Quand l'humanité a failli disparaître

Une étonnante étude génétique montre un très fort rétrécissement de diversité dans la population dont est issue Homo sapiens, qui se serait formé il y a environ 900.000 ans en Afrique. Comment s'explique ce goulot d'étranglement qui aurait duré plus de 100.000 ans ? Des personnes seraient-elles devenues stériles ? Cet événement pourrait aussi être lié au début d'une période glaciaire…

Que s'est-il passé il y a 900.000 ans ? C'est la question que se posent tous les paléogénéticiens depuis la parution en septembre 2023 d'un article montrant les traces d'un grave accident démographique dans la lignée humaine. On y parle d'un "goulot d'étranglement", c'est-à-dire d'un très fort rétrécissement du nombre d'individus dans la population des ancêtres d'Homo sapiens. Pour les chercheurs de laboratoires chinois, italiens et américains qui ont signé cette étude dans Science, les ancêtres de l'espèce humaine ont frôlé l'extinction.

Il faut dresser le décor. Il y a un million d'années, Homo sapiens n'existe pas, pas plus que son ancêtre, qu'il s'agisse d'Homo antecessor ou d'Homo heidelbergensis, les deux prétendants au titre (lire l'encadré ci-dessous). Mais il y a d'autres humains, Homo erectus ou Homo ergaster, probablement plusieurs espèces voire des cousins proches, comme le paranthrope P. robustus.

À la recherche du dernier ancêtre commun

Dans la famille humaine, il y a un aïeul assez spécial, un véritable fondateur de dynastie ; celui que nous avons en commun avec nos cousins Neandertal et Denisova. Qui était-il ? La génétique nous dit qu’il aurait donc surmonté une grave crise démographique et qu’il avait 46 chromosomes. Il aurait vécu il y a 1 million d’années ou 600.000 ans — rien n’est certain —, avant que Neandertal et Denisova ne prennent leurs propres chemins évolutifs il y a plus de 400.000 ans. Il aurait peut-être exploré l’Europe. D’ailleurs, la paléoanthropologie hésite à lui attribuer les fossiles d’Homo antecessor, découverts en Espagne, ou d’Homo heidelbergensis, en Allemagne. Certains pensent plutôt qu’on n’a pas encore trouvé ses ossements. Bref, on ne sait pas grand-chose de lui avec certitude, sauf qu’il a été crucial dans notre histoire.

On regroupe cette humanité au sens large sous le terme d'homininés. Ces espèces se sont établies sur le continent africain et même en dehors, on en a la preuve grâce à des fossiles. "Mais il existe un hiatus dans l'enregistrement des fossiles de la période autour d'il y a 1 million d'années. On a des os d'homininés plus anciens et d'autres plus récents. Mais presque rien à cette période ", raconte Aurélien Mounier, paléoanthropologue au CNRS.

Le chercheur mène d'ailleurs une mission au Kenya pour en savoir plus sur les homininés de la transition du pléistocène moyen, il y a 1,25 million d'années à 750.000 ans. "Nous ne savons pas à quoi ressemblaient les gens qui vivaient à cette période. Mais nous disposons de sites archéologiques. Nous avons des informations sur leurs outils - deux sites ont livré des bifaces - et sur la faune ", précise l'archéologue. Il existe également trois fossiles (un crâne, un autre en morceaux et un pelvis) qui semblent appartenir aux homininés de cette époque.

C'est un moment important pour la lignée humaine. Cette période débouche sur l'émergence de l'ancêtre commun des trois espèces humaines les plus connues : Neandertal, Denisova et sapiens (nous). Pour l'explorer, un groupe international de chercheurs s'est appuyé sur les traces génétiques qu'il a laissées dans les populations actuelles. Ils ont littéralement remonté le temps en analysant la diversité génétique héritée chez 3154 personnes modernes issues de 50 populations différentes, africaines ou non. Claudio Quilodran, paléogénéticien à l'Université d'Oxford (Royaume-Uni), qui n'a pas collaboré à cette découverte, explique : "Leur méthode s'appuie sur la théorie de la coalescence pour aller dans le passé à partir de nos données actuelles. Il s'agit d'estimer le nombre de générations qui sépare deux lignées avant de trouver leur ancêtre commun. " Et le modèle le plus crédible a montré un résultat auquel ils ne s'attendaient pas : un très fort rétrécissement de diversité dans la population dont est issu Homo sapiens, qui se serait formé il y a environ 930.000 ans.

Le principe de la "coalescence"

La machine à remonter le temps qu'exploite la paléogénétique actuelle repose sur l'idée qu'on peut estimer l'ancienneté de l'ancêtre commun de deux personnes, en fonction du volume des différences génétiques entre elles. Il est très proche entre deux sœurs et de plus en plus loin si la fréquence des différences génétiques augmente. Cet aïeul constitue un événement de coalescence, c'est-à-dire un point de rencontre dans l'arbre de vie. Si on part d'une population et non plus de seulement deux personnes, on peut remonter encore plus loin, de rencontre en rencontre, d'un événement de coalescence à l'autre.

Le mathématicien britannique John Kingman a mis en équations cette idée en 1980. Les paléogénéticiens modernes les ont intégrées à leurs modèles démographiques. Le modèle original présenté dans Science s'appelle "processus de coalescence rapide en temps infinitésimal" (en anglais FitCoal, pour Fast infinitesimal time coalescent process). Il imagine des millions de scénarios démographiques et en déduit la fréquence et la distribution de certaines mutations dans les populations actuelles. Les chercheurs peuvent ensuite choisir le plus vraisemblable. C'est comme cela qu'ils ont découvert le goulot d'étranglement ancien.

En ne considérant que les individus qui ont transmis leurs gènes, c'est-à-dire la population effective, celle-ci serait passée en quelques années de plus de 90.000 individus à environ 1300, frôlant peut-être l'extinction. "Nous avons trouvé ce goulot d'étranglement ancien et important il y a environ six ans, raconte Haipeng Li, l'un des coordinateurs de l'étude, spécialiste de la génomique à l'institut Yi-Hsuan Pan pour la nutrition et la santé à Shanghai (Chine). Au début, nous n'étions pas enthousiastes… Cela nous a semblé un peu étrange, c'était peut-être une erreur dans notre programme. " Les chercheurs veulent alors comprendre la cause de cette "erreur". "Au bout de quelques mois, nous n'avions rien trouvé d'anormal. Nous avions peut-être découvert quelque chose de très intéressant. "

Sapiens serait issu d'une série de métissages complexe

Ce goulot d'étranglement n'a d'abord été visible que chez les populations africaines. "Ce n'est pas forcément étonnant car la population non africaine a perdu beaucoup de diversité lors de la sortie d'Afrique. Peu de lignages ont survécu, et c'est difficile d'explorer loin dans le passé ", précise Laurent Excoffier, professeur de génétique des populations à l'Université de Berne (Suisse), qui n'a pas contribué à ces travaux.

Il y a 70.000 ans environ, quelques milliers d'Homo sapiens quittent l'Afrique pour peupler les autres continents. Tous les descendants de non-Africains actuels sont issus de ce petit groupe, et donc d'un goulot d'étranglement secondaire qui a effacé en partie le signal de l'événement plus ancien. Les descendants d'Africains viennent de populations bien plus importantes. Leur diversité génétique ancestrale est plus grande, et y observer un goulot d'étranglement ancien est plus facile.

Mais l'équipe de Haipeng Li n'en est pas restée là. "L'un des relecteurs (un expert qui évalue l'article avant publication, ndlr) nous a demandé de repérer ce goulot d'étranglement dans les populations non africaines, dans lesquelles son signal est très faible. Nous avons suivi son conseil et nous l'avons détecté avec des estimations presque identiques ", nous racontent-ils. Ce travail vient définitivement confirmer un phénomène que plusieurs scientifiques soupçonnaient déjà. "Nous l’avons également trouvé vers -600.000 ans dans un récent article paru de la revue Cell", poursuit Laurent Excoffier. Céline Bon, paléogénéticienne et anthropologue du Muséum national d’histoire naturelle à Paris, abonde en ce sens : "Un article de 2014 montrait un goulot d’étranglement similaire, cette fois à partir de données de Neandertal. "

La théorie du "goulot d'étranglement" développée par l'étude est confortée par la quasi-absence de fossiles trouvés en Afrique entre -950.000 et -650.000 ans. C'est à l'issue de cette période qu'aurait émergé notre dernier ancêtre commun avec Neandertal.

Ce nouvel article confirme donc que quelque chose aurait empêché une partie de la population de transmettre ses gènes à la génération suivante. Ces personnes seraient-elles devenues stériles ? Seraient-elles mortes avant d'avoir eu des enfants ? Les auteurs remarquent qu'une période glaciaire débute il y a un million d'années. "C'est une cause possible ", reconnaît Claudio Quilodran. Une simple hypothèse, car la coïncidence n'est jamais une causalité. Céline Bon insiste : "Il ne faut pas croire que presque tout le monde est mort ! Une barrière écologique a pu fragmenter la population, rendre plus difficiles les échanges de gènes entre deux groupes. "

La chercheuse française fait référence à d'autres travaux, présentés dans Nature en mai 2023 par des équipes canadiennes et américaines. Le généticien américain Aaron Ragsdale y montre qu'il est très vraisemblable sur le plan génétique que des groupes d'homininés pré-sapiens aient été séparés à certaines périodes, puis regroupés à d'autres. Nous serions donc issus d'une histoire de métissages plus complexe et dynamique. "Dans son modèle, l'ancêtre de sapiens aurait ainsi été divisé en deux groupes et l'un des deux a traversé un grave goulot d'étranglement avant de retrouver l'autre population ", poursuit Céline Bon. Dans ce schéma, seule une partie des ancêtres de sapiens aurait connu un goulot d'étranglement très important. L'autre aurait été préservée. Et cela se serait passé à peu près à la même période que l'événement détecté par Haipeng Li. "Les choses sont probablement plus compliquées qu'une histoire avec une seule branche ", conclut la généticienne.

Et d'après le modèle de Haipeng Li et de ses collègues, la petite population se serait maintenue pendant 117.000 ans. "Aussi longtemps, c'est bizarre…, s'interroge Laurent Excoffier. Mais il ne faut pas prendre cette distribution de population au pied de la lettre, c'est une modélisation, les nombres absolus n'ont pas beaucoup de sens. En 100.000 ans, il peut se passer tellement de choses ! " Claudio Quilodran est du même avis : "Comment une si petite population se maintient-elle pendant 117.000 ans ? Il faut des conditions climatiques très instables… " De telles conditions devraient être observées dans les fossiles d'animaux datant de cette époque. C'est une confirmation que le généticien suggère de rechercher.

"On ne sait pas comment la taille de la population ancienne est restée si faible pendant si longtemps, reconnaît Haipeng Li. Cependant, nos ancêtres ont dû s'unir pour lutter contre les changements climatiques. Ils ont dû former une communauté, avec un avenir commun, celui de l'humanité. " Au bout de 100.000 ans, ces pionniers de l'humanité ont vu la lumière au bout du goulot d'étranglement. Haipeng Li détaille : "Une reprise rapide de la population a été détectée vers -813.000 ans. La maîtrise du feu pourrait expliquer en partie cette expansion démographique, comme le montrent les premiers vestiges archéologiques découverts en Israël, datés d'environ 790.000 ans avant notre ère. D'autres facteurs, tels que les changements climatiques, pourraient également être à l'origine de ce rétablissement rapide de la population. " Le groupe a alors une taille effective d'environ 27.000 personnes.

Une période charnière pour la génétique de la lignée humaine

Un événement aussi traumatique a pu avoir des conséquences très importantes pour la lignée d'Homo sapiens. "Un fort goulot d'étranglement produit une très forte pression évolutive. Il est possible qu'il ait conduit à un événement de spéciation ", estime Claudio Quilodran. Et, coïncidence, l'ancêtre commun à sapiens, Neandertal et Denisova aurait émergé durant cette transition du pléistocène moyen.

Il faut savoir que tous les primates et leurs descendants possèdent 48 chromosomes, alors que nous n'en avons que 46, comme Neandertal et Denisova. Dans notre lignée, deux chromosomes ont fusionné pour donner naissance à notre chromosome 2. Cet événement a changé à jamais la génétique de la lignée humaine. Aurait-il pu définir ce dernier ancêtre commun ? C'est l'hypothèse de Haipeng Li et ses collaborateurs. Ils imaginent que cette fusion a pu résulter ou produire le goulot d'étranglement.

Car des travaux de 2022, menés à l'Université de Varsovie (Pologne), estiment que la fusion ne date pas d'il y a 4,5 millions d'années environ, comme on le pensait jusqu'à présent, mais d'il y a environ 900.000 ans. Elle tomberait donc dans notre période si cruciale. "Les dates ici sont très discutées, tempère Céline Bon. On sait que le chromosome 2 était fusionné chez Neandertal et Denisova. Mais cet événement peut être plus ancien… et avoir donné naissance au genre Homo voire à la branche des australopithèques. " Les doutes sont encore nombreux sur ce qu'il s'est passé il y a 900.000 ans, mais on comprend que la vie de nos ancêtres a été chamboulée, peut-être même menacée. Un coup de canif dans l'image de l'humanité conquérante qu'on nous a parfois dessinée.

Source : Sciences et Avenir du 10/12/2023

La poussière d’astéroïde bel et bien à l’origine de l’hiver de 15 ans qui a causé l’extinction des dinosaures

Il y a 66 millions d’années, le ciel s’est assombri et a plongé la Terre en hiver durant quinze ans. Plutôt que du soufre ou de la suie, une étude affirme que c’est la silice soulevée par l’astéroïde qui aurait bloqué la lumière du soleil.

L’énigme de la disparition des dinosaures s’éclaircit. On savait que l’impact d’un astéroïde d’au moins 10 kilomètres de diamètre dans l’actuel golfe du Mexique, il y a 66 millions d’années, avait causé l’extinction des trois quarts du monde vivant, dont les dinosaures. Mais la nature exacte du phénomène provoqué par la météorite Chicxulub restait matière à débat. Selon une étude publiée ce lundi 30 octobre dans Nature Geoscience, la poussière soulevée par le gros caillou au moment de l’impact sur la surface de la Terre pourrait être à l’origine de l’hiver mondial meurtrier qui a suivi.

Les théories les plus récentes voulaient que du soufre dégagé par l’impact, ou la suie dégagée par des incendies colossaux, aient bloqué la lumière du soleil et plongé le monde dans un long hiver. Une équipe de géoscientifiques de l’Observatoire royal de Belgique à Bruxelles, a réexaminé les conséquences de cet épisode et a redonné du souffle à une théorie antérieure : ce sont plutôt de fines poussières de silice, du sable pulvérisé, qui auraient persisté dans l’atmosphère quinze années durant et obscurci le ciel durablement.

Pour obtenir de tels résultats, les chercheurs ont retrouvé et identifié des particules de poussières de 0,8 à 8 micromètres, issues de l’impact de l’astéroïde, dans le Dakota du Nord, aux Etats-Unis. En entrant leurs données dans des modèles climatiques similaires à ceux utilisés aujourd’hui, les géoscientifiques ont déterminé que ces poussières avaient joué un rôle beaucoup plus important qu’estimé. Les simulations ont révélé que sur toute la quantité de matière projetée dans l’atmosphère, les trois quarts étaient constitués de poussières, pour 24 % de soufre et seulement 1 % de suies.

Ces particules de poussière ont «complètement empêché la photosynthèse» chez les plantes pendant au moins une année, entraînant un «effondrement catastrophique» de la vie, selon Ozgur Karatekin, coauteur de l’étude. L’obstruction presque totale de la lumière solaire a également provoqué un refroidissement brutal de la surface de la Terre. Suivant les scénarios, les températures moyennes mondiales auraient alors chuté de 34 °C, passant de près de 19 °C à -15 °C.

«Nous devons approfondir nos connaissances sur les causes du refroidissement global et de la perte de photosynthèse afin de mieux comprendre les mécanismes exacts de destruction qui ont suivi l’impact de Chicxulub», explique Cem Berk Senel, à la tête de l’étude. «C’est la première fois que des simulations paléoclimatiques indiquent une suppression de l’activité photosynthétique pendant deux ans et un hiver d’impact induit par la poussière pendant 15 à 20 ans», se félicite-t-il. Le brouillard sur les causes de cet hiver dramatique semble donc se dissiper. Une chose est sûre les dinosaures ont pris un fatal coup de froid.

Source : Libération du 31/10/2023

Extinction des dinosaures : volcan ou météorite ? Un ordinateur tranche

Lequel du volcan ou de la météorite est à l’origine de l’extinction des dinosaures, il y a 66 millions d’années ? Des chercheurs ont programmé un modèle informatique pour qu’il réponde à cette question et tranche sur ce débat de longue date. En deux jours, il a analysé plus de 300.000 scénarios en les comparant aux données d’archives fossiles et n’en a retenu qu’un seul.

Depuis la découverte, par Luis et Walter Alvarez, du cratère de Chicxulub au Mexique, causé par un astéroïde de plusieurs kilomètres de large, le débat fait rage entre les scientifiques : les dinosaures ont-ils finalement été tués par cet impact, ou plutôt par le déversement de gaz provenant de volcans dans la région de l'Inde actuelle ?

Des chercheurs du Dartmouth College (Etats-Unis) ont expérimenté une nouvelle approche, en retirant les scientifiques de la discussion. Ils ont conçu un programme informatique capable d’analyser des milliers d’archives fossiles. A partir des données géochimiques et organiques que ces fossiles contiennent, le réseau de processeurs a tranché : l’extinction du Crétacé-Paléogène (K-Pg) serait attribuée à de grands volcans, connus sous le nom de trapps du Deccan. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Science.

Analyser les fossiles… à l’envers

Pour analyser les conditions climatiques d’une période, les chercheurs disposent d’une source d’information précieuse : les fossiles, qui enregistrent et figent la température et la chimie des océans à un instant t. Dans la plupart des modèles informatiques, les scientifiques proposent un scénario et le programme compare le résultat à ces archives fossiles, c’est le sens "direct". "Leur portée est limitée car les scientifiques donnent des "causes" à un ordinateur, qui analyse les effets", explique Alexander Cox, premier auteur de l’étude pour Sciences et Avenir.

Au contraire, un modèle dit "inverse" utilise les "effets” comme données d'entrée et s'efforce de trouver leurs causes. Le programme qu’ont élaboré les chercheurs américains utilise donc les données géochimiques capturées dans les fossiles pour comprendre les changements environnementaux qui se sont opérés à l’époque de l’extinction des dinosaures. "Nous ne pouvons pas observer directement la quantité de gaz qui a été rejetée par les volcans du Deccan, par exemple, mais nous pouvons observer les changements chimiques qui se sont produits à cette époque, tels qu'ils sont enregistrés dans les fossiles", résume-t-il.

Les chercheurs ont une idée précise du climat qui devait régner alors. La composition de l’atmosphère la rendait instable. Chargée en soufre, elle empêchait le soleil d’atteindre le sol, et emmagasinait de la chaleur à cause des minéraux en suspension dans l’air et du dioxyde de carbone. Restait à identifier leur origine.

128 processeurs interconnectés

Pour cela, l’équipe d’Alexander Cox a établi un réseau de processeurs interconnectés : 128 exactement. Chacun est capable d’analyser des données géologiques et climatiques sans intervention humaine et de comparer ses résultats avec les autres processeurs dans le but d’affiner son hypothèse. "Nous proposons à un processeur une première estimation des émissions de dioxyde de carbone et de soufre, aux alentours de la limite d'extinction, ainsi que d'autres facteurs biologiques. Le modèle calcule ensuite les conditions et la température qui résulteraient de cette quantité de gaz", précise Alexandre Cox.

Un "score" est alors attribué au résultat, en fonction de la qualité du modèle. Le processeur modifie ensuite de manière aléatoire la quantité de dioxyde de carbone et de soufre, puis exécute à nouveau le modèle et lui attribue un nouveau score. Si le score est meilleur, il considère cette nouvelle solution comme la meilleure estimation actuelle. "Lorsque 128 processeurs travaillent en interconnexion, cela signifie qu'une fois que chaque processeur a terminé ses calculs, ils peuvent comparer les résultats entre eux et parvenir à une solution plus rapidement", indique le chercheur.

Les volcans en cause

Il aura fallu seulement 48 heures à ce programme pour quantifier les émissions de gaz nécessaires aux perturbations chimiques enregistrées dans les fossiles de cette période. "Celles-ci correspondent à nos estimations concernant les grands volcans du Deccan", affirme Alexander Cox. Les trapps du Deccan étaient en effet en éruption depuis 300.000 ans avant que l’astéroïde Chicxulub ne percute la Terre. Au cours de leurs éruptions, étalées sur un million d’années, ils auraient donc rejeté 10.400 milliards de tonnes de dioxyde de carbone et 9.300 milliards de tonnes de soufre.

Au moment de l’impact de l’astéroïde Chicxulub, le modèle relève toutefois que l’océan a stocké beaucoup moins de carbone organique. D’après les chercheurs, ce résultat pourrait être dû à la disparition de nombreuses espèces animales et végétales. Par ailleurs, si l’impact a probablement émis du dioxyde de carbone et du soufre, le programme informatique n’a pas identifié d’augmentation significative : l’astéroïde n’aurait donc pas contribué à l’extinction par le biais de ces gaz.

A titre de comparaison, la combustion de combustibles fossiles entre 2000 et 2023 a rejeté environ 16 milliards de tonnes de dioxyde de carbone dans l’atmosphère par an : "C’est 100 fois plus haut que le taux d’émission annuel le plus élevé prévu par les scientifiques pour les pièges du Deccan. Bien qu'alarmant en soi, il faudrait encore quelques milliers d'années pour que les émissions actuelles de dioxyde de carbone atteignent la quantité totale rejetée par les anciens volcans", déclare Alexander Cox.

D’une efficacité redoutable, le modèle établi par les chercheurs du Dartmouth College pourrait être utilisé pour "tout système terrestre dont nous connaissons l’effet mais pas la cause", d’après les scientifiques. Il pourrait s’agir d’autres extinctions massives, ou du Miocène par exemple, afin d’expliquer les températures très élevées que cette période a connu. Par ailleurs, les chercheurs souhaitent désormais travailler sur la preuve mathématique formelle de leur méthode et sur l’incidence du nombre de processeurs utilisés.

Source : Sciences et Avenir du 24/10/2023

Les dinosaures étaient déjà sur le déclin avant la chute de l'astéroïde

Si la crise biologique marquant la fin du Crétacé est souvent représentée comme un événement brutal, associé à la chute de l’astéroïde du Chicxulub, l’extinction des dinosaures ne serait en réalité que le résultat d’un long déclin, entamé plusieurs millions d’années auparavant.

Il y a environ 66 millions d'années, les dinosaures s'éteignaient, ne laissant derrière eux qu'une maigre descendance. Seuls les oiseaux sont en effet aujourd'hui les héritiers de ces géants qui ont régné sur les continents et océans du globe durant plus de 180 millions d'années.

Cette extinction de masse est connue comme la crise biologique de la fin du Crétacé, ou crise Crétacé-Tertiaire. Ses causes exactes sont encore mal contraintes, même si on la présente généralement comme le résultat de la chute d'un important astéroïde, ou d’éruptions volcaniques massives au niveau de ce que l'on nomme aujourd'hui les Trapps du Deccan.

Deux catastrophes naturelles qui se seraient donc combinées pour mettre à bas l'ensemble des espèces de dinosaures. Mais cette extinction s'est-elle produite brutalement, comme le laissent souvent penser les images de dévastation de l’astéroïde, ou s'est-elle étagée bien plus longuement dans le temps ?

Des dinosaures déjà mal en point bien avant la chute de l’astéroïde

Pour les chercheurs de l'Académie chinoise des Sciences, cela ne fait désormais plus de doute. C'est bien la deuxième option qui serait la plus réaliste. Les dinosaures auraient en effet subi un long déclin avant de s'éteindre définitivement.

Si les données paléontologiques montrent que, sur les derniers millions d'années marquant la fin du Crétacé, les dinosaures étaient encore bien présents sur l'ensemble du globe, on ne peut cependant pas dire qu'ils étaient en très bonne forme ! Il semblerait en effet que leur population n'était déjà plus très diversifiée, et cela bien avant la chute de l'astéroïde du Chicxulub.

C'est ce que rapportent les chercheurs chinois dans un article publié dans la revue PNAS. Pour arriver à cette conclusion, ils ont étudié dans le détail plus de 1.000 fossiles d'œufs de dinosaures retrouvés dans le centre de la Chine, et datant des deux derniers millions d'années avant l'extinction totale des dinosaures. Alors que la région est bien connue pour son abondance en fossiles et le grand nombre d'espèces représentées, les chercheurs montrent que cette période (-68,2 à -66,4 millions d'années) a été marquée par un net déclin de la diversité des populations de dinosaures.

Pauvreté anormale des espèces bien avant l’extinction

Les œufs retrouvés ne sont en effet issus que de trois espèces différentes : Macroolithus yaotunensis, Elongatoolithus elongatus, et Stromatoolithus pinglingensis. Deux de ces espèces sont des oviraptors, des petits dinosaures sans dents et munis d'un bec servant certainement à casser des coquilles d'œufs pour les manger. La troisième espèce est un herbivore de la famille des Hadrosaures, affublé d'un bec de canard. À côté de ça, quelques rares ossements de tyrannosaures et de sauropodes ont été retrouvés dans la région. Cette pauvreté anormale de la biodiversité des dinosaures durant les derniers millions d'années avant l'extinction totale a également été observée en Amérique du Nord et suggère que les dinosaures étaient déjà en voie d'extinction de manière globale durant la fin du Crétacé supérieur.

Les causes de ce long déclin sont encore mal connues. Parmi elles, une modification du climat, peut-être en lien avec l'intense fragmentation continentale qui se joue à cette époque, une modification de la chaîne alimentaire avec le début de la domination des plantes à fleurs sur les conifères, ou simplement les conséquences d'une trop forte diversification des espèces. Il ne faut pas oublier le rôle certainement majeur des éruptions volcaniques des Trapps du Deccan durant cette période. Cet épisode volcanique d'ampleur phénoménale, actif dès -68 millions d'années, aurait entraîné des changements climatiques et environnementaux importants, déstabilisant les populations de dinosaures les plus adaptées à leur environnement et les plus sensibles aux modifications des écosystèmes.

L'astéroïde du Chicxulub, dont la chute est datée à 66 millions d'années, n'aurait été que la cerise sur le gâteau, finissant de ravager une population déjà à l'agonie depuis plusieurs millions d'années.

Source : Futura-Sciences du 25/09/2022

Les forêts se seraient embrasées instantanément après la chute de l’astéroïde qui a tué les dinosaures !

Il y a 66 millions d’années, la chute de l’astéroïde du Chicxulub aura marqué profondément l’histoire de la Terre. Aujourd’hui, on comprend mieux comment s’est déroulée cette catastrophe qui a provoqué un embrasement quasi instantané des forêts dans un rayon de plusieurs milliers de kilomètres.

Si les conséquences à long terme de l'impact météoritique géant qui donna naissance au cratère de Chicxulub sont bien connues (extinction des dinosaures, modification du climat), la chute de l'astéroïde a eu également des effets immédiats extrêmement dévastateurs, notamment la génération d'un important tsunami et de vastes incendies de forêt.

Les habitants de la ville de Chelyabinsk en Russie s'en souviennent : en 2013, l’explosion d’une « petite » météorite d’environ 15 mètres de diamètre avait provoqué une importante onde de choc qui avait fait d'importants dégâts.

Imaginons désormais la puissance de l'impact d'un astéroïde de plus de 10 km de diamètre, comme cela a été le cas il y a 66 millions d'années, à la fin du Crétacé. L'énergie libérée a été estimée à plusieurs milliards de fois celle de la bombe d'Hiroshima.

Une radiation thermique carbonisant tout le paysage en quelques secondes

Sous l'effet du choc, les roches composant l'astéroïde mais également la croûte continentale se sont immédiatement vaporisées, produisant une énorme boule de feu se propageant très rapidement à partir du point d'impact, bien plus rapidement que l'onde de choc. Avec des températures supérieures à 1.000 °C, l'ensemble du paysage est dévasté en quelques secondes, et cela sur plusieurs milliers de kilomètres.

Sous l'effet de cette radiation thermique, la végétation, mais également tous les êtres vivants, sont instantanément carbonisés, avant même de subir le souffle qui couchera les arbres au sol, ou la vague de tsunami qui interviendra pourtant très rapidement, quelques minutes seulement après l'impact.

Voici le terrifiant tableau des événements que relate l'article publié dans Scientific Report. Des chercheurs anglais, mexicains et brésiliens se sont en effet penchés sur les causes des feux de forêt survenus le jour de la catastrophe, mais également sur la chronologie des événements.

Des troncs calcinés à plus de 2.500 km de l’impact

Les scientifiques ont analysé des dépôts sédimentaires situés à plus de 2.500 km du cratère de Chicxulub. Ces dépôts datant de 66 millions d'années montrent en effet une importante amalgamation de débris de toutes sortes : fossiles de coraux, coquilles de gastéropodes et bivalves sont mélangés à des débris de troncs d'arbres calcinés, le tout enrobé dans une matrice riche en argile. Cet agencement de débris très hétéroclites n'est autre que la marque laissée par le méga-tsunami qui a déferlé sur le paysage rapidement après l'impact.

Dans les dépôts du tsunami survenu après l'impact, les scientifiques ont retrouvé d'imposants fragments de troncs dont l'écorce est calcinée.

Les fragments de bois sont de taille conséquente, avec des morceaux de tronc pouvant aller jusqu'à 3 mètres. Sur les troncs, se trouvent encore de larges portions d'écorce calcinée pourtant toujours en place, ce qui suggère qu'après avoir brûlé, les troncs ont été très rapidement ensevelis sous les sédiments marins.

Il s'agit là d'une observation clé pour les scientifiques. Si la présence de charbon dans ces dépôts relativement éloignés du lieu de l'impact indiquait que des feux de forêt s'étaient bien déclarés plus ou moins à ce moment-là, l'exact enchaînement des événements et leurs causes étaient encore mal contraints. Ces feux avaient-ils été causés par l'impact lui-même ou de manière subséquente ? Certaines hypothèses proposaient en effet que des incendies se seraient déclenchés dans un second temps, par exemple par l'action de la foudre sur un sol jonché de débris végétaux et d'arbres abattus par le souffle de l'impact.

Un embrasement instantané avant l’arrivée du tsunami

Les données de l'étude montrent cependant que les incendies se sont déclarés avant la survenu du méga-tsunami, qui est arrivé sur le site une dizaine de minutes seulement après l'impact. La végétation se serait donc embrasée de façon quasi instantanée au moment de la formation du cratère de Chicxulub et sous l'effet de la chaleur dégagée par l'impact. Les mesures réalisées sur les échantillons d'écorce calcinée indiquent une température allant de 395 à 1.022 °C.

Les scientifiques notent cependant que l'intérieur des troncs n'est, quant à lui, pas brûlé. Deux hypothèses sont avancées : soit la végétation aurait subi un embrasement instantané lié à la radiation thermique, mais cela ne provoquant pas d'incendie à proprement parler, soit le tsunami serait arrivé suffisamment rapidement pour éteindre l'incendie causé par la vague de chaleur intense ou par la chute de gouttelettes de roche fondue, noyant tout sous un épais dépôt de boue.

Cette étude apporte donc des éléments significatifs permettant de reconstituer le film de cette terrifiante catastrophe. Elle permet également de mieux comprendre le déroulement des événements suivant immédiatement un impact météoritique géant.

Source : Futura du 11/09/2022

Extinction des dinosaures : affaire conclue ?

L’analyse de poussière d’astéroïde chargée en iridium sous le cratère de Chicxulub confirme qu’une roche spatiale est bel et bien à l’origine de la disparition des dinosaures il y a 66 millions d’années.

Si certains proposent une alternative cométaire ou volcanique à l’origine de l’extinction des dinosaures non aviens il y a 66 millions d’années, depuis quarante ans, l’hypothèse la plus largement acceptée reste celle de l’impact d’astéroïde. Nous devons cette idée à l’analyse des couches sédimentaires située à la limite Crétacé-Paléogène trouvées partout dans le monde. Elles présentent en effet des concentrations inhabituellement élevées d’iridium. Or, ce métal est plus couramment retrouvé dans certains astéroïdes et quasiment inexistant dans le reste de la croûte terrestre.

Quelques années plus tard, dans les années 90, les chercheurs ont identifié le site d’impact le plus probable : le cratère de Chicxulub, au Mexique. En 2016, un projet de forage a également souligné que la roche environnante avait été soumise à une immense pression en l’espace de quelques minutes.

Une étude le confirme

Dans le cadre d’une nouvelle étude, des chercheurs de l’Université du Texas (Austin) ont analysé 900 mètres d’échantillons de roches recueillis sous le cratère. Ces travaux ont permis de constater la présence de poussière d’astéroïdes à l’emplacement géologique précis qui marque le moment de l’extinction. “Des niveaux d’iridium trente fois supérieurs à la moyenne ont été trouvés à la limite “Crétacé / Tertiaire (KT) dans ce cratère“, écrivent les chercheurs.

Les concentrations les plus élevées d’iridium ont été trouvées dans une section de cinq centimètres du noyau rocheux récupéré au sommet du fameux “anneau de pointe” du cratère, formé lorsque les roches ont rebondi puis se sont effondrées par la force de l’impact.

Les dinosaures n’ont eu aucune chance

En plus de l’iridium, les carottes prélevées ont également livré de nombreux composés soufrés. Ces analyses montrent que de grandes quantités de soufre d’origine terrestre ont été soufflées dans l’atmosphère lors de l’impact. Notez que les résultats de quatre laboratoires indépendants du monde entier ont confirmé ces résultats. Selon les auteurs, il s’agit bien de la “preuve finale” que les dinosaures ont été anéantis par un astéroïde et que cet astéroïde a frappé à cet endroit précis.

Concrètement, cette poussière d’astéroïde s’est donc retrouvée vaporisée avec les roches environnantes, avant de dériver dans l’atmosphère et de se déposer au sol, formant la couche enrichie en iridium visible aujourd’hui dans le monde entier dans la couche géologique correspondant à cette époque.

D’après les auteurs, cette poussière soulevée par l’impact aurait circulé dans l’atmosphère pendant environ deux décennies. Autrement dit, c’était suffisamment long pour que tous ceux qui avaient survécu à l’impact et ses conséquences meurent finalement de faim.

Source : SciencePost du 26/02/2021Wikipedia

Extinction des dinosaures : la "pièce manquante du puzzle" enfin trouvée par les chercheurs

Par le biais d'une anomalie en iridium relevée dans une carotte de forage, des chercheurs viennent de mettre en évidence pour la première fois de la poussière de l'astéroïde qui a conduit à l'extinction des dinosaures au sein même du cratère de Chicxulub, au Mexique.

Il y a 66 millions d’années, un astéroïde d’environ 12 kilomètres de diamètre s’écrasait sur la Terre et provoquait la disparition des trois quarts des espèces qui la peuplaient, dont les dinosaures non-aviaires. Ce tragique cataclysme allait entièrement remodeler la vie sur notre planète et permettre aux mammifères - l’Homme y compris - de prendre le dessus. Ce scénario, nous avons pu le réécrire grâce à de multiples observations et études menées par des scientifiques depuis des décennies.

Différentes hypothèses ayant pu causer cette extinction massive ont été émises, comme celle d'une activité volcanique intense ou la fameuse piste de l’impact d’astéroïde. La découverte qui fera basculer la communauté scientifique vers cette explication cosmique a lieu au début des années 1980, dans des couches de sédiments près de Gubbio, en Italie, et de Caravaca, en Espagne. Dans une très fine couche d’argile qui marque la limite entre le Crétacé et le Paléogène, les scientifiques mesurent des concentrations remarquablement élevées en iridium, un métal rare qui s’observe peu à la surface du globe mais que l’on trouve en quantité dans les météorites. Cette couche n’a donc pu se former qu’avec la poussière produite par l'impact et la vaporisation d’une météorite géante.

Lors de cet impact, nous savons que l’onde de choc a vaporisé l'astéroïde en poussière, qui fut éjectée dans l’atmosphère avec, de surcroît, la poussière des roches impactées. Celle-ci s’est alors répandue partout, et a créé ce que l’on appelle un hiver nucléaire : les rayons du Soleil ne parviennent plus à traverser l'atmosphère rendu ainsi opaque. Ainsi, à la surface de la Terre, plongée dans une quasi-obscurité permanente, certaines des espèces qui avaient échappé à l’impact et autres tsunamis vont à leur tour mourir. Jusqu’à ce que toute la poussière finisse par retomber au sol. Cela prendra plusieurs décennies.

Scène de crime incomplète

Cependant, faute de cratère de météorite, l’hypothèse qu’une activité volcanique intense a pu causer cette extinction massive va parallèlement continuer de convaincre de nombreux chercheurs. La preuve "ultime", elle, est trouvée au tout début des années 1990 : un cratère d'impact de 200 km de diamètre est localisé sous la péninsule du Yucatán au Mexique. Un cratère que seul la chute d'un astéroïde de 12 km de diamètre a pu causer. Il prend le nom de cratère de Chicxulub. Pourtant, la "scène de crime" n’est pas au complet. Certains affirment que Chicxulub a pu se former antérieurement ou ultérieurement à la disparition des dinosaures. Que manque-t-il encore pour convaincre, exactement ? De quoi relier sans équivoque cette couche contenant de la poussière de l'astéroïde, localisée à ce jour sur près de 350 sites dans le monde, et cet énorme cratère.

Mercredi 24 février 2021, dans une étude publiée dans la revue Science Advances, une équipe internationale de chercheurs dirigée par Steven Goderis, géochimiste à la Vrije Universiteit Brussel, en Belgique, a annoncée être enfin parvenue à retracer cette couche contenant la poussière de l'astéroïde jusqu'à l'intérieur du cratère d'impact de Chicxulub.

Un prélèvement au cœur du cratère

En mai 2016, l’équipe a foré au centre du cratère, dans une zone plus élevée appelée "peak ring". Pour bien comprendre à quoi correspond cet "anneau de collines", il faut imaginer une goutte d'eau tomber dans un verre déjà rempli : en tombant à la surface, cette goutte formera une dépression au centre de laquelle se dessinera une petite protubérance, se transformant elle-même ensuite en anneau. En tombant sur le sol mexicain il y a 66 millions d’années, notre astéroïde a créé un effet semblable. Et il s’avère qu’au centre de son cratère d’impact s’observe toujours cette zone de relief. Pourquoi avoir effectué un prélèvement à cet endroit précis ? "Parce que c’est un endroit très particulier, préservé, où le tsunami provoqué par l’impact n’a pas effacé toutes les traces de cet événement", explique Ludovic Ferrière, spécialiste des cratères d’impact, conservateur de la collection de météorites du muséum d’Histoire naturelle de Vienne, en Autriche, et troisième auteur de l’étude.

Les scientifiques en ont ainsi extrait 835 mètres de roche qui a permis d'obtenir une quantité considérable de nouvelles informations sur les processus intervenus dans la région du cratère avant, pendant et juste après l’impact. Sur la base d’analyses géochimiques approfondies, "les plus fortes concentrations en iridium ont été trouvées dans un intervalle riche en argile dans les sédiments juste en dessous du calcaire du Paléogène", affirme Ludovic Ferrière. "C’est vraiment un enregistrement sans précédent, la pièce manquante du puzzle."

"La préservation de la couche riche en iridium dans le cratère est tout simplement fantastique, elle constitue la preuve indiscutable que l'impact et l'extinction sont étroitement liés", conclut Philippe Claeys, professeur de géologie à la Vrije Universiteit Brussel et vétéran de la recherche sur l’extinction Crétacé-Paléogène, dans un communiqué. De son côté, Ludovic Ferrière espère que cette découverte relancera la recherche sur l'extinction massive du Crétacé-Paléogène, une période sur laquelle quantité d’informations reste encore à découvrir. "Et motivera les plus jeunes à se lancer dans une carrière de chercheur. Il y a encore tellement de choses à comprendre."

Source : Sciences et Avenir du 25/02/2021

Extinctions de masse : les leçons du passé

Bien que l'extinction de masse ayant conduit à la disparition des dinosaures à la fin du Crétacé est la plus connue, la crise ayant eu lieu à la fin du Permien, il y a 252 millions d'années, est de loin la plus catastrophique. L'étude du lien entre les changements environnementaux et cette première grande extinction de masse pourrait nous éclairer sur l'impact de l'actuel réchauffement climatique sur la biodiversité.

La crise marquant la fin du Permien et le début de la période triasique représente certainement la plus grande extinction de masse de l'histoire de la vie sur Terre. Il y a 252 millions d'années, 81 % des espèces vivant dans les océans ont disparu ainsi que 75 % des espèces vivant à terre. Cette crise qui a failli éradiquer toute forme de vie a été causée par un événement volcanique majeur : le développement des Trapps de Sibérie.

L'éruption de cette gigantesque province volcanique a recouvert des millions de kilomètres carrés de lave, mais ce n'est pas tout. Outre la libération de grandes quantités de gaz (dioxyde de carbone et dioxyde de soufre) emprisonnés dans le magma, l'intrusion de liquide magmatique dans un sol sédimentaire majoritairement composé de roches évaporitiques (anhydrite et gypse) a conduit au relargage de tonnes de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, provoquant un changement climatique global.

Les effets cumulés des changements environnementaux

Néandertal déjà au bord de l’extinction avant l’arrivée de sapiens en Europe

Publiée le 25 février dans Molecular Biology and Evolution, une étude internationale a mis en évidence un grand appauvrissement de la diversité génétique des Néandertaliens d’Europe entre -50.000 et -40.000 ans. Une date à laquelle l’Homme anatomiquement moderne a pénétré ce continent, précipitant le déclin amorcé d’une population déjà affaiblie.

Dirigée par des chercheurs de l’Université d’Uppsala (Suède), une équipe internationale a mené, à partir d’ADN fossile, une enquête à grande échelle sur l’évolution de la diversité génétique des Néandertaliens. Elle a ainsi découvert un important appauvrissement de ce patrimoine génétique en Europe à partir de -50.000 ans environ, date probable d’une extinction massive de ces populations, selon les scientifiques.

Devenus peu nombreux et vivant en petits groupes isolés, comme de précédentes recherches l’avaient déjà montré, les Néandertaliens étaient de plus génétiquement peu armés, à ce stade, pour s’adapter aux divers changements environnementaux, comme l’indique cette nouvelle étude. Ils étaient donc déjà en déclin lorsqu’arriva leur concurrent Homo sapiens sur le Vieux continent, vers -40.000 ans.

“Le fait que les Néandertaliens d’Europe ont été presque éteints, puis se sont un peu rétablis, et que tout cela ait eu lieu bien longtemps avant qu’ils ne soient en contact avec l’Homme moderne, a été une surprise totale pour nous. Ceci indique que les Néandertaliens ont dû être plus sensibles que ce que l’on pensait aux spectaculaires changements climatiques survenus lors du dernier âge glaciaire”, a expliqué Love Dalén, du Muséum d’histoire naturelle de Stockholm cité par Science Daily.

Source : MaxiSciences du 27/02/2011

L'homme a failli disparaître voilà 1,2 million d'années

Faut-il s'en réjouir ou bien le regretter ? Notre ancêtre Homo erectus a frôlé l'extinction voilà 1,2 million d'années. Il n'existait alors plus que 18.500 adultes en état de procréer, un chiffre extrêmement faible pour une espèce alors disséminée sur toute la planète (excepté l'Amérique et l'Australie). Actuellement, par exemple, la population de gorilles est déjà considérée comme vulnérable avec 25.000 individus alors qu'elle n'occupe que l'Afrique équatoriale. Par quel miracle peut-on savoir aujourd'hui que nos ancêtres ont failli être rayés de la carte ? Les agents de l'Insee ne parcouraient pas encore la planète que l'on sache. Pas besoin. Chaque être humain possède dans chacune de ses cellules une boîte noire qui enregistre chacun de ses faits et gestes : l'ADN. Pendant longtemps, il a résisté à toute pression pour parler, mais, dorénavant, avec les incroyables progrès de la génomique, les chromosomes ne cessent de se mettre à table.

L'une des premières révélations, c'est la relative pauvreté de la diversité de nos gènes vu l'âge de notre espèce. La seule explication possible, c'est que la population humaine a traversé des goulots d'étranglement. Seules de grandes hécatombes démographiques peuvent expliquer la perte de variance génétique. En se livrant à de savants calculs, les généticiens avaient déjà identifié plusieurs goulots d'étranglement. Le plus récent date de seulement 70.000 ans, quand la population d'Homo sapiens est alors tombée à 15.000 adultes. Mais comme, à cette époque, celui-ci n'avait pas encore pris son bâton de pèlerin pour quitter l'Afrique, il n'avait pas été menacé d'extinction. Remarquons au passage que 70.000 ans correspondent à la date d'éruption du super volcan indonésien Toba, qui plongea la Terre dans un hiver nucléaire de plusieurs années. C'est probablement l'explication de ce goulot d'étranglement.

Après l'espèce humaine, un jardin d'Éden ?

En farfouillant dans les chromosomes, les généticiens ont encore trouvé plusieurs autres passages difficiles où la population de sapiens est même tombée à quelque 10.000 individus. Mais ce qui est nouveau avec cette nouvelle étude publiée par des généticiens de l'université de l'Utah dans les PNAS ( Proceeding of the National Academy of Science ), c'est qu'elle a détecté un goulot d'étranglement aussi loin dans le temps, à l'époque de nos ancêtres erectus. On passera sur la technique génétique bien difficile à comprendre pour un néophyte, mais l'important, c'est d'avoir découvert que les Homo erectus installés en Afrique, en Asie et en Europe n'étaient pas plus nombreux que les habitants du 1er arrondissement de Paris !

Et si l'Homo erectus avait réellement disparu. Quel serait aujourd'hui l'état du monde ? Cette hypothèse ouvre des perspectives vertigineuses. La Terre sans hommes ! Le monde serait-il encore un jardin d'Éden sans villes, sans pollution et sans téléphones portables ? Ou bien le royaume d'une autre espèce conquérante ? Le champ de bataille de chimpanzés toujours prêts à guerroyer entre eux ? Ou bien l'immense chambre à coucher de leurs cousins obsédés sexuels, les bonobos ? Impossible à dire. On se contentera d'attendre le prochain goulot d'étranglement, en espérant que celui-ci ne sera pas fatal à l'espèce humaine.

Source : Le Point du 21/01/2010

Pourquoi les mammouths ont-ils disparu ?

Un spécialiste de l’Université d’Etat de Tomsk (Russie), Sergei Leschinsky, a analysé plus de vingt mille os et dents de mammouths de l’Eurasie du Nord âgée de 25 000 à 10 000 ans. Les chercheurs ont découvert des changements radicaux dans presque tous les restes de tissus osseux qui indiquent un manque aigüe d’éléments minéraux pourtant indispensables. Tous les mammifères herbivores de ce temps ont souffert de cela, et en particulier les plus grands d’entre eux : les mammouths.

Diagnostic : ostéoporose et ostéofibromatose

Comme les enquêtes l’ont prouvé, à la fin du pléistocène (de - 1,8 million d’années à - 10 000 ans), les mammouths ont souffert de diverses maladies de l’os et du cartilage, le plus fréquemment d’ostéoporose (maladie caractérisée par une diminution de la masse osseuse et une fragilité du squelette) ou d’ostéofibromatose (des tumeurs dans les os). L’ostéoporose est une maladie spécifique due à l’âge, cependant toutes les tranches d’âge en incluant les nouveau-nés sont concernées, la famine des femelles ayant affecté les bébés au cours de la grossesse. Le scientifique a trouvé une confirmation de ses conclusions dans les publications d’autres chercheurs consacrés aux "cimetières" de mammouths en Europe : pratiquement tous les animaux qui sont morts avaient eux aussi souffert d’un manque de calcium, de magnésium et de sodium.

Explication : des bouleversements géologiques

Il y a environ 25-23 mille ans, une période d’activité tectonique a eu lieu sur le territoire de l’Europe du Nord et de l’Asie Nord-est. Par exemple, à cette époque, les Carpates polonaises se sont elevées rapidement de 100 à 300 mètres à raison de 2 millimètres par an. La montée des territoires et la diminution brusque du niveau océanique mondial au début de la dernière période glaciaire a causé un lourd dessalement du paysage et un manque aigu d’alcalino-terreux et d’alcalins. On note que ce manque d’éléments est toujours visible dans la majeure partie de l’Eurasie du Nord.

L’homme disculpé ?

Les mammouths ont eu des temps difficiles. En raison du stress géochimique, les capacités corporelles des mammouths sibériens se sont réduites de moitié. Selon Leschinsky, c’est le changement radical des paysages qui a mené à la famine minérale, aux maladies massives des tissus squelettiques et, à long terme, à leur extinction. Comme l’indiquent les chercheurs, une part très importante des tissus squelettiques permet d’affirmer que la vaste disparition d’animaux était indépendante de l’impact de l’homme. Il est douteux qu’une population aussi peu nombreuse ait pu à ce moment-là exterminer les mammouths sur leur immense territoire.

Source : Science.gouv.fr du 12 mai 2009