Les premiers humains se seraient-ils reproduits avec une espèce "fantôme" ?

Entre migrations, métissages et changements climatiques, notre évolution est une histoire complexe. Selon une nouvelle étude, la diversité génétique d'Homo sapiens serait encore plus ancienne que l'expansion humaine en dehors de l'Afrique.

L’histoire de l’évolution de notre espèce est complexe. Les populations humaines anciennes se sont développées, ont migré et se sont rencontrées, diversifiées, et parfois mélangées. Démêler ce nœud historique constitue ainsi un défi majeur pour les scientifiques. Cependant, au cours des dernières décennies, ces derniers sont parvenus à parfaire les modèles visant à utiliser les variations génétiques observées chez les individus d’aujourd’hui afin d’obtenir un aperçu de notre lointain passé.

Pour ce faire, ils ont toutefois dû faire face à un problème : certaines différences génétiques entre les populations semblent incroyablement anciennes, encore plus anciennes que la date à laquelle nos ancêtres communs se seraient divisés pour créer ces différentes populations. En se basant sur des découvertes antérieures indiquant qu’Homo sapiens se serait reproduit avec des Néandertaliens et des Dénisoviens en Eurasie, certains scientifiques ont suggéré que ces variations génétiques anciennes pourraient s’expliquer par des métissages occasionnels entre les humains anciens du continent africain et une autre espèce humaine.

À ce jour, aucune preuve physique soutenant l’existence de ces hominidés « fantômes » n’a toutefois été retrouvée : il n’y a pas de fossiles, et encore moins d’ADN. De nouvelles recherches, publiées dans la revue Nature, proposent donc une tout autre explication.

En se basant sur ce que nous savons de la vitesse à laquelle notre ADN change d’une génération à l’autre, il est possible d’estimer à quelle période les ancêtres communs des populations porteuses de variations génétiques spécifiques présentaient encore les mêmes gènes, avant de se séparer. Jusqu’à présent, les modèles d’évolution génétique de notre espèce voyaient les populations ancestrales comme le tronc solide d’un arbre généalogique qui se serait divisé pour créer des branches de populations distinctes : selon cette hypothèse, les individus qui composaient le tronc étaient donc génétiquement similaires les uns aux autres, tandis que ceux des différentes branches étaient presque entièrement séparés.

En modélisant d’autres scénarios, la nouvelle étude suggère que les individus de ce tronc n’étaient peut-être pas aussi unis que nous le pensions.

« Dans notre modèle informatique, lorsque nous supposons que la population du tronc n’était pas aussi fixe, mais que certains groupes se séparaient occasionnellement, puis refusionnaient par la suite, la correspondance que nous obtenons avec la variation génétique que nous observons dans les populations humaines actuelles est bien plus solide », décrit Aaron Ragsdale, généticien des populations de l’Université du Wisconsin-Madison et auteur principal de la nouvelle étude.

Des indices géologiques pourraient contribuer à expliquer ce qui a pu éloigner ou rapprocher les anciens groupes d’Homo sapiens. « Au cours de la période qui nous intéresse, il y a environ 1 million à 100 000 ans, nous savons que certains changements climatiques, tels que des ères glaciaires, ont entraîné une expansion ou une divergence des populations vers de nouvelles régions du monde, mais aussi causé une contraction ou un métissage avec d’autres populations », explique Brenna Henn, généticienne à l’Université de Californie à Davis et co-autrice de l’étude.

En partant du principe que davantage d’échanges ont eu lieu entre les ancêtres d’Homo sapiens, le modèle parvient à expliquer « ces différences très anciennes que les modèles précédents avaient du mal à expliquer sans invoquer des [populations] fantômes », révèle Ragsdale.

De nouvelles informations génétiques

Ce nouveau modèle a permis de mettre en lumière un événement qui s’est produit il y a environ 120 000 ans, à la fin d’une ère glaciaire qui a provoqué une transition de conditions froides et arides vers des conditions chaudes et humides dans certaines régions de l’Afrique. L’élévation du niveau de la mer pourrait avoir poussé les populations vers l’intérieur du continent.

« À cette époque, nous constatons que deux branches de l’arbre généalogique humain ont fusionné et sont devenues les ancêtres des Khoïsans actuels, des groupes apparentés mais culturellement distincts qui se limitent aujourd’hui à l’Afrique australe et présentent la plus grande diversité génétique de la planète », explique Henn.

Cette analyse est la première à inclure des données génétiques provenant de dizaines de Namas, un peuple pastoral khoïsan de Namibie avec lequel Henn travaille depuis des années pour reconstituer son histoire unique. « C’est drôle, lorsque je parle à certains participants et que je leur révèle que nous avons découvert qu’ils présentent la plus grande diversité génétique du monde et qu’ils ont probablement été isolés en Afrique australe pendant plusieurs milliers d’années, ils me regardent et me répondent qu’ils le savent déjà », se souvient-elle.

De même, nombre de Namas n’ont pas été surpris d’apprendre qu’environ 15 % de leur génome actuel provenait d’ancêtres européens, car les relations familiales qui en sont à l’origine sont souvent très récentes. « Le plus surprenant, c’est qu’ils ont également des ancêtres d’Afrique de l’Est datant d’il y a environ 2 000 ans. Nous travaillons actuellement avec les Namas à la création d’une exposition sur ce sujet pour le parc transfrontalier du ǀAi-ǀAis/Richtersveld. »

Selon le modèle, une deuxième fusion aurait eu lieu entre deux branches il y a environ 100 000 ans, donnant ainsi naissance aux ancêtres des Africains de l’Ouest et de l’Est, dont certains descendants se seraient ensuite dispersés en dehors de l’Afrique et auraient peuplé les autres continents.

« C’est cohérent avec les idées récentes de la paléoanthropologie selon lesquelles l’ascendance du groupe d’Homo sapiens qui a quitté l’Afrique se composerait de plusieurs populations africaines », explique Henn. « Cela montre également que nous devrions être plus précis, car parler d’ascendance africaine ne suffit pas. La diversité est incroyable. »

Les nouvelles recherches soutiennent l’idée selon laquelle « notre espèce aurait de nombreuses origines en Afrique, et nos ancêtres ne seraient pas le fruit d’une seule population, mais bien de plusieurs », avance la paléoanthropologue Eleanor Scerri, de l’Institut Max-Planck de géoanthropologie en Allemagne, qui n’était pas impliquée dans la nouvelle étude.

La complexité de l'évolution humaine

Le nouveau modèle pourrait également transformer une interprétation des fossiles surprenants présentant un mélange de caractéristiques anciennes et modernes ont pu être découverts dans différentes régions africaines, ce qui a pu être interprété par les scientifiques comme la preuve d’un métissage avec une ou plusieurs « populations fantômes ». Le nouveau modèle pourrait cependant bouleverser cette interprétation. Par exemple, un crâne trouvé en 1921 près de la ville de Kabwe au Zimbabwe présentait une boîte crânienne particulièrement large pour un fossile aussi ancien, alors que d’autres caractéristiques, telles que ses lourdes arcades sourcilières et son visage large, semblaient plus adaptées aux caractéristiques de cette époque. Les restes d’un crâne découverts en 1965 près d’Iwo Eleru au Nigeria présentaient quant à eux de petites arcades sourcilières et laissaient imaginer un cerveau d’une taille similaire à celle de nos cerveaux modernes, alors que la forme longue et basse de la boîte crânienne était plus caractéristique des anciens humains.

Le nouveau modèle « vient encore diminuer la probabilité que les populations auxquelles appartenaient ces spécimens aient contribué à engendrer la lignée survivante d’Homo sapiens », explique le paléoanthropologue Chris Stringer, du Muséum d’histoire naturelle de Londres, qui a contribué à la description des deux fossiles. « Si un mélange a en effet eu lieu plus tôt, alors toutes les traces ont dû disparaître. »

Pour la paléoanthropologue Jessica Thompson, de l’Université de Yale, qui ne faisait pas partie de l’équipe chargée de l’étude, il serait intéressant d’inclure les ADN anciens découverts récemment en Afrique dans les modèles. Les ADN de six individus de Tanzanie, du Malawi et du Zimbabwe, qui dataient de 5 000 à 20 000 ans et couvraient l’ensemble de leur génome, ont par exemple été séquencés récemment. Ils pourraient aider à dresser un tableau plus détaillé de l’histoire de l’évolution humaine. « Il est possible que les personnes qui vivent aujourd’hui soient très différentes de celles qui vivaient au même endroit il y a bien longtemps », propose Thompson.

Ragsdale et Henn reconnaissent qu’il serait intéressant d’intégrer ces ADN dans leur analyse, mais ajoutent que ces derniers sont encore très rares et ne couvrent à ce jour que la partie la plus récente de la période qui les intéresse. Découvrir de l’ADN encore plus ancien « nous permettrait d’identifier certains lieux, ce que nos données actuelles ne nous permettent pas de faire », décrit Ragsdale. Une telle trouvaille « nous apporterait sans aucun doute plus de détails, mais je ne suis pas sûr que cela changerait vraiment la situation dans sa globalité. »

Ces nouvelles recherches présentent une image complexe des origines de notre espèce, qui suggère que les premiers individus Homo sapiens ne se seraient pas limités à une unique région ou population, et que les variations génétiques qui existent encore aujourd’hui pourraient avoir vu le jour très tôt dans l’évolution. Il est « assez difficile de s’y retrouver », admet Ragsdale.

Cette situation est courante en science : alors que notre compréhension s’améliore, les théories simples s’estompent et sont remplacées par une complexité croissante. L’Homo sapiens se montrera-t-il assez intelligent pour élucider entièrement le mystère de sa propre origine ?

Source : National Geographic du 24/05/2023

Homo sapiens a fait une « pause » de 30 000 ans qui a changé à jamais notre génome !

Une nouvelle étude suggère qu'Homo sapiens aurait fait une pause de 30 000 ans dans la péninsule arabique lors de sa dispersion hors d'Afrique. Ce temps a permis à nos ancêtre de s'adapter au climat froid des terres septentrionales.

S'il est à peu près établi que l'Homme moderne (Homo sapiens) est apparu en Afrique il y a plus de 200 000 ans, la façon dont il s'est essaimé à travers le monde contient encore de nombreuses zones d'ombre. Il est communément admis que cette dispersion s’est produite il y a environ 60 000 à 50 000 ans sur le continent eurasiatique. Cette grande histoire migratoire vers le nord semble cependant avoir été entrecoupée d'arrêts en cours de route.

Les différentes migrations hors d'Afrique. Celle d'Homo sapiens (l'Homme moderne) est en rouge.

Une nouvelle étude publiée dans PNAS révèle en effet que les communautés d'Homo sapiens n'auraient pas rejoint l'Eurasie directement. Au cours de leur migration, elles se seraient arrêtées au niveau de la péninsule arabique pour une longue, très longue période de plus de 30 000 ans, avant de poursuivre leur colonisation des territoires situés plus au nord. Cette « pause » aurait permis à ces êtres humains de s'adapter graduellement à des conditions climatiques plus froides, leur donnant les capacités de survivre par la suite dans les régions plus septentrionales. Or, ces adaptations physiques sont toujours visibles dans notre héritage génétique. C'est ce qu'ont découvert des chercheurs de l'Australian Center for Ancient DNA de l'université d'Adélaïde (Australie). La plupart de ces changements génétiques seraient d'ailleurs associés aujourd'hui à des maladies comme l'obésité, le diabète et les désordres cardiovasculaires.

Une histoire inscrite dans notre génome

Il est intéressant de noter à quel point le premier séquençage complet du génome humain en l'an 2000 a ouvert la voie à un nombre phénoménal d'études et d'avancées scientifiques, tant dans le domaine de la médecine que dans l'histoire de l'Humanité. Car les grandes étapes de notre passé peuvent se lire dans nos gènes.

Comme tous les organismes sur Terre, l'être humain a en effet subi de nombreuses évolutions face aux contraintes imposées par son environnement de vie. Cette formidable capacité d'adaptation est d'ailleurs ce qui aurait permis à l'Homme moderne de coloniser l'ensemble du globe, en supplantant toutes les autres espèces d'hominidés.

Certains événements du passé semblent ainsi avoir notablement influencé le génome humain par le biais d'une sélection naturelle drastique. Pourtant, il n'est pas évident aujourd'hui de retrouver les traces de ces changements, le mélange des populations, notamment, ayant tendance à effacer cette signature génétique.

Une halte dans la péninsule arabique

Les scientifiques ont cependant réussi à identifier 57 régions du génome correspondant à une évolution génétique ayant été bénéfique aux anciens groupes humains. L'étude révèle ainsi qu'une phase d'adaptation majeure est survenue avant le grand dispersement en Eurasie il y a 60 000 à 50 000 ans. Cette phase aurait duré pas moins de 30 000 ans. Surnommée la « pause arabe », elle est mise en évidence à la fois par des critères génétiques, mais également archéologiques et climatiques qui suggèrent que nos ancêtres se sont arrêtés dans leur montée vers le nord dans les alentours de la péninsule arabique, le temps de s'adapter à un climat plus froid. Les adaptations génétiques gagnées durant cette période seraient ainsi reliées à la capacité de stockage de la graisse, au développement nerveux, à la physiologie de la peau et au développement de minuscules fibres (des « cils ») dans nos voies respiratoires. Ces changements auraient été conduits en réponse à un climat froid et sec régnant sur la péninsule arabique entre 80 000 et 50 000 ans.

Il est intéressant de voir que dans notre monde moderne, largement modelé par nos soins, ces adaptations alors bénéfiques il y a 50 000 ans sont aujourd'hui sources de maladies !

En dehors du fait que ces résultats permettent de mieux comprendre l'histoire des migrations humaines, l'identification de ces changements génétiques pourrait permettre de développer de nouvelles approches thérapeutiques et préventives pour les populations actuelles.

Source : Futura du 20/05/2023

Une espèce humaine disparue a marché à cet endroit avec des mammifères géants il y a 300 000 ans en Allemagne

Une scène de vie il y a 300 000 ans. Voilà la découverte majeure faite par des scientifiques sur un site paléolithique allemand. Un tableau qui se dévoile sous la forme de traces de pas imprimées dans la boue d’un ancien lac. Des traces d’éléphants, de rhinocéros, mais surtout d’une petite famille d’Hommes de Heidelberg.

Imaginez... Un vaste paysage d'Europe du nord, couvert d'une forêt de bouleaux et de pins, au sein de laquelle se nichent quelques petits lacs. Sur les berges boueuses de l'un d'entre eux se trouvent une horde d'éléphants ainsi que quelques rhinocéros et ongulés. Certains se baignent, d'autres se désaltèrent. Et au milieu de tout cela, un petit groupe humain. Une famille, en y regardant de plus près, qui arpente elle aussi les bords de ce lac, laissant derrière elle de profondes empreintes de pieds dans la boue épaisse. Où va-t-elle ? Cela, personne ne le sait, et personne ne le saura jamais.

Si cette scène peut paraitre fantaisiste, elle a pourtant bien existé. Un jour, il y a environ 300 000 ans, sur cette terre qui appartient aujourd'hui à la Basse-Saxe allemande. Cette image du passé, qui témoigne avec une étonnante précision de cet écosystème du Paléolithique, nous est parvenue sous la forme d'empreintes figées à jamais dans la boue de ce petit lac.

Les plus anciennes traces humaines découvertes en Allemagne

C'est ainsi une découverte majeure qui a été réalisée sur le site de Schöningen, dans le nord-ouest de l'Allemagne. De nombreuses empreintes de pas fossilisées ont en effet été découvertes sur ce site paléolithique déjà renommé. Des empreintes d'animaux, mais également d'humains. Leur étude approfondie, et surtout leur datation à 300 000 ans, a permis d'attribuer ces dernières à une famille d'Hommes de Heidelberg, une espèce du genre Homo depuis longtemps disparue et considérée comme l'ancêtre probable de Néandertal et de l’Homme de Denisova. Ces traces humaines seraient d'ailleurs les plus anciennes jamais trouvées en Allemagne.

Les empreintes ne sont pas les seuls indices ayant permis de reconstituer ce tableau. C'est en effet tout un ensemble d'analyses sédimentologiques, paléontologiques et paléobotaniques qui ont aidé les scientifiques à déterminer la faune et la flore ayant occupé cette région d'Europe il y a 300 000 ans. Les traces de pieds ont, quant à elles, permis de caractériser plus précisément le petit groupe humain ayant arpenté les berges de ce lac peu profond. Trois traces ont été en effet identifiées. Deux d'entre elles appartiendraient à de jeunes individus. La troisième serait celle d'un adulte. Pour les scientifiques, il s'agirait donc d'une excursion en famille plutôt qu'une sortie de chasse.

Des traces d’éléphants de 55 centimètres de long aux côtés des empreintes humaines

Que faisaient-ils là ? Les réponses à cette question resteront à tout jamais du domaine de la supposition mais les scientifiques suggèrent qu'ils auraient pu être en quête de nourriture, les bords du lac regorgeant de plantes, de fruits, de jeunes pousses et de champignons. D'autres sites datant du début et du milieu du Pléistocène où des empreintes de pas ont été retrouvées appuient l'idée que les homininés de cette époque s'installaient fréquemment à proximité de tels petits lacs peu profonds.

La découverte de Schöningen, dont les résultats ont été publiés dans la revue Quaternary Science Reviews, permettent d'entrapercevoir un fragment de ce qu'a pu être la vie d'une famille d'Hommes de Heidelberg. Les informations collectées permettent de mieux comprendre le comportement social et la composition de ces groupes d'homininés, de même que les interactions qu'ils ont pu avoir avec les autres mammifères vivant dans le même environnement, notamment les éléphants. Les traces retrouvées sont d'ailleurs impressionnantes : avec une longueur de 55 centimètres, elles correspondent au Palaeoloxodon antiquus, qui est supposé être le plus gros animal terrestre de l'époque. Pour la première fois en Europe, les traces d'un rhinocéros (Stephanorhinus kirchbergensis ou Stephanorhinus hemitoechus) ont également été identifiées.

Source : Futura Science du 20/05/2023

Incroyable découverte d'ADN humain sur un bijou porté il y a 20 000 ans !

C'est une découverte probablement majeure de 2023, celle d'un ADN intact préhistorique qui a été isolé sur un bijou fabriqué il y a 20 000 ans. Trouvé en Sibérie au sein de la fameuse grotte de Denisova, le pendentif fabriqué à partir d'une dent de wapiti a été étudié grâce à des méthodes poussées et non destructrices. Une première en paléogénétique.

En découvrant un ADN préhistorique sur un pendentif en dent de wapiti, une équipe de recherche internationale dirigée par l'Institut Max-Planck d'anthropologie évolutive de Leipzig, en Allemagne, a fait un pas de géant dans l'étude de nos ancêtres. Les dents utilisées comme des bijoux, par exemple, sont d'excellents supports pour tenter de récupérer le précieux ADN. En effet, non seulement les bijoux peuvent être portés à même la peau, mais leur matière poreuse est idéale pour emprisonner des fluides corporels, même vieux de 20 000 ans. Une découverte issue d'un article publié dans la revue Nature.

Une fouille minutieuse

Comme dans le cadre médico-légal, la contamination d'un environnement ou d'objets peut être très rapide sans précautions. Pour tenter leur expérience, les scientifiques ont choisi de sélectionner un ensemble d'objets en cours de fouilles afin de limiter les contaminations, tout en portant des gants et des masques pour réduire le risque. En sélectionnant des bijoux par exemple au contact de la peau, la probabilité qu'ils aient capturé de la sueur s'avère plus élevée. Cette précaution a été prise par les chercheurs en amont de leurs tests.

Isoler pour ne pas détruire

La peur principale de l'extraction de données sensibles sur des objets archéologiques est de détruire lesdits objets. Ainsi, les scientifiques se sont penchés sur des méthodes non destructives. En plongeant la dent de wapiti percée dans une solution avec du phosphate et à température contrôlée, ils ont pu contrôler la libération de l'ADN pris dans l'artefact sans le détruire. Ce qui est un pas majeur et encourageant pour de futures études, à condition de limiter les contaminations lors des fouilles. Des extractions ADN plus complexe sur des outils en pierre par exemple.

Une femme préhistorique

Les premiers résultats de cet ADN ont donné une datation entre 19 000 et 25 000 ans. Le pendentif aurait été fabriqué et/ou porté par une femme dont la génétique se rapproche des peuples contemporains qui vivent actuellement à l'est de la Sibérie. C'est une avancée importante que de pouvoir relier un individu si ancien avec un objet de son quotidien. Si cette méthode peut être reproduite sur divers objets du quotidien des hommes et femmes préhistoriques, cela permettrait d'avoir des éléments plus tangibles sur la répartition genrée des tâches par exemple (avec prudence), mais aussi sur l'âge et le genre des personnes utilisant certains objets retrouvés lors de fouilles.

Avec de telles avancées, l'étude des populations anciennes promet de belles avancées et découvertes pour des périodes où les interprétations sont nombreuses et parfois orientées.

Source : Futura du 10/05/2023