Les bébés australopithèques avaient une croissance cérébrale lente comme les humains

Grâce à des scanners ultraprécis de crânes et dents fossiles, des paléontologues ont découvert qu’il y a 3 millions d’années, les bébés de Lucy dépendaient plus longuement de leurs parents que les singes. Comme les bébés humains.

Il avait 2 ans et quatre mois. C’était un tout petit membre de la célèbre famille des Australopithecus afarensis, celle de Lucy, qui vivait en Afrique de l’Est il y a plus de 3 millions d’années. Les paléontologues qui l’ont découvert en 2000, sur le terrain de Dikika, en Éthiopie l’ont baptisé Selam (paix en amharique). À l’époque, il avait fait sensation, car il était - et reste - le plus vieil enfant du monde. Aujourd’hui, il refait l’actualité scientifique, avec un article paru dans ScienceAdvances. "Des analyses ultrafines du crâne et des dents de Selam viennent de révéler comment le cerveau de ces hominidés s'est développé et organisé, se réjouit aujourd’hui Zeresenay Alemseged de l'université de Chicago (États-Unis), qui dirige les fouilles de Dikika . Elles ont même permis de résoudre deux questions controversées depuis la fin des années 1970." A savoir : observe-t-on un début d’organisation cérébrale de type  humain  chez les Australopithecus afarensis ? Et la croissance de son cerveau évoque-t-elle davantage celle des chimpanzés ou celle des hommes ? "Le cerveau ne se fossilise pas, mais au fur et à mesure qu’il se développe et se dilate avant et après la naissance, les tissus entourant sa couche externe laissent une empreinte dans la boîte crânienne", précise Philip Gunz, de l’Institut Max-Planck de Leipzig (Allemagne). À partir de moulages de la voûte crânienne, les chercheurs peuvent mesurer le volume, les circonvolutions des lobes du cerveau et en déduire des aspects clés de l'organisation cérébrale (voir les images ci-dessous).

Les fossiles ont fourni des informations inédites

Le fossile a été scanné en utilisant la microtomographie au Synchrotron de Grenoble (ESRF), en France. Cette technologie de pointe a permis tout d’abord de préciser l’âge de son décès, à partir des lignes de croissance de ses dents. En l’occurrence 2 ans et 4 mois. Sept autres crânes fossiles bien conservés des sites éthiopiens de Dikika et Hadar sont passés par la tomographie classique à haute résolution. Il aura fallu pas moins de sept ans aux chercheurs pour reconstituer tout le puzzle (voir la vidéo ci-dessous). Mais les fossiles d’Australopithecus afarensis adultes et enfants les mieux préservés, croisés à des données comparatives de plus de 1600 humains et chimpanzés modernes, ont livré des informations inédites.

Contrairement à ce que l’on pensait auparavant, les empreintes endocrâniennes d’Australopithecus afarensis révèlent une organisation cérébrale semblable à celle d’un singe, sans aucune caractéristique humaine. Même si le volume cérébral était 20% plus gros que celui d’un chimpanzé. En revanche, la comparaison des volumes endocrâniens de l’enfant et de l’adulte indique que la croissance du cerveau, chez Australopithecus afarensis, était lente, prolongée, ce qui induit probablement une plus longue période d’apprentissage du jeune afarensis, un peu comme chez Homo sapiens, précisent les scientifiques dans un communiqué du Max Planck

Un sillon lunaire dans le cerveau

Une différence clé entre les singes et les humains concerne l'organisation des lobes pariétaux et occipitaux du cerveau. "Dans tous les cerveaux de grands singes, un sillon lunaire, profond, bien défini, forme une séparation entre les aires de la vision et le reste du néocortex où se jouent des processus plus complexes ", explique la coauteure Dean Falk de l’université de Floride (États-Unis), spécialiste de l'interprétation des empreintes endocrâniennes.

Ce sillon ou sulcus lunaire a disparu chez l’homme. En existait-il une version atténuée ou déplacée chez les A. afarensis ? Hypothétiquement, une telle réorganisation cérébrale aurait pu être liée à des comportements plus complexes que ceux de leurs ancêtres simiesques (par exemple, la fabrication d'outils, la mentalisation et la communication vocale). Mais jusqu’alors, les moulages ne permettaient pas de trancher. L'endocaste exceptionnellement lisible de l'enfant Dikika imprime sans équivoque un sillon lunaire de singe. De même, de nouveaux relevés tomodensitométries montrent un sulcus lunaire jusqu’alors passé inaperçu chez un fossile adulte de Hadar (Éthiopie).

Enfance prolongée

Qu’a appris la dentition - qui forme des lignes de croissance lisibles, comme chez les arbres - de Sélam, outre son âge ? Le rythme de développement dentaire du nourrisson Dikika était largement comparable à celui des chimpanzés et donc plus rapide que chez l'homme moderne précisent les scientifiques. Cependant, étant donné que le cerveau des adultes d'Australopithecus afarensis était environ 20% plus gros que celui des chimpanzés, le petit volume endocrânien de l'enfant Dikika suggère une période de développement cérébral prolongée par rapport aux chimpanzés. Plus proche de celle des humains d’aujourd’hui. Chez les primates, différents taux de croissance et de maturation sont associés à différentes stratégies de soins aux nourrissons, ce qui suggère que la période prolongée de croissance cérébrale chez Australopithecus afarensis aurait été liée à une longue dépendance à l'égard de ses parents. Une croissance lente du cerveau pourrait aussi avoir été un moyen de répartir les besoins énergétiques des petits dépendants sur plusieurs années dans des environnements où la nourriture n'est pas abondante, ni régulière. Dans les deux cas, la croissance cérébrale prolongée chez Australopithecus afarensis annonçait l’évolution d'une longue période d'apprentissage de l'enfant chez les hominidés.

Source : Sciences et Avenir du 11/04/2020

Ce fossile prouve que nos ancêtres marchaient déjà debout il y a 3,3 millions d’années

L’Homme est la seule créature terrestre à se déplacer exclusivement sur ses deux membres postérieurs, avec le corps parfaitement droit. Cette bipédie ne date pas d’hier, mais grâce à l’étude d’un fossile d’hominidé – surnommé Selam – découvert en 2006 par le paléoanthropologue de l’université de Chicago Zeresenay Alemseged, il a été démontré que certaines fonctionnalités de la marche sur deux pieds étaient déjà établies il y a au moins 3,3 millions d’années, bien plus tôt que ce que nous pensions jusqu’ici. C’est la conclusion d’un rapport paru le 22 mai dans la revue de l’Académie des sciences américaine.

Depuis leur découverte, Alemseged n’a cessé d’étudier ces os très anciens. Deux éléments en font une découverte remarquable : d’abord, l’exhaustivité des ossements, et ensuite, l’âge précoce de la mort de Selam, qui n’avait que deux ans et demi. Ce qui fait de lui le plus ancien, le plus complet, mais aussi le plus jeune de nos ancêtres jamais découverts. « Ce type de préservation est sans précédent, en particulier chez un jeune dont les vertèbres n’ont pas encore complètement fusionné », explique le paléoanthropologue. Et ses dernières recherches ont identifié ces os comme étant l’exemple le plus ancien de bipédie.

Selon les résultats de l’analyse, des segments clés de la structure de la colonne vertébrale qui ont permis aux hominidés de marcher un jour sur leurs jambes, sont déjà développés dans les ossements de Selam, en dévoilant un peu plus sur l’évolution de la race humaine. « Cela montre que la structure générale de la colonne vertébrale humaine a émergé il y a plus de 3,3 millions d’années, mettant en lumière l’une des caractéristiques de l’évolution humaine », affirme Alemseged.

Selam appartient à l’espèce des Australopithèques afarensis, tout comme la célèbre Lucy. Cependant, il vivait près de 120 000 ans avant elle. Comme nous, Selam ne possédait que 12 vertèbres thoraciques et 12 paires de côtes, alors que la plupart des singes en ont davantage. En revanche, les humains ont plus de vertèbres dans le bas du dos, ce qui nous aide à nous tenir debout et à marcher en nous tenant droit. Pour étudier les ossements, Alemseged et son équipe se sont rendus en France pour utiliser la technologie d’imagerie de l’Installation européenne de rayonnement synchrotron. Cela leur a permis de visualiser les parties manquantes de la structure osseuse.

Source : Ulyces du 05/2017

Selam, le plus vieil enfant du monde réécrit l’histoire de notre colonne vertébrale

Les restes conservés vieux de 3,3 millions d’années d’une jeune Australopithecus Afarensis ont révélé que la colonne vertébrale de ces premiers hominidés était plus semblable à la nôtre que celle des singes africains existants à l’époque.

Pendant plus de trois millions d’années, il est resté tranquille à attendre. Découvert au milieu des années 2000 à Dikika, sur les berges du fleuve Awash (Éthiopie), le squelette est celui d’une jeune enfant baptisée Selamet probablement âgée de deux ou trois ans au moment de son décès. Découverts enfouis dans un bloc de grès, les restes fossilisés ont été incroyablement bien conservés, mais les ossements étant très fragiles, il aura fallu plus de treize ans au paléontologue Zeresenay Alemseged pour les extraire complètement sans les abîmer, un processus long et minutieux.

Les ossements de ce petit Australopithecus Afarensis (la même espèce que la célèbre Lucy découverte en 1974) sont en effet très précieux puisqu’ils constituent le seul exemple connu de colonne vertébrale à cette époque reculée. Le cou et la cage thoracique ont également été retrouvés. L’étude permet ainsi de se faire une idée assez précise du mode de locomotion et de croissance des australopithèques.

Dans leur étude publiée dans PNAS, les chercheurs ont entrepris de décrire le squelette en détail, se concentrant en particulier sur les vertèbres et leur morphologie. Le squelette semble en effet avoir été composé de douze vertèbres thoraciques et douze paires de côtes comme les humains, plutôt que treize chez les singes africains. Les chercheurs ont également pu voir un lien clé dans l’évolution de la colonne vertébrale des primates aux humains alors que les premiers hominidés commençaient à se redresser. Au cours de ce processus, les humains ont commencé à avoir moins de vertèbres dans le haut du dos et plus dans le bas pour permettre des modèles de démarches plus efficaces.

« Une étude continue et minutieuse du squelette de Selam montre que la structure générale de la colonne vertébrale humaine a émergé il y a plus de 3 millions d’années, mettant en lumière l’une des caractéristiques de l’évolution humaine », a déclaré Zeresenay Alemseged. « Ce type de préservation est sans précédent, en particulier chez un jeune dont les vertèbres ne sont pas encore complètement fusionnées ». Notons également que la forme de ses pieds, de ses genoux et des os de ses jambes tout comme la position de son « trou occipital » (par lequel la moelle épinière rejoint le cerveau) font également dire aux chercheurs que Selam pouvait marcher debout. Ses phalanges et ses omoplates ressemblent en revanche à celles de jeunes gorilles, ce qui laisse penser qu’elle était une bonne grimpeuse. Cela lui permettait sans doute de se réfugier dans les arbres en cas de danger.

Source : Sciencepost du 25/05/2017

Selam : la re-naissance d’un petit d’Australopithèque

En Éthiopie, une équipe internationale révèle le squelette quasi complet d'une jeune Australopithèque de trois ans baptisée Selam. Elle évoluait il y a 3,3 millions d'années, soit 100 000 ans avant le plus célèbre fossile hominidé, Lucy.

De la savane arborée... au cerceuil de grès

Zeresenay Alemseged tenant le crâne de Selam au musée national d'Addis-Ababa.

Selam n'est pas une « enfant » comme les autres. Découverte dans la célèbre vallée du Rift, sur le site de Dikika en Éthiopie, à 10 km du site de Lucy, elle est à ce jour la petite femelle la plus ancienne de l'humanité (résultats publiés dans la revue Nature du 21 septembre 2006).

Du haut de ses trois ans, Selam, qui veut dire « paix » en éthiopien, nous fait faire un bond de plus de trois millions d'années en arrière. L'analyse de la gangue de grès dans laquelle ces nouveaux ossements ont été retrouvés révèle également de nombreux autres fossiles qui permettent de planter le décor : un paysage de savane arborée dans lequel évoluent des rhinocéros blancs, des girafes, des crocodiles...
L'absence de traces de morsures d'animaux et l'inexistence d'abrasions sur les os retrouvés suggère que la crue d'une rivière est à l'origine de la mort de Selam, à la façon de Lucy. Il y a 3,3 millions d'années, l'Australopithèque aurait ainsi été conservée, ensevelie sous les sédiments.

3,3 millions d'années plus tard

Aujourd'hui, le paysage a bien changé. Une terre aride écrasée de soleil, quelques touffes d'herbe sèche, des centaines de dunes de sable sur lesquelles ne poussent que des cailloux, voilà à quoi ressemble le site de Dikika, dans l'Afar, à proximité du lieu de découverte de la célèbre Lucy, dépoussiérée il y a maintenant trente-deux ans…

Pour Zeresenay Alemseged, l'aventure commence en 2000 alors qu'il vient de passer sa thèse. Il travaille à la mise en place d'un programme, le Dikika Research Projet (DRP) dont le but est d'analyser une couche de sédiments datant de 3,31 à 3,35 millions d'années. Le 10 décembre, au milieu d'autres fossiles, il découvre une partie des ossements de Selam.

La plupart du temps, les paléontologues doivent rassembler les fragments osseux à la façon d'un puzzle, pour reconstituer le squelette. Mais dans le cas de Selam, c'est l'inverse qui se produit. Le squelette est quasi complet.

Les pièces sont déjà toutes assemblées mais le grès tout autour les emprisonne et la coque rigide doit être retirée minutieusement. C'est donc avec des instruments miniatures, des fraises dentaires, que les chercheurs vont patiemment, grain par grain, dégager une partie des os.

Six ans ont passé et ce travail de grattage est loin d'être terminé ! Mais si la plupart des os restent toujours prisonniers de leur enveloppe de grès, la découverte de Selam demeure exceptionnelle à plus d'un titre.

Le visage complet d’un enfant australopithèque

Le crâne de Selam

Le crâne et la mâchoire sont intacts excepté le front et quelques zones latérales. Cette disposition permet d'apercevoir une partie de l'empreinte laissée par le cerveau de cet afarensis. Ces deux parties sont toujours articulées entre elles, ce qui permet de voir le visage osseux de Selam. Toutes les dents de lait sont présentes et l'utilisation de l'imagerie médicale a permis de visualiser les dents définitives encore insérées dans la machoîre. C'est en vérifiant les critères de formation des dents que les chercheurs ont pu déterminer ce que l'on appelle « l'âge dentaire » de l'Australopithèque (3 ans).

De même, c'est en comparant le diamètre de la canine définitive (plus grosse chez les mâles que chez les femelles) avec d'autres spécimens adultes que les scientifiques ont pu préciser le sexe de Selam. Cette comparaison est rendue possible car l'Australopithèque est la troisième espèce la plus renseignée après Sapiens et Neandertal.

Une omoplate bavarde

Il est rare de retrouver l'omoplate chez les fossiles d'hominidés compte tenue de la fragilité de cet os. Chez Lucy par exemple, il ne restait que la partie supérieure, la plus résistante de cet os plat. Or, chez Selam, les deux omoplates ont été retrouvées.

Toutefois, elles n'ont pas pu être comparées à celles d'autres Australopithèques car aucun autre specimen n'existe. Du coup, ce sont les espèces proches (gorille, chimpanzé…) qui ont servi de modèle. Résultat : elles ressemblent étrangement à celles des jeunes gorilles, un argument en faveur de la thèse déjà soutenue par un certain nombre de scientifiques affirmant que les afarensis, espèce à laquelle Selam et Lucy appartiennent, grimpaient dans les arbres « au moins occasionnellement pour dormir et échapper aux prédateurs », selon Zeresney Alemseged.

Cependant, cette théorie ne fait pas l'unanimité chez les experts. En effet, même si l'étude du squelette confirme les caractères à la fois pré-humains (partie inférieure pour la bipédie) et simiens (partie supérieure du corps pour grimper), certains pensent que la morphologie des membres supérieurs est un reliquat d'ancêtres (un peu comme le coccyx ou les dents de sagesse chez l'homme).

La voix de Selam

Autre élément intéressant retrouvé pour la première fois sur un fossile d'Australopithèque : l'os hyoïde, ou os lingual. C'est un petit os situé dans le larynx qui joue un rôle indispensable dans le maintien des muscles de la langue et donc dans la capacité à moduler un son. Jusqu'à maintenant, cet os n'a été retrouvé que chez un homme de Neandertal. Sa découverte chez un Australopithèque est donc exceptionnelle.

Il reste encore à l'extraire de sa gangue rocheuse, mais son étude dans les prochains mois permettra d'apporter des précisions sur le type de voix qu'avait Selam. Ce qui est sûr aujourd'hui, c'est que la morphologie de l'os hyoïde est plus proche des grands singes que de l'homme.

Du cerveau de l’enfant à celui de l’adulte…

Chez l'homme, le développement cérébral prend du temps : à trois ans, seulement 70% à 80% du cerveau est formé. Chez les chimpanzés au contraire, lorsqu'un bébé naît, 50% de son cerveau est déjà formé et lorsqu'il a trois ans, 90% de son cerveau adulte est mature. Le développement cérébral est donc beaucoup plus rapide. La découverte de Selam permet pour la première fois d'évaluer la vitesse de la croissance cérébrale chez les Australopithèques.

Conclusion : si la taille absolue du cerveau de Selam est identique à celle des chimpanzés au même âge (environ 330 cm3), lorsqu'on le compare à la taille du cerveau des Australopithèques adultes, le cerveau de Selam est formé entre 63% à 88% (c'est-à-dire que la croissance est relativement lente). Pour Zeresney Alemseged, cela signifie que « le changement de vitesse de croissance du cerveau, période clef de l'évolution, est peut-être apparu il y a plus de 3 millions d'années chez les Australopithèques… »

Au-delà de Selam

Prochaines étapes : l'extraction des ossements de la gangue de grès afin d'étudier l'intégralité du squelette. Sa comparaison avec d'autres afarensis pourra apporter de précieuses informations sur la croissance générale des Australopithecus afarensis.

Les études sont donc encore loin d'être terminées. L'enfant de la lignée humaine qui vient de re-naître en Adar est loin d'avoir dévoilé tous ses secrets…

Source : Science Actualités du 02/11/06

Selam

Selam (répertorié sous le nom de code DIK-1/1), qui signifie « paix » en amharique, est le surnom donné à un fossile de l'espèce éteinte Australopithecus afarensis, découvert en 2000 à Dikika, dans l'Afar, en Éthiopie, par le paléoanthropologue éthiopien Zeresenay Alemseged de l'Institut Max-Planck d'anthropologie évolutionniste.

Description

Selam est une petite femelle décédée à un âge estimé à 3 ans. L'une des particularités de ce fossile est l'état et le nombre des fragments trouvés : le crâne est quasiment complet ainsi que le torse et les omoplates ; d'importantes parties des jambes ont également été mises au jour.

L'étude des couches volcaniques qui recouvraient le fossile a permis d'évaluer son âge : Selam a vécu il y a 3,31 à 3,35 millions d'années, et est de ce fait le plus ancien fossile d'enfant hominine trouvé à ce jour.

Source : Wikipedia