Moins de 2 000 individus seraient à l’origine de la population humaine actuelle

Une nouvelle simulation de la diversité génétique passée suggère qu’il y a 900 000 ans, la population humaine a été réduite à moins de quelques milliers d’individus aptes à se reproduire, qui sont à l’origine de la population actuelle.

Homo heidelbergensis (à gauche), l’ancêtre présumé d’Homo sapiens (à droite, l'homme de Cro Magnon), serait issu d'une population passée par un effectif extrêmement réduit.

Selon une nouvelle étude, une grande crise climatique a failli faire disparaître nos ancêtres à la fin du Pléistocène inférieur (2,59 millions d’années à 774 000 ans). Haipeng Li, de l’Académie chinoise des sciences, et ses collègues avancent que cette crise aurait presque éradiqué la population ancestrale d’Homo sapiens, il y a entre 930 000 et 813 000 ans.

Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont élaboré une nouvelle méthode afin de simuler l’évolution génétique humaine en « remontant le temps », qu’ils ont nommé « processus de coalescence rapide en temps infinitésimal » ou FitCoal. Ils sont partis pour cela de la mesure de fréquence de certains polymorphismes nucléotidiques (variations d’une seule paire de bases) dans 3 154 génomes issus de 10 populations africaines et de 40 populations non africaines actuelles. Pour l’essentiel, le principe de la méthode FitCoal est de décrire par des probabilités la coalescence – la fusion de lignées – et l’apparition spontanée de mutations de génération en génération.

Les résultats obtenus suggèrent qu’à la fin du Pléistocène inférieur, la population effective moyenne – c’est-à-dire le nombre d’individus aptes à se reproduire – n’aurait plus été que de 1 280 individus. Les chercheurs notent que ce goulot d’étranglement génétique expliquerait la rareté des fossiles humains entre 950 000 et 650 000 ans en Afrique et en Eurasie. Comme le peu de fossiles retrouvé en Afrique pour cette période – Tighennif, en Algérie, Gombore, en Éthiopie – ont des traits osseux en commun retrouvés chez Homo heidelbergensis, les paléontologues supposent que l’ancêtre présumé des Néandertaliens, des Dénisoviens et des Homo sapiens est issu de la population ancestrale qui a subsisté à cette réduction génétique. Or l’horloge génétique suggère que le plus récent ancêtre commun de ces trois formes humaines a vécu entre 700 000 et 500 000 ans, ce qui est compatible avec la possibilité d’un goulot d’étranglement survenu juste avant.

Il y a quelque 900000 ans, la population africaine ancestrale d'H. sapiens serait passée par un goulots d'étranglement génétique, qui aurait réduit sa population effective – le nombre d'individus reproducteurs – à un effectif de seulement 1280 !

Le généticien des populations Yun-Xin Fu, de l’université du Texas, l’un des inventeurs de la méthode, estime que « le fait que FitCoal puisse détecter cette baisse brutale de diversité génétique à partir de seulement quelques séquences représente une percée ».

Un enthousiasme que ses confrères accueillent avec prudence. Ainsi, Nick Ashton, du Muséum de Londres, qui a commenté l’article dans Science, pointe que s’il ya bien eu un goulot d’étranglement, moins de fossiles auraient dû être découverts en Eurasie. S’exprimant dans le New York Times, le généticien des populations à l’institut Max-Planck d’anthropologie évolutionniste de Leipzig, Stephan Schiffels, a pour sa part exprimé par une métaphore ses réserves par rapport à FitCoal : la méthode « revient un peu à tenter de déduire la taille d’une pierre tombée au milieu d’un grand lac à partir des ondelettes parvenant sur la rive ». L’avenir dira si FitCoal est un pavé dans la mare de la paléogénétique ou un coup d’épée dans l’eau.

Source : Pour la Science du 26/09/2023

La démographie des néandertaliens était fragile

À l’aide de simulations, des chercheurs ont mis en évidence qu’une très faible baisse de la fertilité des jeunes néandertaliennes aurait suffi à faire disparaître l’espèce. Un point à prendre en compte dans les scénarios tentant d’expliquer leur disparition.

C’est un fait, les néandertaliens ont disparu il y a environ 40 000 ans, en 4 à 10 000 ans. Pourquoi ? Les scénarios invoquant une cause extérieure sont légion : génocide perpétré par Homo sapiens, cancer de la peau, inversion du champ magnétique terrestre, choc viral et bactérien, etc. Tout aussi improbables sont la plupart des explications fondées sur une cause interne à l’espèce Homo neanderthalensis : infériorité cognitive par rapport aux sapiens, suicides, stérilité, etc. Anna Degioanni, de l’université d’Aix-Marseille, et ses collègues ont voulu mettre de l’ordre à cette frénésie explicative en éclairant le contexte démographique de la disparition des néandertaliens.

Les chercheurs ont considéré H. neanderthalensis d’un point de vue écologique, c’est-à-dire comme une espèce animale en équilibre avec son environnement. Afin de décrire la dynamique démographique de cette espèce occupant un territoire allant de la Grande-Bretagne à la Sibérie et dont le nombre n’a probablement pas excédé les 70 000 individus, ils ont employé un modèle démographique servant habituellement à décrire l’évolution d’une population animale. Ce type de modèle dépend de nombreux paramètres décrivant le climat et les conditions de vie ainsi que les caractéristiques biologiques de l’espèce (mortalité, reproduction, etc.). Le premier souci des chercheurs a été de définir les paramètres reproduisant la stabilité démographique de cette population préhistorique divisée en au moins trois sous-groupes. Ce modèle n’est pas réaliste, puisque les néandertaliens ont disparu, mais il est utile pour identifier les valeurs démographiques à modifier pour reproduire la disparition de la population.

Ensuite, les chercheurs ont modifié les valeurs de certains paramètres démographiques (par exemple le nombre d’enfants par femme, la mortalité, la migration…) et simulé les générations successives afin de reproduire une disparition des Néandertaliens en 10 000, 6 000 ou 4 000 ans. Après avoir écarté les hypothèses qui feraient disparaître la population bien trop vite (augmentation brutale de la mortalité due à des guerres ou à des épidémies), ils sont parvenus après des milliers de simulations à la conclusion qu’une très légère baisse de la fertilité des femmes les plus jeunes suffit à provoquer la disparition de la population dans l’intervalle de temps attendu.

Bien que le but de ces travaux ne soit pas d’expliquer pourquoi il aurait pu y avoir une diminution de la fertilité, les chercheurs soulignent l’existence de facteurs de risque biologiquement confirmés : le fait que les premières grossesses, surtout chez les femmes jeunes, sont en moyenne plus à risques que les suivantes ; ou qu’une une réduction des calories est préjudiciable pour la grossesse. Selon les chercheurs, un bouleversement climatique aurait pu suffire à réduire les ressources et entraîner une légère baisse de la fertilité des néandertaliennes, qui aurait été fatale à l’espèce.

Pour autant, les néandertaliens ont traversé sans bouleversement majeur pas moins de quatre grandes glaciations (et de nombreux épisodes froids). Pour de nombreux chercheurs, ces explications ne semblent donc pas suffisantes. Or il y a environ 45 000 ans, une nouveauté a irrémédiablement changé l’équilibre d’Homo neanderthalensis au sein de sa niche écologique : l’irruption d’Homo sapiens. Connu aussi pour avoir entraîné la disparition des mammouths, des tigres à dents de sabres, des ours des cavernes, etc., ce concurrent très prolifique a pu aussi faire baisser indirectement la fertilité des néandertaliennes, par exemple par les effets alimentaires de la concurrence ou la désorganisation des réseaux d’échanges.

Une autre possibilité proposée par d’autres chercheurs est l’échange de femmes entre clans néandertaliens et sapiens. Les habitants de l’Eurasie possèdent entre 1 et 3 % de gènes néandertaliens. L’équipe de généticiens de Fernando Mendez, de l’université Stanford en Californie, a montré en 2016 une certaine divergence entre le chromosome Y chez H. sapiens et H. neanderthalensis, qui suggère que les unions entre les hommes néandertaliens et les femmes sapiens étaient quasi stériles, au contraire des unions entre un homme sapiens et une femme néandertalienne. Ces métissages pourraient avoir privé les clans néandertaliens d’une partie de leurs jeunes femmes, faisant chuter la fertilité globale des néandertaliennes.

Ainsi, le grand intérêt de l’étude paléodémographique d’Anna Degioanni et ses collègues est d’abord de mettre en évidence la fragilité reproductive des néandertaliens, ce qui aide à préciser les scénarios plausibles de leur disparition.

Source : Pour la Science du 25/06/2019