poids sur la partie médiane du pied. Chez nos contemporains, de tels « pieds plats » entraînent de nombreuses pathologies articulaires. Selon Lee Berger, moi-même et d’autres collègues, les os si particuliers d’A. sediba sont des solutions anatomiques à ces problèmes. Nous pensons que l’espèce A. sediba était adaptée à la marche avec des pieds plats. Pourquoi pareille adaptation ? Les épaules et les bras d’A. sediba nous indiquent que cet australopithèque grimpait aux arbres. Ses dents conservent de microscopiques traces de cellules végétales provenant de feuilles, de fruits et d’écorces, qui prouvent qu’A. sediba se nourrissait souvent dans les arbres. Sa façon de marcher traduit l’adaptation à la fois à la locomotion au sol et dans les arbres d’un hominine contemporain d’autres espèces déjà engagées depuis très longtemps dans des modes de vie terrestres.

Il y a deux millions d’années, A. sediba n’était pas le seul hominine d’Afrique australe. En 2020, l’équipe d’Andy Herries, de l’université La Trobe, en Australie, a annoncé la découverte de nouveaux fossiles dans les carrières de Drimolen – dans le berceau de l’humanité sud-africain. Ils émanent de deux autres hominines : Paranthropus robustus et H. Ergaster. Ainsi, trois espèces différentes d’hominines appartenant à trois genres différents – Homo, Paranthropus et Australopithecus – coexistaient dans la région de Drimolen.

Grâce au garçon du Turkana, un squelette partiel découvert dans les années 1980 le long de la rive occidentale du lac Turkana, au Kenya, nous savons qu’H. ergaster avait un corps presque identique à celui des humains d’aujourd’hui. Des empreintes de pas retrouvées sur la rive orientale du lac confirment que ces anciens humains marchaient comme nous. Quand H. ergaster – l’ancêtre probable de la lignée qui a conduit à H. sapiens – regardait autour de lui, il pouvait lui arriver d’apercevoir deux autres bipèdes appartenant aux genres Australopithecus et Paranthropus. Étant donné les formes des os de leurs pieds et de leurs jambes, je pense que ces hominines avaient des façons de marcher différentes.

Même après l’apparition d’espèces marchant d’une façon comparable à nous, moult types de marche debout ont continué à exister et à évoluer. Australopithecus sediba (à gauche) était adapté à la fois à la locomotion terrestre et à la locomotion arboricole ; pour sa part, le petit Homo floresiensis (à droite) avait des pieds larges et plats, ce qui l’obligeait à lever la jambe pour faire ses petits pas.

Cette diversité de façons de marcher a persisté même après l’extinction des australopithèques et des paranthropes. Il y a à peine 60 000 ans, alors qu’H. sapiens dominait déjà l’Ancien Monde, une petite espèce humaine, H. floresiensis, vivait sur l’île de Flores, en Indonésie, dotée de pieds plats relativement grands et de jambes courtes comportant de petites articulations. Je me demande si la démarche qui en résultait est imitée aujourd’hui par les utilisateurs de raquettes, qui doivent faire des pas courts et pousser fortement des genoux.

Ces façons de marcher manifestement différentes aidaient peut-être les anciens hominines à reconnaître qui était de leur espèce et qui ne l’était pas. Si la démarche révélait l’espèce, un hominine pouvait percevoir en l’observant s’il avait affaire à des amis, de la famille, ou plutôt à des étrangers, éventuellement hostiles. Cet indice pouvait peut-être éviter ou provoquer un conflit, illustrant qu’une façon de marcher représente bien plus qu’une manière de se déplacer d’un point A à un point B.

Les questions restant ouvertes

De nombreuses questions subsistent quant à l’évolution de la bipédie. Nous ignorons toujours pourquoi marcher debout au sol fut assez avantageux pour nos ancêtres et parents éteints pour être sélectionné. Les hypothèses abondent. En 1809, le naturaliste français Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829) émit l’idée que les humains auraient évolué vers la marche debout à force de regarder par-dessus de hautes herbes. Six décennies plus tard, Charles Darwin supposa de son côté que la marche sur deux jambes avait été sélectionnée parce qu’elle libérait les mains. Depuis, d’autres chercheurs ont proposé que ce fût le cas parce que la bipédie permettait de récolter et de transporter de la nourriture ou de patauger dans des eaux peu profondes. D’autres encore qu’elle fut adoptée comme un moyen énergétiquement efficace d’exploiter des ressources dispersées sur un territoire. Pour autant, il me semble que tous ces efforts visant à identifier « la » raison de l’évolution vers la bipédie sont vains. Je pense plutôt qu’il est possible – voire probable – qu’au début de l’évolution des hominines, la marche bipède a émergé à plusieurs reprises chez différents hominines vivant dans des environnements quelque peu différents à travers l’Afrique. La diversité des formes de pieds hominines constatée, datant du Pliocène, soutient ce scénario.

Le registre fossile des singes du Miocène (23 millions à 5,3 millions d’années), qui a précédé le Pliocène, met en évidence d’autres facettes inconnues de la question. Malheureusement, les paléontologues travaillant en Afrique peinent à trouver des fossiles de singes de cette période cruciale pendant laquelle les hominines ont divergé des autres hominidés. Heureusement, leurs collègues d’Europe ont découvert un registre tout à fait impressionnant de cette période en Espagne, en France, en Allemagne, en Grèce, en Italie, en Hongrie et en Turquie. À en juger par leurs mains, leurs bras, leur dos, leurs hanches et leurs jambes, ces singes européens ne marchaient pas sur leurs phalanges comme les chimpanzés. Certains d’entre eux auraient été capables de se déplacer sur deux jambes plus souvent et plus efficacement que les singes africains modernes. D’après la position dans l’arbre phylogénétique de ces anciens singes – par exemple de Danuvius guggenmosi d’Allemagne, vieux de 11,6 millions d’années, dont la découverte a été annoncée en 2019 –, il est même envisageable que le singe dont les ancêtres des humains, des chimpanzés et des gorilles se sont séparés n’ait pas marché en s’appuyant sur les articulations de ses mains, mais ait utilisé la bipédie assistée par la main pour « marcher » dans les arbres, ce qui l’aurait redressé. Dans ce cas, l’adaptation à la marche debout, qui définit les hominines, ne serait pas la bipédie en soi, mais la bipédie au sol. Si d’autres fossiles confirment cette hypothèse, la première bipédie terrestre – encore très rudimentaire – pourrait ne pas avoir été une nouvelle forme de locomotion, mais l’utilisation au sol d’une adaptation acquise dans les arbres d’ancêtres arboricoles descendant de plus en plus souvent à terre.

Cette idée est controversée et doit être mieux testée. Le problème est que les paléoanthropologues n’ont pas encore découvert en Afrique de squelettes fossiles de pieds ou de jambes datant d’il y a entre 12 millions et 7 millions d’années, c’est-à-dire de la période clé pendant laquelle les lignées qui allaient conduire aux humains, aux chimpanzés et aux gorilles ont commencé à diverger. Nous nous appuyons sur l’anatomie des anciens singes d’Europe pour combler cette lacune. D’une certaine manière, cela revient à essayer de savoir à quoi ressemblait votre arrière-grand-mère en étudiant des lambeaux de photographies en noir et blanc de parents éloignés du XIXe siècle. Ce genre de données vous fournira quelques indices, mais difficilement son portrait complet. Nous verrons si cette hypothèse se confirme dans les décennies à venir, au fur et à mesure que d’autres fossiles seront découverts sur les sites du pourtour méditerranéen et d’Afrique. Pour l’instant, cependant, les débuts de la bipédie restent énigmatiques.

Quelle qu’en soit la solution, il est clair qu’une fois que nos ancêtres ont marché débout, ils ont continué à le faire… jusqu’à aujourd’hui. Au cours de sa vie, une personne non handicapée fait en moyenne environ 150 millions de pas, soit assez pour faire trois fois le tour de la Terre. Nous flânons, marchons à grandes enjambées, à pas de loup, en faisant du surplace ou en traînant les pieds, sur leur pointe ou d’un pas pesant, en trébuchant, en nous pavanant ou en paradant… Avant de juger quelqu’un, on nous demande de « marcher un mille dans ses chaussures ». Les grands hommes marchent sur l’eau et les génies sont des encyclopédies… ambulantes. Malgré sa présence constante dans nos pensées, nous autres humains pensons peu à la marche. Les fossiles de pied, cependant, révèlent à quel point elle est tout sauf ordinaire. Il s’agit d’un processus évolutif complexe et alambiqué, qui commençant par de premiers pas maladroits de singes dans les forêts miocènes a lancé les hominines autour du monde et au-delà.

Source : Pour la Science du 07/12/2022