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jeudi 25 mai 2023

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

dimanche 23 avril 2023

Julia Galway‐Witham James Cole Chris Stringer

date : 2023

Chris Stringer

Figure showing the main hominin lineages_species that we recognise during the last one million years

date : 2023

samedi 13 février 2021

Origine africaine de l'Homme moderne

En paléoanthropologie, l'origine africaine de l'Homme moderne est la théorie la plus communément admise pour décrire l'origine des populations humaines actuelles. Cette théorie porte aussi l'appellation anglaise Out of Africa II (deuxième sortie d'Afrique), pour la différencier de Out of Africa I, expression qui renvoie aux premières migrations des hominines hors d'Afrique au cours du Paléolithique inférieur et au début du Paléolithique moyen. Dans les milieux scientifiques elle porte aussi les noms d'« hypothèse d'une origine unique récente » (OUR), « hypothèse du remplacement » (HR), ou modèle de l'« origine africaine récente » (OAR).

Homo sapiens, apparu en Afrique, aurait évolué vers l'Homme moderne sur ce continent pendant une période allant d'environ 300 000 à 60 000 ans avant le présent. Les études génétiques indiquent que l'Homme moderne aurait ensuite quitté l'Afrique il y a entre 60 000 et 50 000 ans, et se serait répandu sur tous les continents en remplaçant les espèces humaines antérieures, comme l'Homme de Néandertal en Europe et l'Homme de Denisova en Asie, avec des épisodes d'hybridation limitée entre espèces.

Origine de l'homme moderne : monogénisme vs. polygénisme

Avec l'essor de l'anthropologie au début du XIXe siècle, un débat virulent opposa les tenants du monogénisme comme Johann Friedrich Blumenbach et James Cowles Pritchard, pour qui les différentes races humaines sont des variétés partageant une ascendance commune, et ceux du polygénisme tels que Louis Agassiz et Josiah C. Nott, qui soutenaient que les races humaines sont des espèces distinctes ou se sont développées comme espèces distinctes par transmutation à partir de singes, sans avoir d'ancêtres communs.

Vers le milieu du XXe siècle, de nombreux anthropologues s'étaient ralliés à la théorie du monogénisme, mais les partisans du polygénisme, comme Carleton Coon, demeuraient influents. Ce dernier émit en 1962 l'hypothèse d'une évolution indépendante et séparée d’Homo erectus vers Homo sapiens sur chacun des cinq continents.

Le polygénisme a ensuite cédé la place dans les années 1980 à la théorie de l'origine multirégionale de l'homme moderne, une version intermédiaire dans laquelle les cinq branches d'Homo erectus échangent des gènes tout au long de leur évolution avant de parvenir au stade final Homo sapiens.

Le développement de la génétique des populations dans les années 1980 et 1990 a permis de montrer l'origine commune et récente de toute l'humanité actuelle, avec un enracinement sur le continent africain, replaçant le monogénisme comme théorie centrale et quasi-consensuelle de l'origine de l'Homme moderne.

Premiers Homo sapiens

Homo sapiens est apparu en Afrique il y a au moins 300 000 ans, d'après les fossiles les plus anciens connus à ce jour, trouvés à Djebel Irhoud, au Maroc, et publiés en 2017 par Jean-Jacques Hublin. Homo sapiens aurait colonisé tout le continent avant de migrer hors d'Afrique.

Dans sa publication de 2017, Jean-Jacques Hublin défend l'idée d'une émergence d'Homo sapiens à l'échelle de l'ensemble du continent africain, selon une sorte de modèle multirégional limité à l'Afrique. Selon lui, l'arbre phylogénétique de l'humanité est un « arbre dont il manque de nombreuses branches » et la surreprésentation de certaines régions et périodes serait due avant tout à l'abondance de fossiles en Afrique orientale, région dont les conditions ont été propices à la conservation des ossements.

Le passage de l'industrie lithique acheuléenne aux industries dites de mode 3, qui s'est produit en Afrique à partir d'environ 400 000 ans avant le présent, témoignerait peut-être de la transition entre des formes humaines archaïques et les premiers Homo sapiens.

Fossiles d'Homo sapiens découverts en Afrique et datés de plus de 100 000 ans (non exhaustif)

  • Homme de Djebel Irhoud : 300 ka, Maroc
  • Homme de Florisbad : 260 ka, Afrique du Sud
  • Homme d'Eliye Springs : 200 à 300 ka, Kenya
  • Homme de Ngaloba (LH 18) : au moins 200 ka, Tanzanie
  • Homme de Kibish : 195 ka, Éthiopie
  • Homme de Guomde : plus de 180 ka, Kenya
  • Homme de Herto : 157 ka, Éthiopie
  • Homme de Singa : au moins 133 ka, Soudan

En 2019, une étude des paléoanthropologues français Aurélien Mounier (CNRS-MNHN) et argentine Marta Mirazón Larh (université de Cambridge), publiée dans la revue Nature, a recherché, parmi les plus anciens fossiles africains connus attribués à l'espèce Homo sapiens, lesquels préfiguraient le mieux la morphologie finalement acquise par l'Homme moderne. Ayant analysé de nombreux crânes d'hommes modernes, issus des différentes populations de la planète, cette étude propose une morphologie virtuelle du dernier ancêtre commun de l'humanité actuelle, et la compare, en morphométrie 3D, aux 5 crânes africains les plus complets datés d'au moins 200 000 ans : Irhoud 1 (Maroc), Florisbad (Afrique du Sud), Eliye Springs (Kenya), Omo Kibish 2 (Éthiopie), et LH 18 (Tanzanie). Le crâne de Florisbad est jugé le plus proche de notre ancêtre virtuel, devant celui d'Eliye Springs. Les trois autres crânes fossiles représenteraient des stades plus archaïques de l'espèce Homo sapiens.

Dans une synthèse publiée en 2016, le paléoanthropologue anglais Christopher Brian Stringer, du Musée d'histoire naturelle de Londres, rappelle l'existence, dans plusieurs régions d'Afrique, de fossiles humains récents qui ne sont peut-être pas attribuables à l'espèce Homo sapiens. Les fossiles d'Iwo Eleru (14 ka, Nigeria), de Lukenya Hill (22 ka, Kenya), et du lac Eyasi (7 fragments de crâne, environ 110 ka, Tanzanie), pourraient témoigner de l'existence de populations reliques en Afrique, tout comme l'Homme de Kabwe (environ 250 ka, Zambie), un peu plus ancien, holotype de l'espèce Homo rhodesiensis.

Ces deux études soulignent la grande diversité des morphologies relevées sur les différents fossiles africains datés sur une période allant du Pléistocène moyen tardif jusqu'au Pléistocène supérieur, ce qui pourrait refléter la coexistence de populations ou d'espèces morphologiquement distinctes en Afrique tout au long de cette période. Le modèle d'évolution applicable au Paléolithique moyen africain resterait alors un buissonnement évolutif, ce qui contredirait la théorie de l'origine multirégionale de l'homme moderne à l'échelle du continent, telle que proposée par Jean-Jacques Hublin, si on donne à cette théorie le sens qu'elle a à l'échelle de la planète.

Il est aussi possible d'envisager cette théorie sous une version intermédiaire, consistant à imaginer un chemin évolutif se déroulant successivement dans plusieurs régions d'Afrique, avec de possibles apports génétiques de populations plus archaïques le long du chemin. Dans cette vision, l'Homme moderne n'émergerait pas d'un foyer régional unique, mais par accrétion successive de caractères acquis à différents moments et dans différentes régions du continent. Ce chemin évolutif laisserait derrière lui différentes populations ou espèces humaines archaïques ayant coexisté un certain temps avec la lignée pionnière, avant de finalement s'éteindre peu avant ou durant le Pléistocène supérieur.

Premières sorties d'Afrique

Un fragment de calotte crânienne fossile, noté Apidima 1, fut découvert en 1978 dans la Grotte d'Apidima, située dans le sud du Péloponnèse, en Grèce. Grâce à l'imagerie virtuelle par tomodensitométrie, l'analyse du fossile en morphométrie 3D, soulignant notamment la rondeur de l'os occipital et l'absence de fosse sus-iniaque, a permis en 2019 de l'attribuer à Homo sapiens, avec une datation de 210 000 ans (datation par l'uranium-thorium). Cette datation reculerait de quelque 160 000 ans l'âge de l'arrivée des premiers Homo sapiens en Europe.

Homo sapiens n'a pas pu à l'époque se maintenir en Europe où il a probablement été supplanté par l'Homme de Néandertal, mieux adapté au froid des cycles glaciaires successifs, avant que l'Homme de Cro-Magnon réussisse bien plus tard son implantation, à partir de 48 000 ans avant le présent.

Le second plus ancien fossile d'Homo sapiens trouvé hors d'Afrique, un demi-maxillaire avec ses huit dents, a été découvert en 2002 dans la grotte de Misliya, en Israël. Il a été daté en 2018 d'environ 185 000 ans. Des fossiles d'Homo sapiens avaient été mis au jour en Israël dès les années 1930, dans la grotte d'Es Skhul, datés d'environ 118 000 ans, et dans la grotte de Qafzeh, datés d'environ 92 000 ans. Sur les deux sites, les individus exhumés ont bénéficié de sépultures.

Ces premiers Homo sapiens trouvés hors d'Afrique n'auraient pas contribué au patrimoine génétique de l'humanité actuelle. Ils auraient profité d'une période interglaciaire pour s'étendre en dehors de l'Afrique, avant que le retour ultérieur d'une phase glaciaire conduise peut-être à leur retrait d'Eurasie, au profit de Néandertaliens venus du Nord.

Fossiles d'Homo sapiens découverts hors d'Afrique et datés de plus de 80 000 ans (non exhaustif)

  • Apidima 1 : 210 ka, Grèce
  • Homme de Misliya : 185 ka, Israël
  • Homme de Skhul : 118 ka, Israël
  • Homme de Zhiren : 110 ka, Chine
  • Homme de Qafzeh : 92 ka, Israël
  • Homme de Fuyan : au moins 80 ka, Chine

Néanmoins, les études de paléogénétique ont montré que les fondateurs de toutes les populations vivantes non africaines se sont étendues à partir de l'Afrique il y a environ entre 65 000 à 45 000 ans. Ce modèle de « dispersion tardive » avait été remis en question par la découverte d'humains anatomiquement modernes (AMH) isolés dans des grottes du sud de la Chine suggérée dès vers 120 000 ans. Une équipe de chercheurs a évalué l'âge des premiers fossiles d'AMH provenant de cinq grottes de cette région à l'aide d'une analyse ADN ancienne et d'une stratégie de datation géologique à plusieurs méthodes. Ceux-ci constatent que les fossiles étaient beaucoup plus jeunes que ce qui avait été suggéré précédemment, certains vestiges datant de l'Holocène en raison de l'histoire complexe des dépôts dans ces grottes subtropicales. Selon ces chercheurs, les preuves actuelles montrent que les AMH se sont installés dans le sud de la Chine dans le délai fixé par des données moléculaires inférieures entre 50 000 à 45 000 ans et pas plus tôt.

Dernière sortie d'Afrique

Il y a quelque 60 000 ans, un groupe de porteurs de l'haplogroupe mitochondrial L3 aurait migré d'Afrique orientale vers le Moyen-Orient.

Aujourd'hui le détroit de Bab-el-Mandeb, dans la mer Rouge, fait environ 20 kilomètres de largeur. Il y a 60 000 ans, lorsque le niveau de la mer était 70 mètres plus bas qu'aujourd'hui, il était beaucoup plus étroit. Bien que les détroits n'aient jamais été complètement fermés, il est possible qu'il y ait eu des iles qui pouvaient être atteintes avec de simples radeaux. Des tertres de coquilles datés de 125 000 ans ont été trouvés en Érythrée, indiquant que le régime alimentaire des premiers hommes incluait des fruits de mer obtenus par ramassage sur le rivage.

Certains chercheurs pensent que seules quelques personnes ont quitté l'Afrique dans le cadre d'une unique migration et qu'elles ont peuplé le reste du monde. Seul un petit groupe de près de 150 personnes aurait franchi la mer Rouge. C'est pourquoi, de tous les lignages présents en Afrique, seules les filles d'un seul lignage, L3, sont présentes hors d'Afrique. S'il y avait eu plusieurs migrations, on trouverait plus d'un lignage africain hors d'Afrique. Les filles du L3, les lignages M et N, sont peu fréquentes en Afrique subsaharienne (l'haplogroupe M1 est très ancien et diversifié en Afrique du Nord et en Afrique du Nord-Est) et semblent y être arrivées récemment. Une explication possible est que ces mutations se sont produites en Afrique de l'Est peu avant l'exode et, par effet fondateur, sont devenues les haplogroupes dominants après la sortie d'Afrique. Les mutations ont aussi pu se produire peu après la sortie d'Afrique.

D'autres chercheurs ont proposé un modèle de dispersion double selon lequel il y aurait eu deux sorties d'Afrique, dont l'une par la mer Rouge, qui se serait dirigée vers l'Inde en traversant les régions côtières (la route de la Côte), et qui serait représentée par l'Haplogroupe M. La seconde impliquerait un autre groupe, porteur de l'haplogroupe N, qui aurait suivi le Nil à partir de l'Afrique de l'Est, se dirigeant vers le nord et gagnant le Levant à travers le Sinaï. Puis, ce groupe se serait séparé dans plusieurs directions, certains allant en Europe et d'autres se dirigeant vers l'est, en Asie. Cette hypothèse tente d'expliquer pourquoi l'haplogroupe N est prédominant en Europe et pourquoi l'haplogroupe M y est absent. Cependant, une population de pionniers européens qui, initialement, possédait à la fois les haplogroupes M et N pourrait avoir perdu l'haplogroupe M en raison d'une dérive génétique accélérée par un éventuel goulet d'étranglement de population.

Les preuves d'une migration vers l'est par la côte d'Arabie ont pu être en partie détruites par la montée du niveau de la mer pendant l'Holocène.

Une calotte crânienne fossile d'Homo sapiens, notée Manot 1, découverte en 2008 dans la grotte de Manot, en Galilée occidentale (Israël), publiée en 2015 avec une datation de 54 700 ans +/- 5 500 ans avant le présent, est le plus ancien fossile de morphologie moderne trouvé à ce jour au Levant. Sa datation semble indiquer un probable contact des hommes modernes avec les populations néandertaliennes contemporaines du Levant, représentées par les fossiles néandertaliens de la grotte de Kébara, datés d'environ 60 000 ans, et de la grotte d'Amud, datés d'environ 55 000 ans. Selon les études génétiques, cette période correspond à l'époque estimée de l'hybridation des Néandertaliens avec les hommes modernes, juste après leur sortie d'Afrique. Cette découverte tend à appuyer la théorie d'une dernière sortie d'Afrique par le Levant plutôt que par la mer Rouge.

L'hypothèse d'une sortie d'Afrique il y a 60 000 ans serait corroborée par l'analyse du crâne d'Hofmeyr, appartenant à un Homo sapiens d'Afrique du Sud, daté de 36 000 ans, et étonnamment semblable aux crânes d'Européens du Paléolithique supérieur. Cette similitude suggère en effet que la population d’Afrique sub-saharienne dont l'Homme d'Hofmeyr était issu et les Européens du Paléolithique descendaient d'un ancêtre commun.

Source : Wikipedia

mercredi 3 février 2021

Des dents de Néandertal témoignent de ses amours supposés avec Homo sapiens

Homo sapiens s'est-il reproduit avec l'Homme de Néandertal ? La question anime beaucoup d'anthropologues. Plusieurs dents découvertes il y a plus de 100 ans et de nouveau analysées aujourd'hui, portent les caractéristiques de ces deux espèces du genre Homo.

Il y a plus de cent ans, en 1910 et 1911, des archéologues trouvent treize dents dans une grotte de la Cotte de St-Brélade sur l'île de Jersey. Selon les premières analyses, elles appartiennent à un seul Homme de Néandertal. Un groupe de scientifiques du Muséum d'Histoire naturelle de Londres, de l'université du Kent et de l'Institut Max-Planck d'Anthropologie évolutionniste a décidé de mettre à jour leur description datée. Les nouveaux éléments ainsi obtenus redéfinissent l'histoire supposée de ces dents. Elles appartiendraient à deux individus, peut-être nés des amours entre Néandertal et Homo sapiens.

Une datation récente de sédiments prélevés en même temps que les dents permet d'estimer leur âge : 48.000 ans avant notre ère. C'est l'un de restes de Neandertal les plus récents que l'on connaisse, puisqu'il semble avoir disparu vers 40.000 ans avant notre ère. Les scientifiques pensent qu'à cette période, les Hommes de Néandertal auraient pu rencontrer leur cousin Homo sapiens dans cette région d'Europe.

Des dents à la fois de Néandertal et d'Homo sapiens

L'analyse morphologique des 13 dents apporte son lot d'indices appuyant la thèse d'une rencontre et d'une reproduction entre les deux espèces humaines. Toutes les dents portent des caractéristiques propres aux Hommes de Neandertal, à savoir les dimensions de la couronne et de la racine, ainsi que la forme de cette dernière, qui sont comparables avec les autres dents de Néandertal connues, mais elles aussi des structures propres aux dents des Hommes modernes.

Deux des dents trouvées dans la grotte à Jersey, signe potentiel d'une hybridation entre Neandertal et Homo sapiens

Les scientifiques émettent alors l'hypothèse que ces dents appartiennent à des individus dont les parents sont des métis entre Néandertal et Homo sapiens. « L'idée d'une population hybride pourrait être éprouvée en analysant l'ADN des dents anciennes, ce que nous espérons faire dans le futur », conclut Chris Stringer, un anthropologue du Muséum d'Histoire naturelle de Londres, dans un communiqué de presse.

Source : Futura Sciences du 03/02/2021

mercredi 23 décembre 2020

Les premiers humains auraient survécu aux hivers rigoureux en hibernant

Et si les humains pouvaient hiberner comme les ours et les marmottes ? Ce scénario, qui paraît saugrenu, pourrait cependant bien expliquer comment les premiers hominidés ont pu résister durant des mois dans de sombres cavernes et dans le froid, avec très peu de nourriture.

« Cela peut ressembler à de la science-fiction », reconnaissent eux-mêmes les auteurs d'une nouvelle étude affirmant que les premiers humains auraient hiberné en hiver. Cette stratégie, qui consiste à emmagasiner de la graisse durant l'automne pour passer l'hiver à dormir, permet de survivre lorsque les températures chutent et que la nourriture se fait rare. Une faculté dont ne dispose pas l’Homme, qui reste éveillé toute l'année. C'est du moins ce que l'on pensait jusqu'à présent.

Des lésions osseuses liées à une hibernation dans des grottes sombres

Deux chercheurs jettent aujourd'hui un pavé dans la mare. Antonis Bartsiokas, de l'université de Thrace en Grèce, et Juan-Luis Arsuaga, paléontologue à l'université de Madrid, ont examiné les squelettes d'hominidés de Sima de los Huesos, un site situé au nord de l'Espagne. Celui-ci abrite une collection d'ossements datant de plus de 400.000 ans et appartenant aux premiers Hommes de Néandertal et à leurs prédécesseurs.

Ils ont constaté, en particulier chez les adolescents, que les os présentaient « des lésions caractéristiques d'ostéomalacie, d'hyperparathyroïdie secondaire et d'ostéodystrophie rénale », dont ils estiment qu'elles sont liées « à une hibernation dans des grottes sombres ». Les deux chercheurs suggèrent donc que ces premiers humains se sont retrouvés « dans un état métabolique qui les a aidés à survivre pendant de longues périodes dans des conditions glaciales avec des approvisionnements limités en nourriture », à l'instar des ours des cavernes, dont on a également retrouvé la trace dans la fosse.

Pourquoi les Inuits n’hibernent pas ?

Mais alors, pourquoi l'Homme a-t-il aujourd'hui cessé d'hiberner ? Pourquoi les Inuits et les Samis modernes, qui connaissent des conditions climatiques tout aussi rudes et de longs hivers, restent-ils éveillés toute l'année ? La réponse, selon Antonis Bartsiokas et Juan-Luis Arsuaga, est que les Inuits disposent de suffisamment de nourriture l'hiver grâce, en particulier, aux poissons gras et aux rennes. En revanche, la zone autour du site de Sima il y a un demi-million d'années n'aurait rien fourni de tel. « L'aridification de l'Ibérie ne pouvait pas fournir suffisamment de nourriture riche en graisse aux habitants de Sima pendant l'hiver rigoureux », expliquent les auteurs. Les lésions observées sur les os révèlent d'ailleurs des réserves de graisse insuffisantes et un manque de vitamine D montrant que ces humains ont passé un bon bout de temps dans des cavernes sans recevoir la lumière du jour.

Les bases de l’hibernation toujours présentes dans nos gènes ?

« Notre hypothèse rattachant ces lésions osseuses aux conséquences de l'hibernation est cohérente avec les arguments génétiques et le fait que les hominidés de Sima ont vécu pendant une glaciation extrême », insistent les chercheurs. Leur conclusion laisse toutefois sceptiques d'autres scientifiques. Diverses explications aux maladies osseuses observées peuvent être trouvées, et une torpeur hivernale comme celle de l'ours, qui nécessite tout de même des besoins énergétiques importants pour le cerveau, rendrait cette stratégie d'hibernation difficilement tenable, fait valoir Chris Stringer, du Museum d'Histoire naturelle de Londres, dans le Guardian. L'hypothèse demeure cependant intéressante à examiner et suggère que les bases génétiques de l'hibernation sommeillent toujours en nous.

Source : Futura Sciences du 23/12/2020

dimanche 5 avril 2020

Trois types humains vivaient côte à côte dans l'ancienne Afrique

Il y a deux millions d'années, trois espèces différentes de type humain vivaient côte à côte en Afrique du Sud, comme le montre une étude.

Les résultats soulignent une prise de conscience croissante du fait que la situation actuelle, où une seule espèce humaine domine le globe, peut être inhabituelle par rapport au passé évolutif.

Les nouvelles preuves proviennent des efforts déployés pour dater les os découverts dans un complexe de grottes près de Johannesburg.

Ces recherches ont été publiées dans la revue Science.

Les nouveaux travaux ont également révélé le plus ancien exemple connu d'Homo erectus, une espèce que l'on pense être un ancêtre direct de l'homme moderne (Homo sapiens).

Les trois groupes d'hominines (créatures ressemblant à des humains) appartenaient à l'Australopithèque (le groupe rendu célèbre par le fossile "Lucy" d'Ethiopie), au Paranthropus et à l'Homo - plus connu sous le nom d'humain.

Andy Herries, de l'université LaTrobe de Melbourne, en Australie, et ses collègues ont évalué les restes trouvés dans le complexe de la grotte de Drimolen en utilisant trois techniques de datation scientifique différentes : la résonance de spin électronique, le paléomagnétisme et la datation uranium-plomb.

"Nous avons rassemblé toutes les dates de chacune de ces techniques et, ensemble, elles ont montré que nous avions un âge très précis. Nous savons maintenant que la carrière principale de Drimolen et tous les fossiles qu'elle contient sont datés de 2,04 à 1,95 millions d'années", a déclaré la co-auteure Stephanie Baker, de l'Université de Johannesburg.

Le complexe de Drimolen a produit de nombreux fossiles anciens au fil des ans, y compris ceux d'hominidés anciens.

Mais il y a quelques années, les chercheurs ont découvert deux nouvelles calottes. L'une d'entre elles appartenait à l'espèce relativement primitive Paranthropus robustus. L'autre était d'apparence plus moderne et a été identifiée comme Homo erectus. Ils ont nommé la calotte crânienne H. erectus DNH 134.

L'Homo erectus est l'un de nos ancêtres humains directs et a peut-être été la première espèce humaine à migrer d'Afrique vers le reste du monde. Non seulement c'est le plus ancien exemple de l'espèce dans le monde, mais c'est aussi le seul spécimen connu d'Afrique du Sud.

"Jusqu'à cette découverte, nous avons toujours supposé que l'Homo erectus était originaire d'Afrique de l'Est. Mais la DNH 134 montre que l'Homo erectus, un de nos ancêtres directs, vient peut-être plutôt d'Afrique australe", a déclaré Stephanie Baker.

"Cela voudrait dire qu'ils se sont ensuite déplacés vers le nord, en Afrique de l'Est. De là, ils sont passés par l'Afrique du Nord pour peupler le reste du monde".

Nous pensions autrefois à l'évolution humaine comme à une progression linéaire, l'homme moderne émergeant à la fin comme le sommet du développement évolutif. Mais partout où nous regardons, il est de plus en plus clair que le tableau réel était beaucoup plus désordonné.

À titre d'exemple, une autre étude publiée cette semaine dans la revue Nature a utilisé des techniques modernes pour dater un crâne bien préservé trouvé dans une carrière à Kabwe, en Zambie, en 1921. Le crâne, qui est plus primitif que ceux des humains modernes, mais plus avancé que l'Homo erectus, était considéré comme ayant environ 500 000 ans d'après son anatomie.

Le crâne archaïque de Kabwe, ou Broken Hill, en Zambie, est plus jeune que ce que les scientifiques soupçonnaient auparavant

Il est considéré par de nombreux chercheurs comme appartenant à une espèce appelée Homo heidelbergensis - un ancêtre commun des humains modernes et des Néandertaliens.

Mais les scientifiques qui ont daté de petits échantillons d'os et de dents du crâne, ainsi que d'autres matériaux associés au spécimen, ont montré qu'il est beaucoup plus jeune - entre 324 000 et 276 000 ans.

L'auteur principal, le professeur Chris Stringer, du Musée d'histoire naturelle de Londres, au Royaume-Uni, a déclaré "C'est étonnamment jeune, car un fossile d'environ 300 000 ans devrait présenter des caractéristiques intermédiaires entre H. heidelbergensis et H. sapiens. Mais Broken Hill ne montre aucune caractéristique significative de notre espèce".

Cette découverte implique qu'au moins trois espèces différentes d'Homo coexistaient à cette époque en Afrique.

Le professeur Stringer a ajouté : "Auparavant, le crâne de Broken Hill était considéré comme faisant partie d'une séquence évolutive progressive et étendue en Afrique, de l'homme archaïque à l'homme moderne. Mais maintenant, il semble que l'espèce primitive Homo naledi ait survécu en Afrique australe, que H. heidelbergensis se trouvait en Afrique centrale du sud, et que les premières formes de notre espèce aient existé dans des régions comme le Maroc et l'Ethiopie".

Dans le cadre d'une autre étude importante sur l'évolution humaine, les chercheurs ont analysé cette semaine d'anciennes protéines provenant de fossiles d'Homo erectus vieux de 1,9 million d'années trouvés à Dmanisi en Géorgie et d'une espèce connue sous le nom d'Homo antecessor, qui serait présente en Espagne depuis 1,2 million d'années jusqu'à il y a 800 000 ans.

L'analyse des protéines a permis d'établir des relations entre les deux espèces et d'autres hominines pour lesquels nous disposons de données ADN. L'utilisation des protéines contribue à étendre notre connaissance des relations évolutives au-delà des âges où il devient difficile d'obtenir des preuves d'ADN, en raison de la dégradation de la molécule au fil du temps.

L'étude a montré que H. antecessor, dont la validité en tant qu'espèce distincte a été remise en question dans le passé, est une proche lignée sœur de l'homme moderne et d'autres espèces récentes d'Homo, comme les Néandertaliens et les Denisoviens.

Source : BBC News du 03/04/2020

dimanche 1 mars 2020

Homme de Maludong

Homme de Maludong est le nom donné à plusieurs fossiles du genre Homo, datant de 11 500 à 14 500 ans avant le présent, découverts en Chine dans la grotte de Maludong (ou grotte du Cerf rouge, province du Yunnan) et dans la grotte de Longlin (province du Guangxi). Du nom de la première, on trouve parfois l'appellation « Homme du Cerf rouge ». Selon les auteurs de la première étude qui a été consacrée en 2012 à ces ossements fossiles, ils appartiendraient à une nouvelle espèce humaine, présentant un mélange de caractères archaïques et modernes. Les fouilles ont montré que de grands cerfs rouges avaient été consommés dans la grotte de Maludong, qui ont donné leur nom à la grotte et à ces humains fossiles.

Statut taxonomique

Selon le paléoanthropologue américain Jeffrey Schwartz (Université de Pittsburgh), qui a examiné attentivement les fossiles, cette combinaison de traits unique signe clairement l'existence d'une nouvelle espèce.
Ce point de vue ne suscite pas de consensus à ce jour parmi la communauté scientifique. Chris Stringer, du Musée d'histoire naturelle de Londres, a suggéré qu'ils pourraient résulter d'une hybridation entre des Dénisoviens et des humains modernes. Les fossiles chinois candidats pour représenter l'Homme de Denisova sont déjà nombreux à ce jour, mais l'Homme de Maludong présente une morphologie différente des autres fossiles connus. D'autres scientifiques demeurent sceptiques, rappelant que les traits physiques observés pourraient se situer dans la variabilité des populations humaines actuelles.

Les tentatives d'extraction d'ADN ont été infructueuses jusqu'à présent. Seul le séquençage de l'ADN des Hommes de Maludong permettrait d'établir avec certitude leur degré de parenté avec les humains modernes.

Source : Wikipedia

mercredi 27 novembre 2019

Denisova : notre cousin d’Asie sort de l’ombre

Il y a dix ans, des paléogénéticiens ont découvert une nouvelle espèce humaine fossile, l’homme de Denisova, uniquement grâce à de l’ADN ancien conservé dans une phalange retrouvée dans l’Altaï. Mais pourquoi ce cousin n’avait-il pas laissé de fossiles plus imposants ? En fait, ils étaient sous nos yeux…

À Leipzig, la cafétéria de l’institut Max-Planck d’anthropologie évolutionnaire bruisse souvent des rumeurs annonçant la publication d’une découverte majeure. Il faut dire qu’elles se succèdent à un rythme étourdissant depuis la fondation de cet institut. Pour autant, l’année 2010 reste marquée dans les mémoires par une agitation exceptionnelle autour du buffet des crudités. Car 2010 fut d’abord l’année du décryptage du génome d’Homo neanderthalensis ; puis celle de la découverte d’un type complètement nouveau d’homme fossile par des moyens jusque-là inédits : le séquençage de traces d’ADN dans un minuscule fragment d’os !

Depuis quelques années déjà, la grande aventure de la paléogénétique – c’est-à-dire de l’étude de l’ADN d’organismes du passé ancien – avait pris son essor à l’institut, conduite par mon collègue Svante Pääbo. Elle s’est d’abord concentrée sur une très petite portion du génome de l’homme de Néandertal avec l’analyse de l’ADN mitochondrial – l’ADN contenu dans les mitochondries, des organites localisées en dehors du noyau cellulaire. Puis, pour la première fois, autour de Richard Green, David Reich et Svante Pääbo, une équipe de l’institut a décrypté les chromosomes d’Homo neanderthalensis puis publié en mai 2010 la découverte dans un article retentissant de la revue Science.

Retentissant, car décrypter l’ADN nucléaire ancien est longtemps resté une gageure. Après la mort d’un organisme, alors que la machinerie cellulaire s’est arrêtée, les rubans de l’ADN en effet se brisent en de multiples fragments, qui se mélangent très vite à des milliards d’autres provenant notamment des génomes d’une myriade d’organismes nécrophages (bactéries, champignons…) venus consommer le cadavre. Toutefois, après des années de recherches, les paléogénéticiens ont appris à trier puis à reconstituer la composition de cet ADN fossile à condition qu’il se soit conservé dans un milieu frais ou froid (en zone tropicale, il est vite dégradé et détruit au-delà de quelques millénaires).

"Les Dénisoviens sont génétiquement un « groupe frère » des Néandertaliens"

Ainsi, en 2013, Ludovic Orlando, alors au Muséum d’histoire naturelle de Copenhague, a réussi avec l’équipe danoise à restituer le plus ancien ADN fossile connu, qui provient des restes gelés d’un cheval vieux de 700 000 ans découverts au nord-ouest du Canada. Par son climat, la Sibérie était également toute désignée pour la recherche de génomes anciens. En 2007, une équipe de l’institut, dont je faisais partie, a pu démontrer grâce à la paléogénétique la présence, il y a plus de 40 000 ans, de Néandertaliens dans une grotte de l’Altaï sibérien . Leur domaine géographique s’en était alors trouvé brutalement étendu de plus de 2 000 kilomètres vers l’est. C’est ainsi que nos collègues russes envoyèrent à Leipzig de nouveaux échantillons, et en particulier un morceau de phalange humaine, vieille de 52 000 à 76 000 ans et provenant d’un autre site de l’Altaï en cours de fouille depuis de nombreuses années, celui de Denisova.

Un groupe frère des néandertaliens dans l’altaï

La grotte de Denisova est froide : 5 à 10 degrés l’été, – 10 à – 15 l’hiver, et l’ADN s’y conserve magnifiquement. Lorsque les paléogénéticiens de l’institut firent parler ce minuscule morceau d’os, il livra une histoire extraordinaire. Son ADN mitochondrial n’était ni celui d’un Homo sapiens, ni celui d’un Néandertal, c’était apparemment celui d’un être, dont la lignée avait, estimait-on, divergé de notre buisson évolutif il y a 1 million d’années environ.

L’ADN mitochondrial, rappelons-le, ne donne qu’une information très partielle, et parfois même trompeuse. Sauf cas tout à fait exceptionnel, ce bout de génome logé dans les mitochondries (les « centrales énergétiques » des cellules) n’est transmis que par la mère à sa descendance et surtout, il ne se recombine pas lors de chaque reproduction (ne se « mélange » pas avec le génome paternel). C’est ainsi que des lignées mitochondriales peuvent se perdre complètement, ou encore être transmises à une autre espèce lors d’un épisode d’hybridation. Mais l’année 2010 se clôtura avec la nouvelle publication d’une équipe internationale conduite par Svante Pääbo, qui, elle, décrivait le génome presque entier de cet homme d’autant plus mystérieux que son anatomie restait inconnue. Ce pas fut décisif.

En 2010, les paléogénéticiens de l’Institut d’anthropologie évolutive de Leipzig ont découvert le génome dénisovien dans un petit morceau de cette phalange (partie bleue et verte). Récemment, une équipe de l’institut Jacques-Monod de Paris et de l’université de Bordeaux a réuni ce spécimen fossile à un autre fragment osseux provenant de la grotte de Denisova et ainsi reconstitué la célèbre phalange.

Car l’ADN nucléaire (celui des chromosomes logé dans le noyau cellulaire) de la phalange nommée Denisova 3 livra une information très riche. D’abord, ce « Dénisovien » était une Dénisovienne, une fillette encore loin de l’âge adulte d’après la taille de l’os. Surtout, la comparaison de son ADN nucléaire avec, d’une part, celui des hommes actuels et, d’autre part, celui des Néandertaliens, montrait qu’il s’agissait en fait d’un « groupe frère » de ces derniers. Les deux lignées s’étaient séparées l’une de l’autre il y a entre 473 000 et 380 000 ans, donc plus récemment que le point de divergence de ces formes eurasiennes avec la lignée africaine à l’origine des hommes actuels, daté aujourd’hui, d’après l’horloge moléculaire, autour de 650 000 ans.

Mais du côté des paléoanthropologues, la frustration régnait : un bout de phalange est un bien maigre fossile à étudier ! L’article de Richard Green et de ses collègues en 2010 présentait bien la description d’une molaire humaine découverte sur ce site en 2000 et jusque-là négligée. Mais, mis à part son volume extraordinairement grand, il y avait assez peu à en dire. Dès lors que son ADN mitochondrial la désigna comme dénisovienne, un jeune chercheur de mon département, Bence Viola, consacra toute son énergie à son étude anatomique. Sa morphologie était certes curieuse, mais il s’agissait d’une troisième molaire supérieure, une dent de sagesse dont la forme est assez souvent excentrique. Par la suite, les fouilleurs de la grotte de Denisova travaillant sous la direction d’Anatoli Derevianko et de Michael Shunkov identifièrent quelques autres vestiges très fragmentaires : une dent de lait fort usée, une autre molaire supérieure de grande taille ne montrant pas les traits habituels des dents de Néandertaliens ou d’Homo sapiens.

Aires de répartition des formes humaines dans l’ancien monde
Les aires de répartition vraisemblables des Dénisoviens, Néandertaliens et d’Homo sapiens, avant que cette dernière forme ne se répande dans tout l’Ancien Monde. Les Néandertaliens et Dénisoviens ont été en contact à plusieurs reprises dans la région de la grotte de Denisova, située à la marge de leurs territoires respectifs. Il y a 70 000 ans, H. sapiens sorti d’Afrique avait déjà atteint le Sud-Est asiatique.

Depuis, Bence Viola, maintenant à l’université de Toronto, a présenté un morceau de paroi crânienne découvert dans la strate 11, qui recèle les restes des derniers Dénisoviens, et Isabelle Crèvecœur, de l’université de Bordeaux, a analysé la morphologie des fragments réunis de la phalange fossile Denisova 3. Celle-ci ne montre pas l’élargissement caractéristique des phalanges néandertaliennes, mais une morphologie plus proche de celle des Homo sapiens. L’intérêt de ces découvertes réside surtout dans le fait qu’elles témoignent d’une longue occupation humaine de la grotte. L’agencement des niveaux archéologiques y a été souvent bouleversé par des conditions climatiques parfois extrêmes et les mélanges de couches sont fréquents. Cependant, la génétique comme les datations des sédiments indiquent que les Dénisoviens y ont vécu par intermittence pendant au moins une centaine de milliers d’années entre il y a 250 000 et 45 000 ans.

Hybridation

Un autre résultat important livré par l’analyse de l’ADN nucléaire dénisovien est que ses traces sont toujours présentes dans certaines populations actuelles. On n’en a pas trouvé dans les populations d’Afrique et d’Europe, et très peu dans les populations d’Asie continentale (de l’ordre de 0,2 %). Mais la contribution dénisovienne peut représenter 3 à 5 % du génome de certaines populations de Mélanésie et d’Australie. Les ancêtres des Papous et des Aborigènes australiens arrivés d’Afrique il y a plus de 50 000 ans, ont donc forcément dû rencontrer des Dénisoviens sur leur chemin. Et le plus probable est que cette rencontre a eu lieu dans le sud ou le sud-est de l’Asie, il y a environ 50 000 à 100 000 ans.

"La découverte de la mandibule de Xiahe : une histoire digne de « Tintin au Tibet »"

Cela démontrait que les Dénisoviens avaient eu une répartition très étendue, et que l’Altaï en représentait la marge plutôt que le centre. Cette position en zone frontière de la grotte de Denisova fut confirmée par la découverte par les fouilleurs russes de quelques restes néandertaliens dans le site. Au cours du dernier interglaciaire (entre 130 000 et 80 000 ans avant le présent), une réduction de la taille de la mer Caspienne, des températures hivernales plus clémentes et des conditions plus humides dans le centre de l’Asie ont permis aux Néandertaliens de s’étendre considérablement vers l’est et d’atteindre l’Altaï. Là, ils ont momentanément remplacé les Dénisoviens et se sont même hybridés avec eux. Pour preuve, apportée par l’équipe de Svante Pääbo en 2019 : un fragment d’os long vieux d’environ 90 000 ans trouvé dans le site, dernier reste d’une femme dont la mère était néandertalienne et le père dénisovien (même s’il devait aussi compter quelques lointains ancêtres néandertaliens).

Arbre phylogénétique des hommes fossiles
Trois formes humaines – H. sapiens, Néandertal et Denisova – se sont rencontrées en Eurasie pendant le Pléistocène supérieur (126 000 à 12 000 ans avant le présent). Néandertal a évolué surtout à l’ouest de l’Eurasie ; Denisova surtout à l’est et en Asie du sud-est, où il a fondé une population distincte de celle du nord. Ces deux formes humaines sont sorties de l’Homo heidelbergensis, lui-même sorti de l’Homo erectus ; H. sapiens est une espèce d’origine africaine récente.

Le contraste entre l’abondance d’informations génétiques et l’absence presque totale de données anatomiques sur les Dénisoviens était une situation totalement nouvelle dans le monde de la paléoanthropologie, une discipline historiquement construite sur une succession de trouvailles de fossiles spectaculaires depuis la première découverte d’un squelette d’homme de Néandertal en 1856. Mais, en réalité, une question s’est rapidement imposée aux paléoanthropologues : n’avions-nous pas déjà des Dénisoviens dans nos collections ?

Pour la période allant de leur divergence des Néandertaliens, il y a environ 400 000 ans, jusqu’à l’arrivée d’Homo sapiens dans le nord de l’Asie vers 45 000 ans, il existe de nombreux fossiles humains en Chine. Longtemps, les tenants – chinois, pour la plupart – d’une origine locale des peuples d’Extrême-Orient les ont considérés comme des intermédiaires crédibles entre les Homo erectus (un Homo sorti d’Afrique il y a quelque 2 millions d’années) et les Homo sapiens de la région. Avec l’effondrement progressif de cette hypothèse de continuité régionale au profit de la théorie d’une origine africaine de notre espèce, on ne savait plus trop quoi en faire. Dès les premiers travaux sur les Dénisoviens, Chris Stringer du Muséum d’histoire naturelle de Londres et moi-même avons proposé ces fossiles, parfois très complets comme de très probables Dénisoviens. Mais faute de preuve par l’ADN on en était resté là.

Un dénisovien en altitude

Rebondissement en juillet 2016 : pendant de courtes vacances, je trouvais dans mes courriers électroniques une série de photographies fort troublantes. Un court message d’une collègue chinoise, Dongju Zhang de l’université de Lanzhou, accompagnait les images d’une demi-mandibule fossile provenant du plateau tibétain. Ce courriel fut le point de départ d’une collaboration des plus passionnantes avec Dongju Zhang et son collègue Fahu Chen. La pièce était clairement non sapiens. Elle était très robuste, dépourvue de menton et portait des dents énormes.

L’histoire de sa découverte est digne des aventures de Tintin au Tibet. Recueillie dans les années 1980 par un moine bouddhiste dans une grotte sanctuaire non loin de la ville de Xiahe, elle a été remise au « sixième Gung-Thang Bouddha vivant » au lieu d’être réduite en poudre à des fins médicinales comme c’était habituellement le cas pour les ossements fossiles récoltés dans la grotte. Le dignitaire religieux conserva la pièce quelque temps avant qu’elle ne soit finalement remise à un géologue chinois de ses connaissances et conservée à l’université de Lanzhou. Son origine précise dans la grotte restait inconnue, mais heureusement l’os était encore inséré dans une gangue calcaire qu’il fut possible de dater grâce à la méthode de l’uranium-thorium. Les résultats donnèrent un âge de 160 000 ans. L’âge, la localisation géographique et les caractères morphologiques de ce fossile en faisaient un candidat idéal pour tester la présence des Dénisoviens en Chine.

La mandibule de Xiahe est le premier fossile dénisovien substantiel jamais identifié. Il s’agit en fait d’une demi-mandibule, que les chercheurs ont reconstituée dans son entièreté ci-dessus par symétrie.

La mandibule de Penghu, trouvée au fond de la mer de Chine, entre Taïwan et le continent, ressemble fortement à la mandibule dénisovienne de Xiahe. Elle est aussi très vraisemblablement dénisovienne.

Un des aspects extraordinaires de la découverte de Xiahe est que le karst de Baishiya où la pièce a été trouvée se situe à 3 300 mètres d’altitude. Jamais un homme fossile aussi ancien n’avait été mis au jour à une telle altitude. On pensait jusqu’alors que seuls des Homo sapiens avaient pu coloniser le plateau tibétain, et seulement il y a moins de 40 000 ans. Qiaomei Fu, une paléogénéticienne de l’institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de Pékin, a d’abord tenté d’extraire de l’ADN ancien de la mandibule de Xiahe. Malheureusement sans succès, de sorte que nous nous sommes tournés vers une technique d’identification encore en développement, fondée sur les protéines. Certaines protéines, comme le collagène, ont en effet une longévité beaucoup plus grande que l’ADN. Et les molécules constituant le collagène sont constituées par une solide chaîne d’acides aminés dont la séquence est codée le long de l’ADN nucléaire. Or nous avons réussi à extraire des protéines dégradées de notre fossile. En comparant leur structure avec celle codée dans l’ADN des Dénisoviens, un des membres de mon équipe, Frido Welker, a pu montrer en mai 2019 qu’elles leur étaient apparentées. Pour la première fois un Dénisovien était identifié à plus de 2 000 kilomètres de la grotte de Denisova.

Ce crâne trouvé dans les sédiments de la rivière Songhua, à Harbin, la capitale de la province du Sahaliyan Ula, dans le nord de la Chine, pourrait aussi être celui d’un Dénisovien. Ni Xijun, de l’Institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de l’Académie chinoise des sciences, y voit un Homo heidelbergensis. Mais que sont les Dénisoviens, sinon des H. heidelbergensis évolués en Asie ?

Cette découverte permit de résoudre un mystère entourant l’origine d’un allèle du gène EPAS1 répandu chez les habitants actuels du Tibet. La protéine qu’il code améliore le transport de l’oxygène dans l’organisme, et facilite ainsi la vie dans une atmosphère raréfiée en oxygène. Ce gène figurait dans la liste des quelques gènes hérités des Dénisoviens par des populations asiatiques vivant en haute altitude. Pourtant la grotte de Denisova se trouve à une élévation de seulement 700 mètres et point n’était besoin de posséder ce gène pour y vivre. Xiahe apportait la solution : c’est en fait beaucoup plus au sud, aux confins de l’Himalaya que la sélection de ce trait s’était opérée chez les Dénisoviens. Le nouveau fossile levait aussi une partie du voile sur la morphologie dénisovienne et surtout permettait un rapprochement avec d’autres fossiles chinois. Notre étude a notamment souligné la forte ressemblance entre le fossile de Xiahe et une demi-mandibule récoltée au fond de la mer de Chine, entre Taïwan et le continent, celle de Penghu, dont tout porte à croire désormais qu’elle appartenait à un autre Dénisovien. Les dimensions des deux fossiles sont très proches. Ces individus n’ont jamais développé de troisième molaire, à la différence de la très grande majorité des spécimens humains anciens ; et, surtout, tous deux présentent un caractère très particulier : une racine accessoire s’ajoutant à trois autres, dont deux fusionnées. Aujourd’hui, ce type d’enracinement d’une molaire est très rare en Europe, en Afrique, mais sa fréquence peut atteindre 40 % chez les Chinois et les Amérindiens (issus d’Asie du Nord). Ce pourrait être un caractère lui aussi hérité des Dénisoviens. Certains autres détails anatomiques de la denture de Xiahe se retrouvent sur les dents découvertes dans un autre site chinois, celui de Xujiayao situé dans le nord de la Chine, à l’ouest de Pékin. Son âge est assez discuté mais il semblerait daté d’entre 370 000 à 260 000 ans. D’autres fossiles plus complets me semblent également à rapprocher de ce groupe : ils présentent de fortes capacités crâniennes, et l’on a reconnu sur eux des traits évoquant les Néandertaliens, sans toutefois pouvoir les attribuer à ce groupe. Il s’agit notamment des fossiles de Lingjing, dans le comté de Xuchang (province du Henan), qui ont fait l’objet d’une publication en 2017. Il s’agit aussi, beaucoup plus au sud du fossile de Maba, un crâne découvert en 1958 près de la ville de Shaoguan (province du Guangdong). Il s’agit encore de celui de Harbin découvert vers 1933 dans les sédiments de la rivière Songhua près de la ville chinoise de Harbin. Des formes à grand cerveau partageant certains caractères avec les Néandertaliens : pour moi, il s’agit bien là de ce que l’on attend des Dénisoviens.

Les dénisoviens du sud

Aujourd’hui, de plus en plus de paléoanthropologues acceptent notre proposition d’attribuer aux Dénisoviens une bonne partie des hommes fossiles chinois. Mais qu’en est-il des peuplements anciens de régions situées plus au sud, celles où les ancêtres des Mélanésiens et des Aborigènes ont dû rencontrer des Dénisoviens ? Malheureusement, hormis quelques dents, sur la nature humaine desquelles on s’interroge même, le sud-est asiatique n’a guère livré de fossiles qui documenteraient l’évolution des Dénisoviens. Dès la mise en évidence d’ADN dénisovien dans des populations actuelles, on a toutefois remarqué qu’en Mélanésie et en Australie, de nombreuses variations distinguent l’ADN dénisovien des populations actuelles de celui extrait des fossiles de la grotte de Denisova. En fait, l’analyse des génomes actuels montre assez clairement que les Dénisoviens comprennent au moins deux branches principales. Ces deux branches se sont séparées depuis près de 350 000 ans, c’est-à-dire peu après la séparation de leur ancêtre commun avec la lignée néandertalienne. L’une des branches est celle des hommes de la grotte de Denisova et probablement d’une bonne partie des Dénisoviens chinois, la seconde, méridionale, est peu ou pas représentée pour l’instant dans le registre fossile. Chez des Japonais ou des Chinois actuels, on trouve des traces de ces deux sources d’ADN dénisovien, mais en très petite quantité : de l’ordre de 0,1 % chacune. Chez les Aborigènes australiens ou les Mélanésiens, par contre, c’est seulement l’ADN de la branche des « Dénisoviens du sud » qui est représentée, mais à un niveau nettement plus élevé : jusqu’à 4 %. Une des implications de cette longue évolution indépendante de ces deux branches est que, du point de vue morphologique, les Dénisoviens du nord et ceux du sud pourraient avoir été presque aussi différents les uns des autres qu’ils ne l’étaient des Néandertaliens. Les recherches actuelles s’orientent donc vers l’analyse des fossiles et des sites déjà connus en Chine, avec un accent tout particulier sur les techniques moléculaires : paléoprotéomique, recherche d’ADN ancien dans l’os, et dans les sédiments des sites. Mais elles redoublent aussi d’efforts sur le terrain, dans le sud et le sud-est de l’Asie, pour documenter ces Dénisoviens du sud, dont l’aspect demeure encore un complet mystère. La paléoanthropologie de l’Asie a encore beaucoup à nous apprendre.

Source : Pour la Science du 25/11/2019

vendredi 1 novembre 2019

Le Botswana, un nouveau berceau de l’humanité très contesté

Dans la dernière livraison de «Nature», des chercheurs avancent avoir localisé la «patrie» des premiers hommes dans le pan de Makgadikgadi, en Afrique australe, grâce à l’étude de l’ADN des habitants de cette région. Leurs conclusions sont toutefois discutées.

Le berceau de l’humanité est incontestablement – du moins sans preuve du contraire – africain. Il y a entre 315 000 et 200 000 ans, Homo sapiens, à savoir l’homme moderne, est en effet apparu à divers endroits du continent : au Maroc, où les plus vieux restes humains connus à ce jour ont été exhumés (des dents et des os crâniens) ces dernières années, en Afrique du Sud, où l’on a retrouvé un crâne préhistorique de 260 000 ans, et en Ethiopie, où les fossiles d’Omo Kibish ont longtemps plaidé pour une origine est-africaine de notre espèce. Ces découvertes paléoanthropologiques majeures ont alors permis d’appuyer la théorie la plus couramment admise aujourd’hui, «out of Africa», à savoir la sortie d’Afrique de l’homme moderne il y a environ 180 000 ans à la conquête du monde.

Pourtant, l’histoire de nos origines sur le continent même est très loin d’avoir été reconstituée, et en particulier l’émergence de notre espèce. A ce propos, deux hypothèses cohabitent et sont débattues : nos premiers ancêtres sont-il nés dans un «jardin d’Eden» est ou sud-africain avant de migrer et de coloniser peu à peu le reste du continent ? Ou alors, plusieurs groupes humains ont-ils émergé en plusieurs points d’Afrique au Pléistocène moyen, avant de co-évoluer au gré de leurs rencontres et de leurs métissages ? Cette dernière piste, que l’on dit «multirégionale» en raison de la diversité morphologique des tout premiers Homo sapiens, a d’ailleurs de nos jours les faveurs de la plupart des paléoanthropologues (1). A moins d’un pavé dans la mare, comme cette étude publiée lundi dans Nature, affirmant avoir identifié la patrie originelle de l’«homme anatomiquement moderne», en Afrique australe, dans le nord de l’actuel Botswana.

Que disent en substance ses auteurs, emmenés par la généticienne Vanessa Hayes de l’université de Sidney ? Qu’au sud du Zambèze, il y a 200 000 ans, le désert de sel du pan de Makgadikgadi, les restes d’un très vieux lac dans le bassin du Kalahari, aurait été le berceau de notre espèce – il s’agissait alors d’une région marécageuse, verdoyante et fertile. A la faveur de conditions climatiques nouvelles, et de «corridors verts», 70 000 ans plus tard, ses occupants, nos ancêtres donc, auraient ensuite migré vers le nord-ouest, puis le sud-est jusqu’à sortir d’Afrique. Et toute cette histoire, disent-ils, on peut la raconter grâce à l’analyse génétique, notamment de l’ADN mitochondrial, en retraçant la généalogie des lignées maternelles d’habitants actuels, les Khoïsan (un peu plus de 1 000 personnes), de cette région peu étudiée d’Afrique australe et porteurs du très vieux marqueur «L0».

Insuffisances méthodologiques

Suffisant méthodologiquement parlant ? Depuis la publication de l’étude en début de semaine, c’est de fait sur ce point très précis que se cristallisent les très nombreuses critiques des généticiens, paléoanthropologues et archéologues du monde entier, à l’instar de Jean-Jacques Hublin, Christopher Brian Stringer ou Eleanor Scerri. Si certains d’entre eux reconnaissent l’intérêt pour notre «connaissance de la diversité génétique humaine» des résultats avancés par Vanessa Hayes, notamment dans cette région du sud de l’Afrique, la plupart s’étonnent néanmoins de conclusions qui ne prennent pas du tout en compte les travaux les plus récents, comme les découvertes de vieux os ou d’outils anciens antérieurs. «Ils ignorent les sites archéologiques et les fossiles, soulève par exemple le paléoanthropologue Aurélien Mounier, spécialiste de l’histoire évolutive du genre Homo. Même si coupler leur analyse génétique avec une modélisation paléoenvironnementale précise est une bonne chose. De manière générale, et comme à chaque nouvelle découverte en paléoanthropologie, il faut savoir rester prudent quant à la portée réelle de ces résultats.»

Un avis partagé par le paléoarchéologue Francesco d’Errico, de l’université de Bordeaux. «Ils disent apporter des preuves archéologiques, déplore le scientifique du CNRS. Mais s’ils voulaient effectivement utiliser l’archéologie pour étayer leur scénario, ils devraient se demander si les présumées migrations ont laissé des traces archéologiques sur les deux possibles voies migratoires qu’ils proposent, ce qu’ils ne font pas.» «Il y a peu de remise en contexte : l’article compare très peu ses données avec celles d’autres études déjà publiées et incluant des populations d’autres régions voisines de celle étudiée, souligne quant à lui le généticien des populations humaines Paul Verdu, chercheur au CNRS rattaché au Musée de l’homme. Il est donc difficile de savoir si l’histoire ici racontée ne changerait pas radicalement si on prenait en compte l’histoire mitochondriale des populations congolaises, mozambicaines, angolaises, kenyanes, etc.»

Autre critique, et pas des moindres : le choix de Vanessa Hayes et ses acolytes de se focaliser uniquement sur l’ADN mitochondrial. Certes, cela à l’avantage de la facilité car cela permet de remonter facilement un lignage, mais ce n’est qu’une toute petite partie du génome des humains, donc forcément partiel en l’absence d’ADN ancien par ailleurs. «Pour faire simple, une mère transmet son ADN mitochondrial à tous ses descendants, et l’a reçu de sa mère, explique encore le généticien Paul Verdu. Donc vous avez quatre arrière-grands-mères biologiques qui ont donné naissance à vos grands-parents, etc. Vous ne portez que l’ADN mitochondrial d’une seule de ces quatre arrière-grands-mères. En regardant l’ADN mitochondrial seulement, on n’étudie qu’une partie de votre histoire génétique. Il reste donc encore beaucoup à étudier sur le chromosome Y [qui serait apparu chez les premiers sapiens il y a plus de 300 000 ans au Cameroun, ndlr] et l’ADN des autosomes [les chromosomes autres que X et Y], pour effectivement pouvoir parler de l’histoire évolutive et génétique de ces populations dans leur ensemble.» Et d’ajouter : «Penser, a priori, que les populations échantillonnées sont les descendants génétiques directs des populations présentes au même endroit il y a 100 000 à 200 000 ans est un peu… ambitieux lorsqu’il s’agit d’Homo sapiens, connu pour être un très grand voyageur à toutes les époques.» Et pour l’instant, un migrant à la patrie originelle contestée.

Source : Libération du 31/10/2019

samedi 27 juillet 2019

Homo : une famille de plus en plus compliquée

Tous les mois, fouilles et ADN révèlent de nouveaux Homo : des oncles et des cousins qui bouleversent le vieux scénario linéaire et redessinent l'arbre buissonnant de notre histoire. Entre métissages complexes et lignées fantômes, Émilie Rauscher tente d'y voir clair.

Les histoires de famille, c'est toujours compliqué, surtout quand la famille est grande. En la matière, difficile de faire mieux que la famille humaine qui bat tous les records…

Pour raconter l'histoire de ceux dont on partage le genre, les Homo, on a pourtant longtemps privilégié un déroulé assez élémentaire, une odyssée scandée de grands anciens aux faciès archaïques : Homo habilis et H. rudolfensis (3 millions d'années), H. erect us (1,5 million d'années), Neandertal bien sûr, et d'autres, moins connus, comme H. ergaster (2 millions d'années), ou H. rhodesiensis et Heidelbergensis

Repères

Le genre Homo émerge il y a 2,8 millions d'années en Afrique (H. habilis). Les premiers pré Sapiens y apparaissent il y a 500 000 ans, et le premier " vrai " Sapiens 300 000 ans plus tard.


(500 000 ans) … Une succession linéaire censée mener jusqu'à un apogée que nous constituerions, puisque nous nous sommes auto décrétés " homme anatomiquement moderne " et Homo sapiens, autrement dit " homme sage ".

Dans cette belle histoire, les formes humaines se succédaient aimablement et se chevauchaient rarement. Une vision simple qui eut le mérite de poser des bases. Mais les paléoanthropologues savent aujourd'hui que ce fut un peu plus compliqué : il y avait plus de monde qu'escompté à la table familiale, et les parents manquants commencent à sortir du bois…

Un foisonnement de formes humaines

Ces derniers temps, les nouveaux convives se sont même précipités : Homo luzonensis, qui a fait l'actualité en avril dernier ; deux nouveaux hommes de Denisova ces derniers mois ; sans oublier, il y a deux ans, l'homme de Je-bel Irhoud, sorte de grand-oncle inattendu ; ni Homo naledi et Florès, il y a quatre et quinze ans, deux représentants de rameaux isolés…

" Beaucoup de nouvelles découvertes ont accru la complexité de l'arbre évolutif, souligne le paléoanthropologue Jean-Jacques Hublin, du Collège de France et de l'Institut Max-Planck de Leipzig. On est passé à quelque chose de buissonnant, dont les branches s'entrelacent et se recoupent… et souvent s'interrompent ! "

Pourquoi une telle profusion aujourd'hui ? Il y a d'abord le tempo des fouilles. " La de terrain se développe en Afrique, en Chine, en Asie du Sud-Est, appuie la paléoanthropologue Dominique Grimaud-Hervé, du Muséum national d'histoire naturelle de Paris (MNHN). Ce qui permet d'accumuler les surprises et contribue à combler les lacunes géographiques et temporelles : c'est motivant ! " " Souvent on ne trouve rien, rit Florent Détroit (MNHN). Mais quand on trouve, c'est un foisonnement ! " Et il sait de quoi il parle : il est le " père " du nouveau venu H. luzonensis, débusqué sur l'île de Luzon, aux Philippines. Une terre promise pour la recherche avec l'Indonésie voisine.

Autre raison pointée par le chercheur : " Avant les années 1950, chaque spécimen un peu particulier était classé à part, si bien qu'on était arrivé à un ensemble incompréhensible. Puis il y a eu un mouvement inverse de regroupement… avant qu'on fasse de nouveau machine arrière aujourd'hui. " " Heidelbergensis et Erectus sont devenus des groupes fourre-tout, où se retrouvent les fossiles qu'on ne sait pas où ranger ailleurs ", rappelle Dominique Grimaud-Hervé. Or, ce nouveau regard change les choses : " Sion classe deux squelettes dans un même groupe, on se dit qu'il n'y a pas grand-chose à creuser. Mais si on les sépare, alors on va chercher ce que signifient leurs variations, en quoi leurs histoires évolutives sont différentes, quelles sont leurs origines ", reprend Florent Détroit. Détails et variations retrouvent de la valeur et du sens.

H. naledi présente ainsi un mélange inédit de traits archaïques (plus proches de ce qu'on observe chez des hominidés anciens comme les Australopithèques : phalanges incurvées, volume cérébral…) et modernes (longues jambes, forme du crâne…). H. luzonensis affiche lui aussi une mosaïque en partie archaïque (prémolaire, pied) et moderne (molaire), mais différente des patchworks déjà identifiés. Bref, des êtres " chimères " qui semblent puiser leurs traits protéiformes chez plusieurs autres espèces. Et ils sont loin d'être les seuls. Des crânes et des ossements étonnants, ressortis pour réanalyses des tiroirs où ils prenaient la poussière, déploient là encore de singulières singularités : H. helmei, H. idaltu, les hommes de Kabwé, de Jebel Irhoud, en Afrique, l'homme de Hualongdong, de Dali ou de Maba, en Chine ; et même l'homme de Saccopastore en Europe…

À chacun sa petite partition anatomique

Un inventaire à la Prévert dont la poésie bouleverse notre phylogénie. Car chacun dis pose de sa petite partition anatomique archaïco-moderne personnelle, alors que tous sont " contemporains " et pas si vieux : " On connaît désormais plusieurs formes humaines coexistant au Pléis tocène moyen (-800 000 à -125 000 ans), constate Jean-Jacques Hublin. Une diversité bien plus importante que ce que l'on a longtemps imaginé, et surtout d'un autre ordre que ce qu'on peut voir aujourd'hui. Les hommes actuels appartiennent tous à la même espèce, assez homogène, mais entre ces formes anciennes les différences physiques sont comparables à celles qui séparent des espèces distinctes de mammifères. "

Le voilà incarné, le buisson ne ment de notre arbre généalogique ! Certains fossiles peuvent être associés sur des branches, elles-mêmes reliées à l'arbre humain global, quand d'autres sont encore trop mystérieux pour qu'on sache où les placer. Il y a 300 000 ans, notre histoire était incomparablement plus riche -notre solitude actuelle n'en paraît que plus singulière. Prendre conscience de cette diversité est primordial mais ne dit pas où, dans notre arbre, ajouter les branches que l'on découvre. Surtout, que racontent-elles ensemble ? Sur l'origine de Sapiens par exemple ? " Les variations entre les fossiles africains montrent qu'au lieu d'une progression linéaire vers sa morphologie, il y a eu des superpositions chronologiques entre diverses morphologies archaïques et modernes ", notait en 2016 le paléoanthropologue Christopher Stringer, du Muséum d'histoire naturel de Londres. Impossible de désigner un lieu d'émergence précis, ces superpositions évoquent davantage une évolution " fragmentée ", une origine morcelée entre des régions reliées par des échanges de gènes via des métissages.

Pour aller plus loin, les scientifiques explorent un autre grand terrain de fouilles : les génomes. Les généticiens peuvent désormais passer l'ADN ancien extrait d'ossements millénaires au tamis de leurs séquenceurs dernier cri. Un champ de recherche lancé en 2009 avec la publication du patrimoine génétique de Neandertal par le précurseur Svante Paäbo, suivi de celui de Denisova en 2010. De quoi renouveler les informations disponibles sur la morphologie, les adaptations, la diversité (quand on dispose de plusieurs génomes pour les comparer).

Mais cette approche a ses limites : il n'y a pas toujours de fossiles disponibles et leur ADN peut être dégradé. Temps qui passe et environnement le fragmentent, surtout dans les zones chaudes et humides telles que l'Afrique ou l'Asie, primordiales dans notre évolution.

Les gènes de populations inconnues…

Dès 2006, Jeffrey Wall et Vincent Plagnol imaginent une autre façon de faire de la paléoanthropologie génétique, moins directe et plus introspective : regarder dans notre ADN moderne pour voir si on n'y trouverait pas la trace d'autres génomes, appartenant à des hommes disparus !

Pour ceux dont on dispose d'un modèle (Neandertal et Denisova), l'identification est facile… Or les deux chercheurs veulent s'en affranchir.

Ils traquent les anomalies dans les fréquences de présence des mutations de notre texte génétique. En se basant sur le fait que la molécule de l'hérédité accumule, au fil du temps, et selon un rythme connu, des altérations, leur idée est d'identifier, grâce à des analyses statistiques, les régions dans lesquelles le nombre de mutations n'est pas normal : signe possible d'une origine étrangère, d'une autre population humaine qui aurait évolué de son côté (avec ses propres mutations) avant de se croiser avec nous. Sachant que les vestiges génétiques peuvent eux-mêmes être porteurs de vestiges d'un autre… Reste ensuite à savoir à qui appartient tout ça.

Cette méthode a aussi ses limites : " L'ADN des populations actuelles ne permet de retracer que des croisements qui ont eu une descendance jusqu'à nous ", rappelle Évelyne Heyer, spécialiste en anthropologie génétique au MNHN. Autre difficulté : la délicate interprétation des données statistiques obtenues, qui entraîne débats et résultats parfois contradictoires. Mais ça marche !

La paléogénétique introspective a permis de confirmer la présence de Neandertal en nous (et de nous en lui), ainsi que celle de Denisova. Ou plutôt " des " Denisova, comme l'a découvert le biologiste des populations Murray Cox (université de Massey, Nouvelle-Zélande) en avril dernier, en étudiant le génome des Papous et des Indonésiens : " Au lieu d'un groupe unique, il s'agit en réalité d'au moins trois groupes très différents ! Et avec plus de diversité que ce qui existe entre nous, Sapiens, aujourd'hui. " L'un des trois est même si différent que le chercheur y voit presque une espèce à part… Une semi-surprise tant l'Asie est riche en fossiles hors normes.

Car voilà bien toute la puissance de cette nouvelle approche : sa capacité à exhumer aussi des populations " fantômes " dont les membres mystérieux hantent notre génome sans qu'on leur connaisse encore de corps fossiles physiques.

Un de ces fantômes a été aperçu en 2016. L'étude d'ADN d'ossements de groupes vivant au Moyen-Orient il y a plus de 15 000 ans a révélé la présence d'un ADN de plus de 45 000 ans. Qui ne possédait pourtant aucun élément néandertalien, contrairement aux populations de la région (et d'Europe) de l'époque.

Au moment de sa sortie d'Afrique, il y a 100 000 ans, notre espèce adonc connu trois destins distincts : entre ceux restés en Afrique et ceux partis jusqu'en Amérique et en Australie (croisant Neandertal et Denisova), une population surnommée les " Eurasiens basaux " s'est isolée. Où exactement ? Et combien de temps se perpétua-t-elle ? Mystère…

Avec ses nombreux fossiles mi-archaïques mi-modernes et son incroyable diversité génétique actuelle, l'Afrique cache à coup sûr de nombreuses lignées humaines oubliées. C'est dans le génome des Biaka (Afrique centrale), des Mandenka (Afrique de l'Ouest) et des San (dans le sud), que Michael Hammer, de l'université d'Arizona, suggérait en 2011 un autre méandre inconnu de notre histoire : il y a 35 000 ans, les ancêtres de ces tribus se seraient croisés avec une autre population humaine… qui n'était pas Sapiens puisque la population en question se serait séparée de notre lignée il y a plus de 700 000 ans. Soit à l'époque où un autre groupe d'Homo sortait d'Afrique et allait vivre sa vie évolutive en Europe (pour donner Neandertal) et en Asie (Denisova).

Enfin, un troisième fantôme a été annoncé en juin. Le plus spéculatif, le plus vieux et le plus extrême. En combinant les données ADN des Sapiens africains et européens, de Neandertal et de Denisova, le spécialiste de la génétique des populations Alan Rogers (université d'Utah) aurait trouvé la trace des ancêtres communs de Neandertal et Denisova.

Mieux : il aurait repéré des indices de leur union avec un Homo super-archaïque dont ils se seraient séparés évolutivement parlant 1,3 million d'années plus tôt ! Un fantôme qui pourrait être Erectus, premier colonisateur mythique de l'Europe et de l'Asie, dont l'histoire s'est écartée de la nôtre il y a 2 millions d'années et dont nous n'avons pas l'ADN ? La possibilité d'union fertile entre deux humanités aux histoires évolutives si longtemps indépendantes donne le vertige.

En quelques années, les fossiles et les gènes ont décidément bien transformé l'arbre de notre si large famille (voir p. 99). " On en perçoit mieux l'allure générale, et dans le même temps, on se perd au niveau des branches, des nœuds avec des fossiles mosaïques, des hybridations ", s'amuse Florent Détroit.

On découvre désormais des relations entre des groupes éloignés dans le temps et l'espace, des migrations, des métissages. L'histoire de notre famille n'est plus une simple fable, mais un récit coloré et complexe, plein de rebondissements. De quoi rendre enfin hommage à tous ses membres disparus, dont nous gardons tous, en chacun de nous, une trace indélébile.

Le nouvel arbre des Homo

Si la structure générale de notre arbre semble bien établie, de nouvelles branches et des " greffes " y sont régulièrement ajoutées… que les chercheurs peinent parfois à relier au tronc commun.

L'histoire lacunaire des Homo écrite à partir des fossiles…

La mesure des traits physiques (voir ci-dessous) permet théoriquement de distinguer les populations humaines. Sauf quand les variations observées à l'intérieur de chacune font que leurs ensembles se superposent : certains Néandertaliens sont ainsi proches d'Erectus et d'autres de Sapiens. Pire : en utilisant d'autres traits, les ensembles constitués seront encore différents.

… est depuis quelques années bouleversée par les apports de la génétique

Quel que soit l'endroit du globe, notre génome conserve des bribes d'ADN provenant d'autres groupes humains. Parfois ce sont des groupes connus, comme Neandertal, parfois des espèces anciennes non identifiées. L'Afrique est la seule sans éléments néandertaliens, mais elle a conservé la trace d'espèces archaïques uniques.

Une seule espèce d'Homo ?

On a longtemps considéré distinctes deux espèces qui ne pouvaient plus se croiser. Or le séquençage du vivant a montré que l'hybridation restait possible même entre groupes séparés depuis des millions d'années. Faut-il alors les considérer comme faisant partie d'une même espèce ?

" Non, car ils conservent des différences, affirme Jean-Jacques Hublin. Même s'ils se sont croisés, et Sapiens se distinguent parfaitement : les contacts ne signifient pas la dilution d'une entité dans l'autre. Ce qui compte pour définir les espèces, ou plutôt le s'lignées de méta population s', c'est la préservation de trajectoires évolutives propres. " Reste à comprendre comment elles conservent leurs spécificités...

Source : Science et vie du 26/07/2019

jeudi 11 octobre 2018

Des traces de mystère d'anciens humains trouvés cachés dans nos génomes

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