Datant de -1,5 million d'années, les traces de pas découvertes à Ileret, au Kenya, sont les plus vieilles connues à ce jour pour le genre Homo. Elles montrent que Homo erectus ou Homo ergaster avaient une démarche moderne, semblable à celle de Homo sapiens. Des traces de bipédie avaient été trouvées en 1976 à Laetoli (Tanzanie), vieilles de 3,7 millions d'années, mais pour le genre Australopithecus.
Source : Sciences et Avenir d'avril 2009
mercredi 1 avril 2009
La grotte de Lascaux sous très haute surveillance
Si la France ne multiplie pas les actions de sauvegarde, l'Unesco pourrait déclarer les célèbres peintures préhistoriques «en péril».
Lascaux ne peut plus attendre !
L'Unesco somme la France de protéger avant l'été l'un des fleurons du patrimoine mondial que constituent les parois ornées de la grotte de Lascaux, en Dordogne, datées de -18 000 ans. «Il fallait absolument faire le point sur l'état de la grotte», justifie le préhistorien Jean Clottes, président du dernier symposium «Lascaux et la conservation en milieu souterrain», organisé en février à Paris.
Fermée au public depuis 1963 sur décision du ministre de la Culture André Malraux, suite à l'apparition d'algues vertes sur ses parois, la grotte n'est pas à l'abri pour autant. Depuis quelques années, diverses moisissures rongent ses peintures. Au point que de violentes critiques ont été émises contre la gestion actuelle du site par le Comité International pour la sauvegarde de Lascaux (ICPL), créé en 2004 à l'initiative d'une Franco-Américaine amoureuse du site. Son rapport déposé en 2008 a conduit l'Unesco à menacer la France d'inscrire le site sur la liste des monuments en péril si elle ne prend pas sérieusement les choses en main. Sentant le vent du boulet, le ministère de la Culture aura sans doute préféré prendre les devants en organisant ce colloque. Au cours des deux journées de rencontres internationales avec plus de 230 participants, débats et propositions ont alterné pour trouver un remède.
Après 2001 et la première alerte due à la présence de filaments blancs de Fusarium solani - un champignon éradiqué depuis -, des taches noires d'Ulocladium ont pris le relais en 2004. Sans que biocides ou fongicides n'en viennent à bout. «Il faut toutefois cesser de dire que Lascaux va disparaître. Seules 14 figures animales sont touchées sur plus de 850», s'indigne Jean Clottes. Les taches noires se- raient apparues à la suite de travaux effectués sur le site. «Il nous faut surtout trouver des solutions sans effets secondaires», explique le spécialiste.
Au sortir de la réunion, un groupe d'experts a été nommé et la création d'une grotte-laboratoire décidée afin de tester de nouveaux traitements contre les taches noires. Cinq sites ont été repérés en Dordogne. L'un d'eux sera choisi dans les trois mois à venir. Aujourd'hui Lascaux est stable - comme souvent en hiver. Courant mai, une commission de l'Unesco devrait venir visiter la grotte pour rendre sa décision. Les résultats seront communiqués en juillet à Séville (Espagne).
- www.culture.gouv.fr/culture/actualités
Repères
Découverte en 1940 par quatre adolescents, la grotte de Lascaux est célèbre pour ses centaines de peintures et gravures préhistoriques d'aurochs, de cerfs et de chevaux. Elle a été classée au Patrimoine mondial en 1979.
Source : Sciences et Avenir d'avril 2009
Lascaux ne peut plus attendre !
L'Unesco somme la France de protéger avant l'été l'un des fleurons du patrimoine mondial que constituent les parois ornées de la grotte de Lascaux, en Dordogne, datées de -18 000 ans. «Il fallait absolument faire le point sur l'état de la grotte», justifie le préhistorien Jean Clottes, président du dernier symposium «Lascaux et la conservation en milieu souterrain», organisé en février à Paris.
Fermée au public depuis 1963 sur décision du ministre de la Culture André Malraux, suite à l'apparition d'algues vertes sur ses parois, la grotte n'est pas à l'abri pour autant. Depuis quelques années, diverses moisissures rongent ses peintures. Au point que de violentes critiques ont été émises contre la gestion actuelle du site par le Comité International pour la sauvegarde de Lascaux (ICPL), créé en 2004 à l'initiative d'une Franco-Américaine amoureuse du site. Son rapport déposé en 2008 a conduit l'Unesco à menacer la France d'inscrire le site sur la liste des monuments en péril si elle ne prend pas sérieusement les choses en main. Sentant le vent du boulet, le ministère de la Culture aura sans doute préféré prendre les devants en organisant ce colloque. Au cours des deux journées de rencontres internationales avec plus de 230 participants, débats et propositions ont alterné pour trouver un remède.
Après 2001 et la première alerte due à la présence de filaments blancs de Fusarium solani - un champignon éradiqué depuis -, des taches noires d'Ulocladium ont pris le relais en 2004. Sans que biocides ou fongicides n'en viennent à bout. «Il faut toutefois cesser de dire que Lascaux va disparaître. Seules 14 figures animales sont touchées sur plus de 850», s'indigne Jean Clottes. Les taches noires se- raient apparues à la suite de travaux effectués sur le site. «Il nous faut surtout trouver des solutions sans effets secondaires», explique le spécialiste.
Au sortir de la réunion, un groupe d'experts a été nommé et la création d'une grotte-laboratoire décidée afin de tester de nouveaux traitements contre les taches noires. Cinq sites ont été repérés en Dordogne. L'un d'eux sera choisi dans les trois mois à venir. Aujourd'hui Lascaux est stable - comme souvent en hiver. Courant mai, une commission de l'Unesco devrait venir visiter la grotte pour rendre sa décision. Les résultats seront communiqués en juillet à Séville (Espagne).
- www.culture.gouv.fr/culture/actualités
Repères
Découverte en 1940 par quatre adolescents, la grotte de Lascaux est célèbre pour ses centaines de peintures et gravures préhistoriques d'aurochs, de cerfs et de chevaux. Elle a été classée au Patrimoine mondial en 1979.
Source : Sciences et Avenir d'avril 2009
vendredi 13 mars 2009
L'homme de Pékin vieillit de 200.000 ans
Chine : Une nouvelle technique de datation consistant à mesurer la dégradation en grains de quartz des isotopes d’aluminium et de béryllium – déjà employée à Atapuerca pour dater “Homo antecessor“ – vient d’être appliquée aux sédiments de la grotte de Zhoukoudian qui entouraient l’homme de Pékin (“Homo erectus pekinensis“). Résultat : il aurait donc 750 000 ans ! Et serait contemporain de son lointain cousin espagnol.
Source : Nature, 12 mars 2009
Source : Science Actualités du 13/03/09
Source : Nature, 12 mars 2009
Source : Science Actualités du 13/03/09
jeudi 12 mars 2009
Neandertal décrypté
L'équipe de l'Institut Max Planck de Leipzig, en Allemagne, vient de séquencer 63% du génome d'un homme de Neandertal en utilisant des outils uniques au monde. Reportage exclusif dans les labos des «experts» !
Le régime alimentaire peut être reconstitué
Aujourd'hui, les dents et les os peuvent renseigner sur le régime alimentaire et la mobilité des hommes fossiles. A droite, Olaf Nehlich étudie les concentrations en isotopes dont la trace est conservée dans le collagène des os. Pour mener ces analyses très précises, il faut éliminer toute contamination humaine ou bactérienne et le laboratoire de Leipzig est l'un des plus stériles au monde.
Les experts refont parler les fossiles
Avec ses scanners uniques au monde, l'Institut Max Planck de Leipzig réexamine de nombreux ossements humains. Et oblige les paléontologues à réviser leurs classiques.
Le précieux crâne du néandertalien du Moustier est délicatement déposé sur la plaque de l'un des deux scanners les plus précis au monde utilisés pour les fossiles. Des réglages de très haute précision ont été spécialement effectués pour le paléoanthropologue Jean-Jacques Hublin, patron du département d'évolution de l'homme de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutive de Leipzig (Allemagne). Trois à quatre heures durant, en cette froide journée de janvier, le fossile est balayé par des faisceaux de rayons X, photographié sous toutes les coutures, et dans toutes ses épaisseurs. Car le «CT scan» (Computer Tomographic scanner) peut produire une série d'images en coupe de très haute résolution, dont chaque tranche mesure à peine 5 micromètres (millionièmes de mètre) ! De quoi radiographier avec une précision extrême cette tête de Homo neanderthalensis. Une rescapée, car c'est tout ce qui subsiste de cet adolescent, découvert en 1907 dans le célèbre abri du Moustier (Dordogne) et acquis par le musée de Préhistoire et de Protohistoire de Berlin : le reste du squelette a été détruit pendant la Seconde Guerre mondiale.
Lors de l'examen d'un crâne, le CT scan génère des dizaines de milliers d'images, soit un fichier informatique d'environ 80 gigaoctects. Pour stocker ces informations, l'Institut Max Planck dispose d'un serveur aux capacités gigantesques : «Nous stockons déjà 300 téraoctects [1012 octets] de données ici. C'est une de nos fiertés», précise Jean-Jacques Hublin. Traitées par un logiciel, la multitude des données ainsi recueillies sur le crâne du Moustier permet de reconstituer l'image du fossile en 3D sur un écran d'ordinateur, en quelques heures seulement. Une véritable performance informatique. «Il y a encore trois semaines, reconstruire l'image d'un crâne nous prenait plusieurs journées de travail, commente Jean-Jacques Hublin. Avec le tout nouveau programme que vient de développer l'un de nos étudiants surdoués, cela ne dure plus que quelques heures. Le temps de reconstruction est désormais égal au temps de saisie. C'est moins cher, nous avons les données utilisables quasiment en direct et la qualité est encore meilleure.»
Les scanners parcourent le monde
Il est loin le temps où, jeune chercheur, le paléoanthropologue hantait les services hospitaliers fermés durant la nuit et le week-end pour scanner des crânes. «Le matériel d'imagerie médicale que j'utilisais alors était conçu pour saisir rapidement des images de corps volumineux, respirant, ne supportant pas de haute dose de radiations, et ne livrait que des tranches de 1 mm ! raconte-t-il. Ce n'était pas franchement adapté à mes recherches. Mais c'était mieux que rien.» Aujourd'hui, cet ancien directeur de recherche du CNRS a fait installer deux scanners à très haute résolution et conçus sur mesure dans son laboratoire. Le petit frère du CT scan est configuré pour les objets de 4 à 5 cm, (dents, fragments osseux), et livre des images en coupe de 0,8 micromètre. Le plus gros «paléo-scan» a coûté 400 000 Euros, sans compter l'aménagement de la salle protégée par des portes de plombs, ni les supercalculateurs nécessaires à l'exploitation des données...
«Lorsque j'ai été recruté par la société Max Planck en 2003 pour créer le département d'évolution de l'homme, dans le tout nouvel Institut d'anthropologie évolutive de Leipzig, je me suis vu confier des moyens substantiels», souligne le chercheur français. Exemple : les appareils peuvent voyager avec les techniciens Heiko Temming et Andreas Winzer, grâce à une sorte de conteneur-laboratoire mobile fabriqué tout exprès. Des fossiles, trop fragiles pour être transportés ou considérés comme de véritables trésors nationaux par les pays qui les possèdent, peuvent alors être radiographiés in situ. C'est ainsi que le CT scan a officié dans des musées du Maroc, d'Afrique du Sud, de Croatie, du Kenya... L'an dernier, en France, il s'est déplacé au Musée national de préhistoire des Eyzies où se tenait une remarquable exposition sur les premières sépultures. Il a scanné le célèbre homme de Kebara, un squelette néandertalien mis en terre il y a 60 000 ans environ en Israël.
Avec cette machine exceptionnelle, Jean-Jacques Hublin rêve de voir se développer des collections de fossiles virtuels, qu'il souhaiterait rapidement accessible à la communauté scientifique mondiale via une vaste banque de données. Mais nombre de conservateurs se font encore tirer l'oreille pour livrer leurs fossiles au scanner, voire pour communiquer les quelques images en 3D dont ils disposent déjà par ailleurs. Certaines équipes scientifiques se considèrent comme propriétaires de ces pièces patrimoniales et en restreignent l'accès à de rares étudiants ou collaborateurs choisis. Dans le monde de la paléontologie, où les restes fossiles sont rares, la compétition est de règle.
Revenons à nos fossiles. Quel est l'intérêt de les numériser à un degré de résolution aussi fin ? «Quand j'étais étudiant, la paléontologie, c'était surtout de l'anatomie comparée, rappelle Jean-Jacques Hublin. Au mieux, on nous envoyait en Belgique ou en Grande-Bretagne - rarement en Afrique sur le terrain - armés en tout et pour tout d'un pied à coulisse et d'un appareil photo.» Les progrès de l'imagerie ont ouvert le champ des possibles.
Pour s'en rendre compte, direction le laboratoire virtuel, installé au troisième étage de l'immeuble de verre ultramoderne qui abrite l'institut de Leipzig. C'est une petite pièce emplie d'ordinateurs reliés à deux écrans géants. Les chercheurs y chaussent d'étranges lunettes pour voir évoluer les images des fossiles scannés en 3D. L'effet est saisissant : sur l'un des écrans ultraplats, les orbites évidées d'un crâne de néandertalien gigantesque ne vous lâchent pas, où que vous vous déplaciez dans la pièce.
Chacune des images peut être manipulée, tronçonnée, et livrer ainsi de nouvelles informations sans que l'on ait à toucher et malmener la pièce originale. «Nous pouvons enlever virtuellement une gangue de sédiments, reconstituer des parties manquantes, ajuster une mâchoire, recoller des dents, corriger une déformation, redresser un crâne écrasé, simuler des transformations, réaliser des études comparatives, multiplier les relevés statistiques... et même imprimer nos fossiles reconstitués en 3D !» résume Jean-Jacques Hublin. «Ce qui est fascinant, c'est que nous avons accès à la structure interne des fossiles», poursuit le chercheur.
Les crânes deviennent virtuels
Justement, l'Autrichien Simon Neubauer est en train de plonger littéralement dans la tête d'un néandertalien de la Ferrassie (Dordogne). Sur l'écran de son ordinateur, il fait opérer au fossile toutes sortes de rotations, le décalotte partiellement, épluche plusieurs épaisseurs crâniennes, zoome jusqu'à pénétrer les conduits de l'oreille interne et plus précisément le canal semi-circulaire. Un organe essentiel dans le sens de l'équilibre et dont on découvre que sa forme est tout à fait originale chez Neandertal, sans que l'on en tire encore de conclusion. «Auparavant, il aurait fallu découper l'os pour avoir accès à cette information. Il n'y a aucun autre endroit au monde où j'aurais pu effectuer ma recherche», sourit le jeune chercheur, venu de l'université de Vienne.
Sa spécialité est l'étude des endocrânes, c'est-à-dire l'ensemble des empreintes laissées par le cerveau sur la surface interne d'un crâne. Elles permettent de reconstruire l'organe manquant en creux. Mais au lieu de faire des moulages à l'ancienne, Simon Neubauer travaille essentiellement sur des endocrânes et des cerveaux virtuels. Il mesure ensuite la moindre de leurs bosses ou courbes en expérimentant un système de points de calculs au maillage ultraserré. «Le but de ma thèse est de comparer les variations de croissance et de taille du cerveau chez les chimpanzés, les hommes modernes et les hommes fossiles, explique-t-il. J'aimerais vérifier si des modèles différents de développement gouvernent l'ontogenèse du cerveau selon les espèces.» L'anthropologue mesure donc des endocrânes virtuels de nourrissons, de jeunes et d'adultes chez chacune de ces espèces.
On sait que chez le chimpanzé, le volume du cerveau représente déjà à la naissance 40% de celui de l'adulte et que sa croissance est pratiquement terminée vers 2 ans. Chez l'homme moderne en revanche, la croissance dure dix années minimum, se remanie encore pendant l'adolescence; le cerveau gagne à l'âge adulte un volume accru de 75% par rapport à la naissance. Un processus plus long pourrait-il expliquer à la fois une plasticité accrue mais aussi des avantages cognitifs chez notre espèce ? Mieux vaut en effet, semble-t-il, ne pas prendre trop vite la grosse tête ! Des travaux, menés en 2004 avec son département et le CNRS de Bordeaux, ont montré que la croissance cérébrale du très vieil Homo erectus (une espèce ayant vécu entre -1,8 et ?-0,5 million d'années), plus proche de celle du chimpanzé que de celle de l'Homo sapiens, était si rapide qu'elle était incompatible avec l'acquisition du langage articulé. Mais quid de Neandertal ? Son modèle de développement cérébral était-il plus primitif que moderne ?
Simon Neubauer s'intéresse plus particulièrement à l'ordre dans lequel les zones cérébrales connaissent leur développement le plus important. «Or la communauté scientifique discute encore pour savoir quelles zones sont plus développées chez Neandertal, doté d'un plus gros cerveau que le nôtre», explique-t-il. S'agit-il des zones frontales ou des lobes pariétaux ? Quand et à quel rythme se sont-ils mis en place ? La question n'est pas anodine, certaines parties cérébrales étant plus impliquées dans les émotions ou liées aux capacités cognitives. Et quelques chercheurs spéculent encore pour savoir si des différences de cet ordre entre néandertaliens et hommes modernes pourraient expliquer la disparition des premiers (lire p. 60), longtemps tenus pour des brutes épaisses.
De son côté, sur un autre écran, le Canadien Matthew Skinner «décapsule» virtuellement des dents. «Autrefois, pour séparer l'émail et la dentine (la zone vascularisée et innervée), il fallait plonger la dent dans des bains chimiques et dissoudre les couches d'émail», raconte-t-il. Désormais, il sépare les deux zones en quelques clics de souris pour mieux les comparer. Les dents sont le matériel fossile le plus abondant au monde, car le plus facilement conservé. Leurs formes diffèrent selon les espèces et les paléontologues ont appris à les classer selon les moindres crêtes, lignes, bosses ou épaisseurs d'émail.
«Regardez les incisives de l'homme de la Krapina (Croatie) (voir la carte p. 62), montre Matthew Skinner à l'écran. Comme chez tous les néandertaliens, elles sont en spatule. Elles ont aussi un angle différent des nôtres. Chez cette espèce, les dents étaient peut-être des outils à part entière, servant à tanner des peaux, par exemple ! A moins que leur forte usure n'ait été provoquée par des abrasifs contenus dans l'alimentation...»
L'un des gros problèmes des paléontologues est qu'ils retrouvent souvent des dents isolées et à la surface très usée. Seuls les fossiles d'individus morts jeunes livrent des dents avec un relief significatif. Le chercheur a donc tenté de déterminer quoi, de la dentine ou de l'émail, contribuait le plus à donner sa morphologie finale à la dent. Bingo ! il s'agit de la dentine. «On va pouvoir ressortir tout un tas de dents étiquetées inconnues des tiroirs, les scanner et déterminer à quelles espèces elles appartenaient», explique-t-il. Ce qui amènera peut-être à reconsidérer les zones de répartition géographique des différentes espèces.
Lorsque la résolution des deux scanners vedettes de Leipzig ne suffit pas, Hublin ou l'un de ses collaborateurs foncent avec leurs précieux fossiles sur une autre machine, le synchrotron de Grenoble. C'est le cas pour certaines dents. En effet, elles retracent l'historique complet d'un individu, dès avant sa naissance et jusqu'à la mort : comme les arbres, elles conservent des «cernes de croissance» et marquent les périodes de stress : sevrage, famine, etc. La spécialiste Tanya Smith - qui vient de quitter l'Institut Max Planck pour l'université Harvard (Etats-Unis) - a sondé plusieurs dents d'enfants et d'adolescents néandertaliens, dont celui du Moustier et celui de Scladina (Belgique), avec les rayons de l'accélérateur de particules du synchroton. Ses travaux montrent déjà qu'ils atteignaient la puberté beaucoup plus tôt que les jeunes sujets modernes.
L'institut de Leipzig affine également d'autres méthodes pour rendre les dents et les ossements plus bavards encore. «Des analyses isotopiques nous renseignent sur le menu des hommes et sur leur migration au cours de l'existence», résume l'étudiant anthropologue Olaf Nehlich, dont c'est la spécialité. Lorsqu'un homme préhistorique (ou moderne) mange un steak de bison, les atomes de la matière qu'il digère proviennent de l'herbe dont sa victime animale s'est elle-même nourrie. Ces atomes changent en passant de l'herbe à la viande de l'herbivore, puis dans l'organisme du carnivore humain. Pour reconstituer les régimes alimentaires des néandertaliens ou des Cro-Magnon, les chimistes étudient donc les transformations des atomes tout comme ils le font pour reconstituer les climats passés.
Le carbone et l'azote, composants essentiels de la matière vivante, existent ainsi sous la forme de plusieurs isotopes plus ou moins lourds, dont les proportions varient selon les plantes : différentes dans les lichens (de la toundra), dans l'herbe (des steppes) et dans les feuilles d'arbre (de forêts denses), par exemple. Ce qui donne aussi des indications sur des endroits où leurs consommateurs se sont approvisionnés. «Le collagène peut bien se conserver dans des os fossiles vieux de 70 000 ans et il nous donne des rapports isotopiques du carbone et de l'azote dans les années qui précèdent la mort de l'individu, note Olaf Lehnich. Tandis que les dents, elles, livrent cette information pour les premières années de la vie des individus.» (Lire l'encadré ci-contre.) Les résultats obtenus sur les néandertaliens montrent un régime alimentaire plus proche de celui des loups ou des hyènes, concernant l'apport en protéines. Ils étaient essentiellement carnivores, sans exclure des compléments végétaux. Pour mener ces travaux, l'une des grandes forces de l'institut de Leipzig est de s'être doté de l'un des laboratoires les plus propres au monde, capable d'éliminer au terme de protocoles rigoureux, toutes sources de contamination sur les échantillons examinés. Les chercheurs touchent cependant aux limites d'application de la technique pour la datation par le radiocarbone dans la tranche de temps -45 000/-30 000 ans. Cette période est cruciale car elle correspond à l'arrivée de l'homme moderne en Europe, puis à sa cohabitation avec Neandertal. Si la technologie s'est spectaculairement améliorée depuis que les spectromètres de masse permettent de compter directement les différents isotopes de carbone, la moindre pollution d'un échantillon peut rajeunir considérablement le résultat. «Une contamination de 1% en carbone moderne peut donner un âge de 33 000 ans pour un objet qui a en réalité 40 000 ans», résume l'Italienne Sahra Talamo, spécialiste des datations par radiocarbone. Néanmoins, l'Institut Max Planck est, avec l'université d'Oxford (Grande-Bretagne), le seul institut au monde à pratiquer la méthode d'ultrafiltration qui permet, en principe, d'éliminer toute source de contamination en matière organique moderne.
Résultat : un véritable bouleversement dans les datations ! A chaque réévaluation de l'âge de fossiles déjà estimé par ailleurs, les nouvelles méthodes les «vieillissent souvent de plusieurs milliers d'années», note Jean-Jacques Hublin. Ainsi les néandertaliens de Vindija (Croatie) semblaient montrer que l'espèce avait survécu jusqu'à il y a 28 000 ans dans cette région... Ils dateraient en réalité de -32 000 ans au moins ! Bref Neandertal a peut-être vécu moins longtemps qu'il n'y paraît. Fort de ces résultats, Leipzig et Oxford ont donc décidé de reprendre de nombreuses datations. Pour affiner les calendriers, un autre chercheur de Leipzig, Daniel Richter, utilise une nouvelle méthode de datation par luminescence. Plus rapide et plus fiable, cette technique nécessite de recueillir moins de matériel (on peut se contenter de silex brûlé, de sédiments...) pour en étudier les radiations. Les premiers résultats vieillissent eux aussi les dates d'occupation de sites d'hommes modernes, en République tchèque notamment. Le chercheur imagine même que l'espèce concurrente de Neandertal a pu y débarquer plus tôt que prévu, dès il y a 50 000 ans, en provenance de l'est, lors d'une éventuelle première migration. «Des milliers de datations, parfois effectuées il y a des décennies, sont à revoir !» conclut avec gourmandise Jean-Jacques Hublin. Et c'est toute notre compréhension de la rencontre entre modernes et néandertaliens qui risque d'en être bouleversée !
Les dents témoignent des migrations
Michael Richards, de l'institut Max Planck de Leipzig, a utilisé une nouvelle technique pour déterminer les déplacements d'un individu ou d'une population pendant sa vie. Il a analysé une dent datée de - 40 000 ans appartenant à un néandertalien découvert en 2002 dans une grotte de Grèce. Cette molaire s'est formée lorsque le jeune néandertalien avait environ 9 ans. En prélevant - grâce à la technologie laser - un microscopique morceau d'émail, le chercheur a pu en déterminer le taux de strontium. Une donnée importante car le strontium s'est déposé lors de la formation de la dent, durant l'enfance, et son taux est fonction de l'alimentation et de l'eau ingérée. Les scientifiques ont ainsi déterminé que notre jeune néandertalien avait sans doute vécu dans sa petite enfance sur un site formé de roches volcaniques anciennes. «Nos tests montrent qu'il a dû vivre dans des endroits différents entre son enfance et sa mort... Les preuves indiquent qu'il s'est déplacé dans un périmètre relativement large de 20 km ou plus lors de sa vie...», expliquent les chercheurs. Jusqu'alors, on se fondait essentiellement sur les outils découverts parmi un groupe d'hommes et sur la distance par rapport à leurs gisements d'origine. Désormais, grâce au strontium, on pourrait suivre à la trace les déplacements des chasseurs-cueilleurs.
Source : Sciences et Avenir de mars 2009
Le régime alimentaire peut être reconstitué
Aujourd'hui, les dents et les os peuvent renseigner sur le régime alimentaire et la mobilité des hommes fossiles. A droite, Olaf Nehlich étudie les concentrations en isotopes dont la trace est conservée dans le collagène des os. Pour mener ces analyses très précises, il faut éliminer toute contamination humaine ou bactérienne et le laboratoire de Leipzig est l'un des plus stériles au monde.
Les experts refont parler les fossiles
Avec ses scanners uniques au monde, l'Institut Max Planck de Leipzig réexamine de nombreux ossements humains. Et oblige les paléontologues à réviser leurs classiques.
Le précieux crâne du néandertalien du Moustier est délicatement déposé sur la plaque de l'un des deux scanners les plus précis au monde utilisés pour les fossiles. Des réglages de très haute précision ont été spécialement effectués pour le paléoanthropologue Jean-Jacques Hublin, patron du département d'évolution de l'homme de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutive de Leipzig (Allemagne). Trois à quatre heures durant, en cette froide journée de janvier, le fossile est balayé par des faisceaux de rayons X, photographié sous toutes les coutures, et dans toutes ses épaisseurs. Car le «CT scan» (Computer Tomographic scanner) peut produire une série d'images en coupe de très haute résolution, dont chaque tranche mesure à peine 5 micromètres (millionièmes de mètre) ! De quoi radiographier avec une précision extrême cette tête de Homo neanderthalensis. Une rescapée, car c'est tout ce qui subsiste de cet adolescent, découvert en 1907 dans le célèbre abri du Moustier (Dordogne) et acquis par le musée de Préhistoire et de Protohistoire de Berlin : le reste du squelette a été détruit pendant la Seconde Guerre mondiale.
Lors de l'examen d'un crâne, le CT scan génère des dizaines de milliers d'images, soit un fichier informatique d'environ 80 gigaoctects. Pour stocker ces informations, l'Institut Max Planck dispose d'un serveur aux capacités gigantesques : «Nous stockons déjà 300 téraoctects [1012 octets] de données ici. C'est une de nos fiertés», précise Jean-Jacques Hublin. Traitées par un logiciel, la multitude des données ainsi recueillies sur le crâne du Moustier permet de reconstituer l'image du fossile en 3D sur un écran d'ordinateur, en quelques heures seulement. Une véritable performance informatique. «Il y a encore trois semaines, reconstruire l'image d'un crâne nous prenait plusieurs journées de travail, commente Jean-Jacques Hublin. Avec le tout nouveau programme que vient de développer l'un de nos étudiants surdoués, cela ne dure plus que quelques heures. Le temps de reconstruction est désormais égal au temps de saisie. C'est moins cher, nous avons les données utilisables quasiment en direct et la qualité est encore meilleure.»
Les scanners parcourent le monde
Il est loin le temps où, jeune chercheur, le paléoanthropologue hantait les services hospitaliers fermés durant la nuit et le week-end pour scanner des crânes. «Le matériel d'imagerie médicale que j'utilisais alors était conçu pour saisir rapidement des images de corps volumineux, respirant, ne supportant pas de haute dose de radiations, et ne livrait que des tranches de 1 mm ! raconte-t-il. Ce n'était pas franchement adapté à mes recherches. Mais c'était mieux que rien.» Aujourd'hui, cet ancien directeur de recherche du CNRS a fait installer deux scanners à très haute résolution et conçus sur mesure dans son laboratoire. Le petit frère du CT scan est configuré pour les objets de 4 à 5 cm, (dents, fragments osseux), et livre des images en coupe de 0,8 micromètre. Le plus gros «paléo-scan» a coûté 400 000 Euros, sans compter l'aménagement de la salle protégée par des portes de plombs, ni les supercalculateurs nécessaires à l'exploitation des données...
«Lorsque j'ai été recruté par la société Max Planck en 2003 pour créer le département d'évolution de l'homme, dans le tout nouvel Institut d'anthropologie évolutive de Leipzig, je me suis vu confier des moyens substantiels», souligne le chercheur français. Exemple : les appareils peuvent voyager avec les techniciens Heiko Temming et Andreas Winzer, grâce à une sorte de conteneur-laboratoire mobile fabriqué tout exprès. Des fossiles, trop fragiles pour être transportés ou considérés comme de véritables trésors nationaux par les pays qui les possèdent, peuvent alors être radiographiés in situ. C'est ainsi que le CT scan a officié dans des musées du Maroc, d'Afrique du Sud, de Croatie, du Kenya... L'an dernier, en France, il s'est déplacé au Musée national de préhistoire des Eyzies où se tenait une remarquable exposition sur les premières sépultures. Il a scanné le célèbre homme de Kebara, un squelette néandertalien mis en terre il y a 60 000 ans environ en Israël.
Avec cette machine exceptionnelle, Jean-Jacques Hublin rêve de voir se développer des collections de fossiles virtuels, qu'il souhaiterait rapidement accessible à la communauté scientifique mondiale via une vaste banque de données. Mais nombre de conservateurs se font encore tirer l'oreille pour livrer leurs fossiles au scanner, voire pour communiquer les quelques images en 3D dont ils disposent déjà par ailleurs. Certaines équipes scientifiques se considèrent comme propriétaires de ces pièces patrimoniales et en restreignent l'accès à de rares étudiants ou collaborateurs choisis. Dans le monde de la paléontologie, où les restes fossiles sont rares, la compétition est de règle.
Revenons à nos fossiles. Quel est l'intérêt de les numériser à un degré de résolution aussi fin ? «Quand j'étais étudiant, la paléontologie, c'était surtout de l'anatomie comparée, rappelle Jean-Jacques Hublin. Au mieux, on nous envoyait en Belgique ou en Grande-Bretagne - rarement en Afrique sur le terrain - armés en tout et pour tout d'un pied à coulisse et d'un appareil photo.» Les progrès de l'imagerie ont ouvert le champ des possibles.
Pour s'en rendre compte, direction le laboratoire virtuel, installé au troisième étage de l'immeuble de verre ultramoderne qui abrite l'institut de Leipzig. C'est une petite pièce emplie d'ordinateurs reliés à deux écrans géants. Les chercheurs y chaussent d'étranges lunettes pour voir évoluer les images des fossiles scannés en 3D. L'effet est saisissant : sur l'un des écrans ultraplats, les orbites évidées d'un crâne de néandertalien gigantesque ne vous lâchent pas, où que vous vous déplaciez dans la pièce.
Chacune des images peut être manipulée, tronçonnée, et livrer ainsi de nouvelles informations sans que l'on ait à toucher et malmener la pièce originale. «Nous pouvons enlever virtuellement une gangue de sédiments, reconstituer des parties manquantes, ajuster une mâchoire, recoller des dents, corriger une déformation, redresser un crâne écrasé, simuler des transformations, réaliser des études comparatives, multiplier les relevés statistiques... et même imprimer nos fossiles reconstitués en 3D !» résume Jean-Jacques Hublin. «Ce qui est fascinant, c'est que nous avons accès à la structure interne des fossiles», poursuit le chercheur.
Les crânes deviennent virtuels
Justement, l'Autrichien Simon Neubauer est en train de plonger littéralement dans la tête d'un néandertalien de la Ferrassie (Dordogne). Sur l'écran de son ordinateur, il fait opérer au fossile toutes sortes de rotations, le décalotte partiellement, épluche plusieurs épaisseurs crâniennes, zoome jusqu'à pénétrer les conduits de l'oreille interne et plus précisément le canal semi-circulaire. Un organe essentiel dans le sens de l'équilibre et dont on découvre que sa forme est tout à fait originale chez Neandertal, sans que l'on en tire encore de conclusion. «Auparavant, il aurait fallu découper l'os pour avoir accès à cette information. Il n'y a aucun autre endroit au monde où j'aurais pu effectuer ma recherche», sourit le jeune chercheur, venu de l'université de Vienne.
Sa spécialité est l'étude des endocrânes, c'est-à-dire l'ensemble des empreintes laissées par le cerveau sur la surface interne d'un crâne. Elles permettent de reconstruire l'organe manquant en creux. Mais au lieu de faire des moulages à l'ancienne, Simon Neubauer travaille essentiellement sur des endocrânes et des cerveaux virtuels. Il mesure ensuite la moindre de leurs bosses ou courbes en expérimentant un système de points de calculs au maillage ultraserré. «Le but de ma thèse est de comparer les variations de croissance et de taille du cerveau chez les chimpanzés, les hommes modernes et les hommes fossiles, explique-t-il. J'aimerais vérifier si des modèles différents de développement gouvernent l'ontogenèse du cerveau selon les espèces.» L'anthropologue mesure donc des endocrânes virtuels de nourrissons, de jeunes et d'adultes chez chacune de ces espèces.
On sait que chez le chimpanzé, le volume du cerveau représente déjà à la naissance 40% de celui de l'adulte et que sa croissance est pratiquement terminée vers 2 ans. Chez l'homme moderne en revanche, la croissance dure dix années minimum, se remanie encore pendant l'adolescence; le cerveau gagne à l'âge adulte un volume accru de 75% par rapport à la naissance. Un processus plus long pourrait-il expliquer à la fois une plasticité accrue mais aussi des avantages cognitifs chez notre espèce ? Mieux vaut en effet, semble-t-il, ne pas prendre trop vite la grosse tête ! Des travaux, menés en 2004 avec son département et le CNRS de Bordeaux, ont montré que la croissance cérébrale du très vieil Homo erectus (une espèce ayant vécu entre -1,8 et ?-0,5 million d'années), plus proche de celle du chimpanzé que de celle de l'Homo sapiens, était si rapide qu'elle était incompatible avec l'acquisition du langage articulé. Mais quid de Neandertal ? Son modèle de développement cérébral était-il plus primitif que moderne ?
Simon Neubauer s'intéresse plus particulièrement à l'ordre dans lequel les zones cérébrales connaissent leur développement le plus important. «Or la communauté scientifique discute encore pour savoir quelles zones sont plus développées chez Neandertal, doté d'un plus gros cerveau que le nôtre», explique-t-il. S'agit-il des zones frontales ou des lobes pariétaux ? Quand et à quel rythme se sont-ils mis en place ? La question n'est pas anodine, certaines parties cérébrales étant plus impliquées dans les émotions ou liées aux capacités cognitives. Et quelques chercheurs spéculent encore pour savoir si des différences de cet ordre entre néandertaliens et hommes modernes pourraient expliquer la disparition des premiers (lire p. 60), longtemps tenus pour des brutes épaisses.
De son côté, sur un autre écran, le Canadien Matthew Skinner «décapsule» virtuellement des dents. «Autrefois, pour séparer l'émail et la dentine (la zone vascularisée et innervée), il fallait plonger la dent dans des bains chimiques et dissoudre les couches d'émail», raconte-t-il. Désormais, il sépare les deux zones en quelques clics de souris pour mieux les comparer. Les dents sont le matériel fossile le plus abondant au monde, car le plus facilement conservé. Leurs formes diffèrent selon les espèces et les paléontologues ont appris à les classer selon les moindres crêtes, lignes, bosses ou épaisseurs d'émail.
«Regardez les incisives de l'homme de la Krapina (Croatie) (voir la carte p. 62), montre Matthew Skinner à l'écran. Comme chez tous les néandertaliens, elles sont en spatule. Elles ont aussi un angle différent des nôtres. Chez cette espèce, les dents étaient peut-être des outils à part entière, servant à tanner des peaux, par exemple ! A moins que leur forte usure n'ait été provoquée par des abrasifs contenus dans l'alimentation...»
L'un des gros problèmes des paléontologues est qu'ils retrouvent souvent des dents isolées et à la surface très usée. Seuls les fossiles d'individus morts jeunes livrent des dents avec un relief significatif. Le chercheur a donc tenté de déterminer quoi, de la dentine ou de l'émail, contribuait le plus à donner sa morphologie finale à la dent. Bingo ! il s'agit de la dentine. «On va pouvoir ressortir tout un tas de dents étiquetées inconnues des tiroirs, les scanner et déterminer à quelles espèces elles appartenaient», explique-t-il. Ce qui amènera peut-être à reconsidérer les zones de répartition géographique des différentes espèces.
Lorsque la résolution des deux scanners vedettes de Leipzig ne suffit pas, Hublin ou l'un de ses collaborateurs foncent avec leurs précieux fossiles sur une autre machine, le synchrotron de Grenoble. C'est le cas pour certaines dents. En effet, elles retracent l'historique complet d'un individu, dès avant sa naissance et jusqu'à la mort : comme les arbres, elles conservent des «cernes de croissance» et marquent les périodes de stress : sevrage, famine, etc. La spécialiste Tanya Smith - qui vient de quitter l'Institut Max Planck pour l'université Harvard (Etats-Unis) - a sondé plusieurs dents d'enfants et d'adolescents néandertaliens, dont celui du Moustier et celui de Scladina (Belgique), avec les rayons de l'accélérateur de particules du synchroton. Ses travaux montrent déjà qu'ils atteignaient la puberté beaucoup plus tôt que les jeunes sujets modernes.
L'institut de Leipzig affine également d'autres méthodes pour rendre les dents et les ossements plus bavards encore. «Des analyses isotopiques nous renseignent sur le menu des hommes et sur leur migration au cours de l'existence», résume l'étudiant anthropologue Olaf Nehlich, dont c'est la spécialité. Lorsqu'un homme préhistorique (ou moderne) mange un steak de bison, les atomes de la matière qu'il digère proviennent de l'herbe dont sa victime animale s'est elle-même nourrie. Ces atomes changent en passant de l'herbe à la viande de l'herbivore, puis dans l'organisme du carnivore humain. Pour reconstituer les régimes alimentaires des néandertaliens ou des Cro-Magnon, les chimistes étudient donc les transformations des atomes tout comme ils le font pour reconstituer les climats passés.
Le carbone et l'azote, composants essentiels de la matière vivante, existent ainsi sous la forme de plusieurs isotopes plus ou moins lourds, dont les proportions varient selon les plantes : différentes dans les lichens (de la toundra), dans l'herbe (des steppes) et dans les feuilles d'arbre (de forêts denses), par exemple. Ce qui donne aussi des indications sur des endroits où leurs consommateurs se sont approvisionnés. «Le collagène peut bien se conserver dans des os fossiles vieux de 70 000 ans et il nous donne des rapports isotopiques du carbone et de l'azote dans les années qui précèdent la mort de l'individu, note Olaf Lehnich. Tandis que les dents, elles, livrent cette information pour les premières années de la vie des individus.» (Lire l'encadré ci-contre.) Les résultats obtenus sur les néandertaliens montrent un régime alimentaire plus proche de celui des loups ou des hyènes, concernant l'apport en protéines. Ils étaient essentiellement carnivores, sans exclure des compléments végétaux. Pour mener ces travaux, l'une des grandes forces de l'institut de Leipzig est de s'être doté de l'un des laboratoires les plus propres au monde, capable d'éliminer au terme de protocoles rigoureux, toutes sources de contamination sur les échantillons examinés. Les chercheurs touchent cependant aux limites d'application de la technique pour la datation par le radiocarbone dans la tranche de temps -45 000/-30 000 ans. Cette période est cruciale car elle correspond à l'arrivée de l'homme moderne en Europe, puis à sa cohabitation avec Neandertal. Si la technologie s'est spectaculairement améliorée depuis que les spectromètres de masse permettent de compter directement les différents isotopes de carbone, la moindre pollution d'un échantillon peut rajeunir considérablement le résultat. «Une contamination de 1% en carbone moderne peut donner un âge de 33 000 ans pour un objet qui a en réalité 40 000 ans», résume l'Italienne Sahra Talamo, spécialiste des datations par radiocarbone. Néanmoins, l'Institut Max Planck est, avec l'université d'Oxford (Grande-Bretagne), le seul institut au monde à pratiquer la méthode d'ultrafiltration qui permet, en principe, d'éliminer toute source de contamination en matière organique moderne.
Résultat : un véritable bouleversement dans les datations ! A chaque réévaluation de l'âge de fossiles déjà estimé par ailleurs, les nouvelles méthodes les «vieillissent souvent de plusieurs milliers d'années», note Jean-Jacques Hublin. Ainsi les néandertaliens de Vindija (Croatie) semblaient montrer que l'espèce avait survécu jusqu'à il y a 28 000 ans dans cette région... Ils dateraient en réalité de -32 000 ans au moins ! Bref Neandertal a peut-être vécu moins longtemps qu'il n'y paraît. Fort de ces résultats, Leipzig et Oxford ont donc décidé de reprendre de nombreuses datations. Pour affiner les calendriers, un autre chercheur de Leipzig, Daniel Richter, utilise une nouvelle méthode de datation par luminescence. Plus rapide et plus fiable, cette technique nécessite de recueillir moins de matériel (on peut se contenter de silex brûlé, de sédiments...) pour en étudier les radiations. Les premiers résultats vieillissent eux aussi les dates d'occupation de sites d'hommes modernes, en République tchèque notamment. Le chercheur imagine même que l'espèce concurrente de Neandertal a pu y débarquer plus tôt que prévu, dès il y a 50 000 ans, en provenance de l'est, lors d'une éventuelle première migration. «Des milliers de datations, parfois effectuées il y a des décennies, sont à revoir !» conclut avec gourmandise Jean-Jacques Hublin. Et c'est toute notre compréhension de la rencontre entre modernes et néandertaliens qui risque d'en être bouleversée !
Les dents témoignent des migrations
Michael Richards, de l'institut Max Planck de Leipzig, a utilisé une nouvelle technique pour déterminer les déplacements d'un individu ou d'une population pendant sa vie. Il a analysé une dent datée de - 40 000 ans appartenant à un néandertalien découvert en 2002 dans une grotte de Grèce. Cette molaire s'est formée lorsque le jeune néandertalien avait environ 9 ans. En prélevant - grâce à la technologie laser - un microscopique morceau d'émail, le chercheur a pu en déterminer le taux de strontium. Une donnée importante car le strontium s'est déposé lors de la formation de la dent, durant l'enfance, et son taux est fonction de l'alimentation et de l'eau ingérée. Les scientifiques ont ainsi déterminé que notre jeune néandertalien avait sans doute vécu dans sa petite enfance sur un site formé de roches volcaniques anciennes. «Nos tests montrent qu'il a dû vivre dans des endroits différents entre son enfance et sa mort... Les preuves indiquent qu'il s'est déplacé dans un périmètre relativement large de 20 km ou plus lors de sa vie...», expliquent les chercheurs. Jusqu'alors, on se fondait essentiellement sur les outils découverts parmi un groupe d'hommes et sur la distance par rapport à leurs gisements d'origine. Désormais, grâce au strontium, on pourrait suivre à la trace les déplacements des chasseurs-cueilleurs.
Source : Sciences et Avenir de mars 2009
jeudi 26 février 2009
Lascaux - Ministère de la Culture
L'accès direct est celui-çi :
http://www.lascaux.culture.fr/#/fr/00.xml.Déplacer le curseur dans la partie gauche de l'écran pour ouvrir le menu.
Il ne faut absolument pas rater la visite virtuelle de la grotte en haute définition.
Laissez vous porter, la première fois, pour la visite.
N'hésitez pas ensuite à interrompre le cheminement pour consulter toutes les informations qui accompagnent le parcours.
mardi 10 février 2009
Demain, quels enjeux pour la paléoanthropologie ?
La ruée vers l’os
Les fossiles constituent la matière première, rare et précieuse, indispensable à l'étude de nos origines. Ils sont donc l'objet de toutes les convoitises. Ainsi, l'obtention de permis de fouilles auprès des pays détenteurs de cette richesse, essentiellement africains, fait l'objet de négociations dignes des contrats pétroliers.
Contreparties demandées aux équipes occidentales : former des étudiants locaux dans leurs universités, co-signer les publications scientifiques avec des chercheurs du crû, et parfois, contribuer à des projets de coopération et de mise en valeur touristique des régions prospectées. Malgré ces accords, les conflits entre équipes concurrentes pour l'accès aux gisements sont monnaie courante. De plus, des années après leur découverte, les précieux fossiles continuent de déchaîner les passions.
Ainsi en 2007, l'exposition à Houston, au Texas, de la célèbre Australopithèque Lucy a-t-elle soulevé un véritable tollé. Une première qui violait un accord signé en 1999 sous l'égide de l'Unesco, garantissant la protection et le maintien au pays des fossiles et recommandant l'usage de répliques pour l'étude scientifique et les expositions destinées au grand public. Depuis, le fossile de Nariokotome, un Homo erectus exhumé au Kenya et qui pourrait voyager jusqu'aux États-Unis en 2009 a ravivé la polémique.
Une science à la croisée des chemins
Lancés sur la trace de nos ancêtres, les paléoanthropologues espèrent pouvoir répondre, dans les prochaines années, à plusieurs questions cruciales. Quels sont les caractères anatomiques qui ont prévalu à la naissance de la lignée humaine ? Selon quel scénario paléo-environnemental ? Pour cette étude, les chercheurs ne disposent que de restes fragmentaires de trois ancêtres : Toumaï, Orrorin et Ardipithecus kadabba. Il leur faudra bien d'autres fossiles d'hominidés anciens… mais aussi de grands singes. Car en identifiant les caractères qui leur étaient propres, et ceux que nous avons partagés avec les grands singes, ces fossiles permettront de mieux définir les contours de « l'humanité des origines ». Autre chantier : préciser les conditions de la naissance du genre humain, quelque part entre l'Afrique de l'Est et du Sud. Homo habilis, qui vivait il y a environ 2,5 millions d'années, est-il son premier représentant, comme on l'admet généralement ? Ou s'agit-il d'Homo ergaster, apparu il y a 1,9 million d'années, comme le pensent d'autres chercheurs ? Un saut évolutif majeur semble bien s'être produit entre ces deux espèces. Reste à savoir s'il marque la limite entre humains et non-humains. Enfin, il faudra aussi qu'un consensus émerge sur la définition même du genre Homo, ce qui est loin d'être le cas aujourd'hui.
Les nouveaux terrains de fouilles
Depuis un demi-siècle, la quête de nos origines s'est déroulée essentiellement en Afrique de l'Est. À l'avenir, elle devrait se tourner, sur les traces de Toumaï, vers l'ouest et le nord du continent : Tchad, Soudan, Égypte et Lybie sont dans la ligne de mire des chasseurs de fossiles... L'Europe ne devrait pas rester à l'écart du renouveau en cours. Avec Dmanissi en Géorgie et Atapuerca en Espagne, on sait désormais que des hominidés ont occupé le continent à des périodes très reculées. L'Asie constitue pour sa part un vaste terrain vierge, à l'exception de la Chine et de l'Indonésie.
Des monts Oural à l'Australie, en passant par l'Iran, l'Inde, le Bangladesh, la Birmanie et le Cambodge, le chantier qui attend les paléoanthropologues du XXIe siècle est immense. Et les enjeux de taille : la découverte de fossiles asiatiques est en effet fondamentale pour mieux comprendre les peuplements des cinq continents (voir cartes des migrations partie 3). Mais des raisons politiques ou géologiques limitent les fouilles dans ces pays. La vaste forêt équatoriale de Thaïlande, par exemple, avec ses sols très acides, n'a conservé aucun os fossilisé, alors que les Homo habilis, rudolfensis, puis erectus, comme les premiers Homo sapiens, ont dû sillonner cette région située sur les routes migratoires vers l'extrémité du continent.
Le plus célèbre faux !
La paléoanthropologie est aussi une affaire de politique et d'idéologie, et les chercheurs ont parfois la tentation d'enraciner le genre humain dans leur propre pays. Le cas le plus emblématique de ces dérives est celui du crâne de Piltdown, découvert en 1912 dans la campagne britannique. Pour les savants de l'époque, c'est le fameux chaînon manquant, prouvant au passage que l'Angleterre constitue bien le berceau de l'Humanité ! Problème : le fossile est un faux, composé d'une mâchoire d'orang-outang et d'une calotte crânienne d'homme moderne. Les auteurs du canular n'ont jamais été démasqués, et les savants britanniques ont mis quarante ans pour reconnaître leur erreur.
ADN fossile : de nouveaux horizons
Depuis 2007, les chercheurs sont désormais capables d'extraire l'ADN nucléaire du fossile (dont une seule copie est présente dans chaque cellule). Ce qui ouvre des perspectives considérables, cet ADN portant l'information génétique qui correspond aux caractéristiques des individus (contrairement à celui étudié auparavant, appelé mitochondrial).
En comparant l'ADN nucléaire de Neandertal à celui des hommes modernes, les chercheurs espèrent donc découvrir ce qui les rapproche de nous, mais aussi ce qui fait notre spécificité. Les premiers résultats sont encourageants. Une équipe a ainsi isolé, dans l'ADN nucléaire extrait d'un fossile néandertalien exhumé en Espagne, un gène associé chez l'homme moderne au langage. Autre découverte : certains Néandertaliens possédaient une chevelure rousse et la peau très blanche, comme l'a montré l'analyse d'un gène impliqué dans la pigmentation. Enfin, le séquençage des trois milliards de paires de bases du génome de Neandertal est promis par les équipes engagées dans la course.
Toutefois, le génome ne donne pas accès à l'individu, même fossile, dans son intégralité. Le rôle de l'environnement et des cultures est tout aussi primordial. De plus, l'ADN se détériorant au cours du temps, il n'y a que peu d'espoir d'accéder à des hominidés plus anciens que l'homme de Neandertal, comme les Homo erectus ou les Australopithèques.
Bouleversements annoncés dans notre généalogie
Pour établir les relations de parenté entre les différentes espèces d'hominidés et dresser notre arbre généalogique, les paléoanthropologues ont eu recours, jusqu'à présent, à deux méthodes. La première, appelée phénétique, se base sur les ressemblances morphologiques entre espèces fossiles. La seconde, plus récente, prend en compte les structures anatomiques, dites dérivées, qui ont constitué une innovation adaptative au cours de l'évolution et se sont donc transmises au fil des générations. Appelée cladistique, cette méthode considère comme espèces proches celles qui partagent de telles adaptations, et non celles qui se ressemblent du seul point de vue morphologique. Entre ces deux approches, le dialogue semblait impossible. Jusqu'à ce que récemment, une nouvelle méthode tente de les réconcilier. Elle est proposée par une équipe de paléontologues sud-américains, qui l'a appliquée aux hominidés en étudiant les moulages de vingt crânes appartenant à notre lignée. Résultat : en mixant les deux méthodes principales de classification, cette étude précise notre histoire évolutive. Homo habilis et Homo heidelbergensis y figurent comme les premiers représentants du genre Homo. Mais les heidelbergensis forment une lignée distincte des sapiens et conduisent directement à l'homme de Neandertal. Celui-ci constituerait donc une espèce à part de la nôtre.
L’évolution : une théorie en perpétuelle… évolution
Deux cents ans après la naissance de Darwin, la théorie de l'évolution ne cesse de se transformer. Ainsi, dès les années 1970, les chercheurs Niles Eldredge et Stephen Jay Gould ont avancé l'idée que l'évolution des espèces ne se faisait pas à un rythme régulier – ce que les paléontologues avaient remarqué sur le terrain – mais par de brusques coups d'accélérateurs séparés par de longues phases sans changements majeurs. Encore largement débattue, cette hypothèse a fortement influencé la recherche sur nos origines. Ainsi, le scénario d'une apparition rapide de notre espèce Homo sapiens, il y a 200 000 ans en Afrique de l'Est, partie remplacer Homo ergaster en Afrique et Homo erectus en Asie, correspond à cette vision de l'évolution.
Par ailleurs, une nouvelle avancée théorique est en cours, baptisée « nouveau darwinisme ». Dans ce cadre, les gènes ne sont plus le seul support de l'évolution. Les relations entre la molécule d'ADN et son environnement cellulaire sont tout autant soumises à la pression sélective. De plus, les recherches en éthologie animale ont montré que l'évolution se produit également à travers les mécanismes de l'apprentissage. Conséquence : la sélection a dû agir sur les comportements et les cultures des hominidés, animaux sociaux par excellence, autant que sur la forme de leurs os… De quelle façon ? C'est tout l'enjeu, pour la paléoanthropologie, que de répondre à ces questions.
Le singe, l’homme, et après ?
Contrairement à une idée largement répandue, l'espèce humaine n'est pas engagée dans une évolution rectiligne, conduisant à une augmentation constante de la taille des individus et du volume des cerveaux. Une étude montre au contraire une lente diminution du volume moyen du cerveau depuis environ 20 000 ans ! En revanche, la taille des individus augmente effectivement. En France, par exemple, les hommes mesurent en moyenne 176,4 cm et les femmes 163,3 cm, contre respectivement 165 cm et 155 cm au début du siècle. Une augmentation qui devrait se poursuivre, les Français devant atteindre 177,3 cm en 2030, contre 164,7 cm pour les Françaises. La preuve d'une évolution biologique encore à l'œuvre chez Homo sapiens ? Rien n'est moins sûr. Les spécialistes estiment en effet que ces chiffres, qui constituent des moyennes, s'expliquent surtout par la diminution du nombre d'individus de petite taille, due aux meilleures conditions alimentaires et sanitaires… voire à un brassage génétique avec d'autres populations. En réalité, l'espèce humaine s'est en grande partie affranchie de l'évolution biologique, grâce à des comportements sociaux tels que la solidarité et l'entraide.
Source : Science Actualités du 10/02/2009
Les fossiles constituent la matière première, rare et précieuse, indispensable à l'étude de nos origines. Ils sont donc l'objet de toutes les convoitises. Ainsi, l'obtention de permis de fouilles auprès des pays détenteurs de cette richesse, essentiellement africains, fait l'objet de négociations dignes des contrats pétroliers.
Contreparties demandées aux équipes occidentales : former des étudiants locaux dans leurs universités, co-signer les publications scientifiques avec des chercheurs du crû, et parfois, contribuer à des projets de coopération et de mise en valeur touristique des régions prospectées. Malgré ces accords, les conflits entre équipes concurrentes pour l'accès aux gisements sont monnaie courante. De plus, des années après leur découverte, les précieux fossiles continuent de déchaîner les passions.
Ainsi en 2007, l'exposition à Houston, au Texas, de la célèbre Australopithèque Lucy a-t-elle soulevé un véritable tollé. Une première qui violait un accord signé en 1999 sous l'égide de l'Unesco, garantissant la protection et le maintien au pays des fossiles et recommandant l'usage de répliques pour l'étude scientifique et les expositions destinées au grand public. Depuis, le fossile de Nariokotome, un Homo erectus exhumé au Kenya et qui pourrait voyager jusqu'aux États-Unis en 2009 a ravivé la polémique.
Une science à la croisée des chemins
Lancés sur la trace de nos ancêtres, les paléoanthropologues espèrent pouvoir répondre, dans les prochaines années, à plusieurs questions cruciales. Quels sont les caractères anatomiques qui ont prévalu à la naissance de la lignée humaine ? Selon quel scénario paléo-environnemental ? Pour cette étude, les chercheurs ne disposent que de restes fragmentaires de trois ancêtres : Toumaï, Orrorin et Ardipithecus kadabba. Il leur faudra bien d'autres fossiles d'hominidés anciens… mais aussi de grands singes. Car en identifiant les caractères qui leur étaient propres, et ceux que nous avons partagés avec les grands singes, ces fossiles permettront de mieux définir les contours de « l'humanité des origines ». Autre chantier : préciser les conditions de la naissance du genre humain, quelque part entre l'Afrique de l'Est et du Sud. Homo habilis, qui vivait il y a environ 2,5 millions d'années, est-il son premier représentant, comme on l'admet généralement ? Ou s'agit-il d'Homo ergaster, apparu il y a 1,9 million d'années, comme le pensent d'autres chercheurs ? Un saut évolutif majeur semble bien s'être produit entre ces deux espèces. Reste à savoir s'il marque la limite entre humains et non-humains. Enfin, il faudra aussi qu'un consensus émerge sur la définition même du genre Homo, ce qui est loin d'être le cas aujourd'hui.
Les nouveaux terrains de fouilles
Depuis un demi-siècle, la quête de nos origines s'est déroulée essentiellement en Afrique de l'Est. À l'avenir, elle devrait se tourner, sur les traces de Toumaï, vers l'ouest et le nord du continent : Tchad, Soudan, Égypte et Lybie sont dans la ligne de mire des chasseurs de fossiles... L'Europe ne devrait pas rester à l'écart du renouveau en cours. Avec Dmanissi en Géorgie et Atapuerca en Espagne, on sait désormais que des hominidés ont occupé le continent à des périodes très reculées. L'Asie constitue pour sa part un vaste terrain vierge, à l'exception de la Chine et de l'Indonésie.
Des monts Oural à l'Australie, en passant par l'Iran, l'Inde, le Bangladesh, la Birmanie et le Cambodge, le chantier qui attend les paléoanthropologues du XXIe siècle est immense. Et les enjeux de taille : la découverte de fossiles asiatiques est en effet fondamentale pour mieux comprendre les peuplements des cinq continents (voir cartes des migrations partie 3). Mais des raisons politiques ou géologiques limitent les fouilles dans ces pays. La vaste forêt équatoriale de Thaïlande, par exemple, avec ses sols très acides, n'a conservé aucun os fossilisé, alors que les Homo habilis, rudolfensis, puis erectus, comme les premiers Homo sapiens, ont dû sillonner cette région située sur les routes migratoires vers l'extrémité du continent.
Le plus célèbre faux !
La paléoanthropologie est aussi une affaire de politique et d'idéologie, et les chercheurs ont parfois la tentation d'enraciner le genre humain dans leur propre pays. Le cas le plus emblématique de ces dérives est celui du crâne de Piltdown, découvert en 1912 dans la campagne britannique. Pour les savants de l'époque, c'est le fameux chaînon manquant, prouvant au passage que l'Angleterre constitue bien le berceau de l'Humanité ! Problème : le fossile est un faux, composé d'une mâchoire d'orang-outang et d'une calotte crânienne d'homme moderne. Les auteurs du canular n'ont jamais été démasqués, et les savants britanniques ont mis quarante ans pour reconnaître leur erreur.
ADN fossile : de nouveaux horizons
Depuis 2007, les chercheurs sont désormais capables d'extraire l'ADN nucléaire du fossile (dont une seule copie est présente dans chaque cellule). Ce qui ouvre des perspectives considérables, cet ADN portant l'information génétique qui correspond aux caractéristiques des individus (contrairement à celui étudié auparavant, appelé mitochondrial).
En comparant l'ADN nucléaire de Neandertal à celui des hommes modernes, les chercheurs espèrent donc découvrir ce qui les rapproche de nous, mais aussi ce qui fait notre spécificité. Les premiers résultats sont encourageants. Une équipe a ainsi isolé, dans l'ADN nucléaire extrait d'un fossile néandertalien exhumé en Espagne, un gène associé chez l'homme moderne au langage. Autre découverte : certains Néandertaliens possédaient une chevelure rousse et la peau très blanche, comme l'a montré l'analyse d'un gène impliqué dans la pigmentation. Enfin, le séquençage des trois milliards de paires de bases du génome de Neandertal est promis par les équipes engagées dans la course.
Toutefois, le génome ne donne pas accès à l'individu, même fossile, dans son intégralité. Le rôle de l'environnement et des cultures est tout aussi primordial. De plus, l'ADN se détériorant au cours du temps, il n'y a que peu d'espoir d'accéder à des hominidés plus anciens que l'homme de Neandertal, comme les Homo erectus ou les Australopithèques.
Bouleversements annoncés dans notre généalogie
Pour établir les relations de parenté entre les différentes espèces d'hominidés et dresser notre arbre généalogique, les paléoanthropologues ont eu recours, jusqu'à présent, à deux méthodes. La première, appelée phénétique, se base sur les ressemblances morphologiques entre espèces fossiles. La seconde, plus récente, prend en compte les structures anatomiques, dites dérivées, qui ont constitué une innovation adaptative au cours de l'évolution et se sont donc transmises au fil des générations. Appelée cladistique, cette méthode considère comme espèces proches celles qui partagent de telles adaptations, et non celles qui se ressemblent du seul point de vue morphologique. Entre ces deux approches, le dialogue semblait impossible. Jusqu'à ce que récemment, une nouvelle méthode tente de les réconcilier. Elle est proposée par une équipe de paléontologues sud-américains, qui l'a appliquée aux hominidés en étudiant les moulages de vingt crânes appartenant à notre lignée. Résultat : en mixant les deux méthodes principales de classification, cette étude précise notre histoire évolutive. Homo habilis et Homo heidelbergensis y figurent comme les premiers représentants du genre Homo. Mais les heidelbergensis forment une lignée distincte des sapiens et conduisent directement à l'homme de Neandertal. Celui-ci constituerait donc une espèce à part de la nôtre.
L’évolution : une théorie en perpétuelle… évolution
Face à l’offensive créationniste…
Deux cents ans après la naissance de Darwin, la théorie de l'évolution ne cesse de se transformer. Ainsi, dès les années 1970, les chercheurs Niles Eldredge et Stephen Jay Gould ont avancé l'idée que l'évolution des espèces ne se faisait pas à un rythme régulier – ce que les paléontologues avaient remarqué sur le terrain – mais par de brusques coups d'accélérateurs séparés par de longues phases sans changements majeurs. Encore largement débattue, cette hypothèse a fortement influencé la recherche sur nos origines. Ainsi, le scénario d'une apparition rapide de notre espèce Homo sapiens, il y a 200 000 ans en Afrique de l'Est, partie remplacer Homo ergaster en Afrique et Homo erectus en Asie, correspond à cette vision de l'évolution.
Par ailleurs, une nouvelle avancée théorique est en cours, baptisée « nouveau darwinisme ». Dans ce cadre, les gènes ne sont plus le seul support de l'évolution. Les relations entre la molécule d'ADN et son environnement cellulaire sont tout autant soumises à la pression sélective. De plus, les recherches en éthologie animale ont montré que l'évolution se produit également à travers les mécanismes de l'apprentissage. Conséquence : la sélection a dû agir sur les comportements et les cultures des hominidés, animaux sociaux par excellence, autant que sur la forme de leurs os… De quelle façon ? C'est tout l'enjeu, pour la paléoanthropologie, que de répondre à ces questions.
Le singe, l’homme, et après ?
Gare aux clichés !
Contrairement à une idée largement répandue, l'espèce humaine n'est pas engagée dans une évolution rectiligne, conduisant à une augmentation constante de la taille des individus et du volume des cerveaux. Une étude montre au contraire une lente diminution du volume moyen du cerveau depuis environ 20 000 ans ! En revanche, la taille des individus augmente effectivement. En France, par exemple, les hommes mesurent en moyenne 176,4 cm et les femmes 163,3 cm, contre respectivement 165 cm et 155 cm au début du siècle. Une augmentation qui devrait se poursuivre, les Français devant atteindre 177,3 cm en 2030, contre 164,7 cm pour les Françaises. La preuve d'une évolution biologique encore à l'œuvre chez Homo sapiens ? Rien n'est moins sûr. Les spécialistes estiment en effet que ces chiffres, qui constituent des moyennes, s'expliquent surtout par la diminution du nombre d'individus de petite taille, due aux meilleures conditions alimentaires et sanitaires… voire à un brassage génétique avec d'autres populations. En réalité, l'espèce humaine s'est en grande partie affranchie de l'évolution biologique, grâce à des comportements sociaux tels que la solidarité et l'entraide.
Source : Science Actualités du 10/02/2009
Origines de l'homme : nouveaux scénarios et débats en cours
Du chaînon manquant au buissonnement d’espèces
Douze années ont passé depuis la publication de « L'Origine des espèces » lorsque Charles Darwin expose sa vision des origines de l'homme dans un ouvrage intitulé « La Filiation de l'Homme » (Le titre original est The Descent of Man, and Selection in relation to Sex). Pour le naturaliste anglais, l'émergence de l'homme correspond à l'apparition de caractéristiques nouvelles à partir d'un ancêtre singe : bipédie, fabrication d'outils, augmentation de la taille du cerveau et acquisition de l'intelligence. La quête du fameux chaînon manquant, mi-homme, mi-singe, censé confirmer la théorie, peut commencer. Les paléoanthropologues vont traquer ce fossile successivement en Europe, en Asie, puis en Afrique. Mais en vain. Avec la multiplication des espèces fossiles découvertes depuis un demi-siècle, la notion de chaînon manquant perd son sens. Elle sous-entend en effet un schéma linéaire de l'évolution humaine.
À ce scénario se substitue aujourd'hui une vision plus complexe et contrastée de nos origines : plusieurs espèces humaines et pré-humaines auraient évolué dans le temps et l'espace, parfois en cohabitant. Et une seule d'entre elles a survécu, la nôtre : Homo sapiens. Une espèce que le paléontologue américain Stephen Jay Gould définissait comme « un petit rejet à peine émergé sur un arbre généalogique gigantesque et ancien ». Quant aux grands singes, il est peut-être bon de rappeler qu'ils ont eux aussi poursuivi leur évolution depuis leur séparation d'avec la lignée humaine.
Les grands ancêtres prennent de l’âge
En 2008, la datation du crâne de Toumaï (Sahelanthropus tchadensis), entre 6,9 et 7,2 millions d'années (voir partie 2), fait grand bruit. Toumaï se situe en effet autour d'un moment clé de l'évolution humaine : celui de la divergence entre la lignée des hominidés, conduisant à la nôtre, et celle des chimpanzés. Conséquence de l'annonce : cette divergence se serait produite entre 7 et 10 millions d'années. Depuis quelques années, la découverte au Kenya et en Éthiopie de fossiles (essentiellement des dents) de grands singes dans des niveaux datés de 6, 10 et 12,5 millions d'années permet d'affirmer que la séparation entre grands singes et hommes a bien eu lieu en Afrique.
Si les fossiles ne cessent de reculer la date de notre « naissance », la génétique, elle, se charge de compliquer le tableau. En comparant le génome des hommes et des grands singes actuels, des biologistes ont en effet conclu que nous ne serions pas issus, comme on le pensait, d'une unique séparation avec nos cousins chimpanzés. Bien au contraire, notre lignée serait le fruit de multiples et complexes métissages entre « pré-humains » et « proto-chimpanzés » ! Mais cette conclusion est peu prise en considération dans le monde naturaliste des paléoanthropologues.
Une sortie d’Afrique plus ancienne que prévue
Jusqu'à récemment, pour la plupart des paléoanthropologues, la première sortie d'Afrique par une espèce humaine – Homo erectus ou ergaster – ne faisait guère de doute et était située autour d'un million d'années. Mais plusieurs découvertes viennent de reculer considérablement la date de cet événement. Ainsi, dans la grotte de la Sima del Elefante, sur le site espagnol d'Atapuerca, les chercheurs ont exhumé une mandibule ayant appartenu à une femme, de l'espèce Homo antecessor, qui vivait il y a 1,2 million d'années. En outre, depuis plusieurs années, des restes d'hominidés datés d'1,8 million d'années ont été découverts à Dmanissi, en Géorgie. Conséquence : la première vague de migration hors du continent africain a dû se dérouler il y a au moins deux millions d'années. Autre enseignement : avec leur cerveau relativement petit et leurs membres inférieurs longilignes, bien adaptés à la marche, les hommes de Dmanissi, baptisés Homo georgicus, seraient plus proches anatomiquement des Homo habilis que des Homo erectus ou ergaster². Ces derniers n'auraient donc été ni les premiers, ni les seuls à s'aventurer hors du berceau de l'Humanité.
D’où viens-tu, Homo sapiens ?
Les 6,5 milliards d'Homo sapiens actuels descendent-ils tous d'une population de fondateurs, apparue en Afrique de l'Est et colonisant le reste du monde il y a environ 200 000 ans ? Ou bien les premiers Homo sortis d'Afrique il y a plus de 2 millions d'années ont-ils eux aussi contribué à l'émergence de notre espèce et au peuplement des cinq continents ?
Pour les tenants de la première hypothèse, dite monocentriste ou de l'Arche de Noé, outre le registre fossile – qui témoigne d'une présence très ancienne d'Homo sapiens en Afrique –, l'analyse de certains marqueurs génétiques chez des individus appartenant à 51 populations humaines actuelles réparties à travers le monde montre que, plus les populations sont éloignées géographiquement de l'Afrique, plus la diversité génétique diminue. Ce qui implique que l'Afrique soit l'origine commune à toutes ces populations.
Pour les partisans de la seconde hypothèse, appelée pluricentriste, les fossiles de sapiens et d'erectus exhumés en Asie et en Europe montrent une grande continuité. Ainsi, une étude basée sur l'analyse de plus de 5 000 dents issues de sites asiatiques, européens et africains, montre que les Homo sapiens présentaient des caractères anatomiques mélangés, certains les rapprochant clairement des erectus. La question de nos origines est donc encore loin d'être tranchée.
L’East Side Story, et après ?
Proposée au début des années 1980 par le paléontologue Yves Coppens, l'East Side Story a longtemps fait autorité pour expliquer l'émergence de la lignée humaine. Selon cette théorie, la formation, il y a environ 10 millions d'années, d'une immense barrière naturelle en Afrique, le Rift – qui a conduit à des différences climatiques et environnementales de part et d'autre – aurait abouti à des populations différentes. À l'ouest, région restée humide et couverte de forêt tropicale, se développent les ancêtres des grands singes ; à l'est, où apparaît une savane sèche et faiblement arborée, les ancêtres de l'homme s'adaptent en acquérant la bipédie, qui permet de mieux voir les prédateurs et le gibier. Mais avec la découverte d'hominidés au Tchad, à l'ouest du Rift, en particulier le fossile de Sahelanthropus tchadensis (Toumaï), cette théorie est remise en cause. Le scénario émergeant actuellement se déroule dans des environnements mi-savanes, mi-forêts et met en jeu de multiples populations primates qui, toutes, pratiquent la bipédie de façon occasionnelle. De fait, la séparation entre hominidés et grands singes n'est ni aussi brutale, ni aussi définitive que ce que l'on pensait.
La bipédie, une question d’énergie
Comment expliquer l'apparition de la marche sur deux pattes ? Les paléoanthropologues savaient depuis longtemps que la réponse était à chercher du côté des économies d'énergie permises par ce mode de locomotion. Hypothèse confirmée par une récente expérience qui a consisté à entraîner cinq chimpanzés à se déplacer – à deux ou à quatre pattes – sur des tapis roulants, tout en mesurant leur consommation d'énergie, grâce à des masques analysant la teneur en CO2 de l'air expiré, puis en la comparant à celle d'hommes et de femmes réalisant la même tâche. La conclusion est sans appel : la bipédie humaine représente une économie d'énergie de l'ordre de 75% par rapport à la locomotion simienne !
Autre enseignement fourni par les recherches récentes, et en particulier par la reconstitution virtuelle des modes de locomotion de différents hominidés fossiles : il n'a pas existé une, mais de multiples formes de bipédie. Les Australopithèques, par exemple, avaient une démarche instable et chaloupée, qui ne leur permettait pas de courir. Alors que les Homo ergaster, apparus il y a 1,9 million d'années, ont été les premiers à adopter une bipédie de type moderne, le balancement des bras et des jambes permettant un équilibre dynamique autour du centre de gravité. Ils ont également été les premiers à pratiquer indifféremment la marche et la course… ouvrant la voie à la bipédie qui est aujourd'hui la nôtre.
Neandertal retrouve son rang
Apparu il y a environ 300 000 ans et disparu il y a moins de 30 000 ans, l'Homme de Neandertal s'est-il croisé avec Homo sapiens ? Ou bien appartenait-il à une espèce distincte, qui se serait éteinte sans aucune descendance ? Une récente étude éclaircit ce débat qui agite la communauté scientifique depuis des décennies. En séquençant l'intégralité de l'ADN mitochondrial d'un fossile néandertalien daté de 38 000 ans, les chercheurs ont en effet montré que cette séquence génétique se situe hors de la variabilité existant au sein de l'espèce humaine actuelle. Conclusion : Sapiens et Neandertal ne se seraient pas croisés. « Insuffisant », répondent les paléontologues de terrain, qui contestent aux généticiens le droit de trancher le débat sur la base des seules analyses génétiques. Pour certains d'entre eux, un fossile exhumé au Portugal constitue la preuve, avec ses caractères mélangés que, si les Néandertaliens ont été peu à peu supplantés par les Sapiens, il y aurait bien eu des croisements². Une chose est sûre cependant : Neandertal n'est plus l'être primitif que la science a longtemps présenté, comme l'attestent ses techniques de taille qui produisent des outils tout aussi efficaces que ceux de Sapiens.
Source : Science Actualités du 10/02/2009
Douze années ont passé depuis la publication de « L'Origine des espèces » lorsque Charles Darwin expose sa vision des origines de l'homme dans un ouvrage intitulé « La Filiation de l'Homme » (Le titre original est The Descent of Man, and Selection in relation to Sex). Pour le naturaliste anglais, l'émergence de l'homme correspond à l'apparition de caractéristiques nouvelles à partir d'un ancêtre singe : bipédie, fabrication d'outils, augmentation de la taille du cerveau et acquisition de l'intelligence. La quête du fameux chaînon manquant, mi-homme, mi-singe, censé confirmer la théorie, peut commencer. Les paléoanthropologues vont traquer ce fossile successivement en Europe, en Asie, puis en Afrique. Mais en vain. Avec la multiplication des espèces fossiles découvertes depuis un demi-siècle, la notion de chaînon manquant perd son sens. Elle sous-entend en effet un schéma linéaire de l'évolution humaine.
À ce scénario se substitue aujourd'hui une vision plus complexe et contrastée de nos origines : plusieurs espèces humaines et pré-humaines auraient évolué dans le temps et l'espace, parfois en cohabitant. Et une seule d'entre elles a survécu, la nôtre : Homo sapiens. Une espèce que le paléontologue américain Stephen Jay Gould définissait comme « un petit rejet à peine émergé sur un arbre généalogique gigantesque et ancien ». Quant aux grands singes, il est peut-être bon de rappeler qu'ils ont eux aussi poursuivi leur évolution depuis leur séparation d'avec la lignée humaine.
Principaux sites de fouilles dans le monde
Les grands ancêtres prennent de l’âge
En 2008, la datation du crâne de Toumaï (Sahelanthropus tchadensis), entre 6,9 et 7,2 millions d'années (voir partie 2), fait grand bruit. Toumaï se situe en effet autour d'un moment clé de l'évolution humaine : celui de la divergence entre la lignée des hominidés, conduisant à la nôtre, et celle des chimpanzés. Conséquence de l'annonce : cette divergence se serait produite entre 7 et 10 millions d'années. Depuis quelques années, la découverte au Kenya et en Éthiopie de fossiles (essentiellement des dents) de grands singes dans des niveaux datés de 6, 10 et 12,5 millions d'années permet d'affirmer que la séparation entre grands singes et hommes a bien eu lieu en Afrique.
Si les fossiles ne cessent de reculer la date de notre « naissance », la génétique, elle, se charge de compliquer le tableau. En comparant le génome des hommes et des grands singes actuels, des biologistes ont en effet conclu que nous ne serions pas issus, comme on le pensait, d'une unique séparation avec nos cousins chimpanzés. Bien au contraire, notre lignée serait le fruit de multiples et complexes métissages entre « pré-humains » et « proto-chimpanzés » ! Mais cette conclusion est peu prise en considération dans le monde naturaliste des paléoanthropologues.
Une sortie d’Afrique plus ancienne que prévue
Jusqu'à récemment, pour la plupart des paléoanthropologues, la première sortie d'Afrique par une espèce humaine – Homo erectus ou ergaster – ne faisait guère de doute et était située autour d'un million d'années. Mais plusieurs découvertes viennent de reculer considérablement la date de cet événement. Ainsi, dans la grotte de la Sima del Elefante, sur le site espagnol d'Atapuerca, les chercheurs ont exhumé une mandibule ayant appartenu à une femme, de l'espèce Homo antecessor, qui vivait il y a 1,2 million d'années. En outre, depuis plusieurs années, des restes d'hominidés datés d'1,8 million d'années ont été découverts à Dmanissi, en Géorgie. Conséquence : la première vague de migration hors du continent africain a dû se dérouler il y a au moins deux millions d'années. Autre enseignement : avec leur cerveau relativement petit et leurs membres inférieurs longilignes, bien adaptés à la marche, les hommes de Dmanissi, baptisés Homo georgicus, seraient plus proches anatomiquement des Homo habilis que des Homo erectus ou ergaster². Ces derniers n'auraient donc été ni les premiers, ni les seuls à s'aventurer hors du berceau de l'Humanité.
D’où viens-tu, Homo sapiens ?
Les 6,5 milliards d'Homo sapiens actuels descendent-ils tous d'une population de fondateurs, apparue en Afrique de l'Est et colonisant le reste du monde il y a environ 200 000 ans ? Ou bien les premiers Homo sortis d'Afrique il y a plus de 2 millions d'années ont-ils eux aussi contribué à l'émergence de notre espèce et au peuplement des cinq continents ?
Deux principales vagues de migration
Pour les tenants de la première hypothèse, dite monocentriste ou de l'Arche de Noé, outre le registre fossile – qui témoigne d'une présence très ancienne d'Homo sapiens en Afrique –, l'analyse de certains marqueurs génétiques chez des individus appartenant à 51 populations humaines actuelles réparties à travers le monde montre que, plus les populations sont éloignées géographiquement de l'Afrique, plus la diversité génétique diminue. Ce qui implique que l'Afrique soit l'origine commune à toutes ces populations.
Pour les partisans de la seconde hypothèse, appelée pluricentriste, les fossiles de sapiens et d'erectus exhumés en Asie et en Europe montrent une grande continuité. Ainsi, une étude basée sur l'analyse de plus de 5 000 dents issues de sites asiatiques, européens et africains, montre que les Homo sapiens présentaient des caractères anatomiques mélangés, certains les rapprochant clairement des erectus. La question de nos origines est donc encore loin d'être tranchée.
L’East Side Story, et après ?
Proposée au début des années 1980 par le paléontologue Yves Coppens, l'East Side Story a longtemps fait autorité pour expliquer l'émergence de la lignée humaine. Selon cette théorie, la formation, il y a environ 10 millions d'années, d'une immense barrière naturelle en Afrique, le Rift – qui a conduit à des différences climatiques et environnementales de part et d'autre – aurait abouti à des populations différentes. À l'ouest, région restée humide et couverte de forêt tropicale, se développent les ancêtres des grands singes ; à l'est, où apparaît une savane sèche et faiblement arborée, les ancêtres de l'homme s'adaptent en acquérant la bipédie, qui permet de mieux voir les prédateurs et le gibier. Mais avec la découverte d'hominidés au Tchad, à l'ouest du Rift, en particulier le fossile de Sahelanthropus tchadensis (Toumaï), cette théorie est remise en cause. Le scénario émergeant actuellement se déroule dans des environnements mi-savanes, mi-forêts et met en jeu de multiples populations primates qui, toutes, pratiquent la bipédie de façon occasionnelle. De fait, la séparation entre hominidés et grands singes n'est ni aussi brutale, ni aussi définitive que ce que l'on pensait.
Un petit pas pour l’hominidé, un grand pas pour l’humanité !
La bipédie, une question d’énergie
Comment expliquer l'apparition de la marche sur deux pattes ? Les paléoanthropologues savaient depuis longtemps que la réponse était à chercher du côté des économies d'énergie permises par ce mode de locomotion. Hypothèse confirmée par une récente expérience qui a consisté à entraîner cinq chimpanzés à se déplacer – à deux ou à quatre pattes – sur des tapis roulants, tout en mesurant leur consommation d'énergie, grâce à des masques analysant la teneur en CO2 de l'air expiré, puis en la comparant à celle d'hommes et de femmes réalisant la même tâche. La conclusion est sans appel : la bipédie humaine représente une économie d'énergie de l'ordre de 75% par rapport à la locomotion simienne !
Autre enseignement fourni par les recherches récentes, et en particulier par la reconstitution virtuelle des modes de locomotion de différents hominidés fossiles : il n'a pas existé une, mais de multiples formes de bipédie. Les Australopithèques, par exemple, avaient une démarche instable et chaloupée, qui ne leur permettait pas de courir. Alors que les Homo ergaster, apparus il y a 1,9 million d'années, ont été les premiers à adopter une bipédie de type moderne, le balancement des bras et des jambes permettant un équilibre dynamique autour du centre de gravité. Ils ont également été les premiers à pratiquer indifféremment la marche et la course… ouvrant la voie à la bipédie qui est aujourd'hui la nôtre.
Neandertal retrouve son rang
Apparu il y a environ 300 000 ans et disparu il y a moins de 30 000 ans, l'Homme de Neandertal s'est-il croisé avec Homo sapiens ? Ou bien appartenait-il à une espèce distincte, qui se serait éteinte sans aucune descendance ? Une récente étude éclaircit ce débat qui agite la communauté scientifique depuis des décennies. En séquençant l'intégralité de l'ADN mitochondrial d'un fossile néandertalien daté de 38 000 ans, les chercheurs ont en effet montré que cette séquence génétique se situe hors de la variabilité existant au sein de l'espèce humaine actuelle. Conclusion : Sapiens et Neandertal ne se seraient pas croisés. « Insuffisant », répondent les paléontologues de terrain, qui contestent aux généticiens le droit de trancher le débat sur la base des seules analyses génétiques. Pour certains d'entre eux, un fossile exhumé au Portugal constitue la preuve, avec ses caractères mélangés que, si les Néandertaliens ont été peu à peu supplantés par les Sapiens, il y aurait bien eu des croisements². Une chose est sûre cependant : Neandertal n'est plus l'être primitif que la science a longtemps présenté, comme l'attestent ses techniques de taille qui produisent des outils tout aussi efficaces que ceux de Sapiens.
Source : Science Actualités du 10/02/2009
Fossiles : à la recherche du plus vieil ancêtre
Quand la lignée humaine se sépare de celle des grands singes
On sait aujourd'hui que l'homme et les grands singes ont un ancêtre commun. Les orangs-outans ont été les premiers à diverger vers 15 millions d'années, puis les gorilles et les chimpanzés. Hormis quelques scientifiques, la plupart pensaient, jusque dans les années 90, que la lignée des grands singes africains s'était séparée de celle de l'homme vers 5 millions d'années. Or, au début des années 2000, la découverte en Afrique de nouveaux fossiles des plus anciens représentants de la lignée humaine fait reculer de manière irréfutable l'âge du dernier ancêtre commun : la séparation pourrait avoir eu lieu il y a 7 à 10 millions d'années.
En effet, le plus vieux fossile d'hominidé connu à ce jour, Sahelanthropus tchadensis (Toumaï), accuserait déjà 7 millions d'années. Il serait suivi par Orrorin tugenensis, 6 millions d'années, puis par Ardipithecus kadabba, 5,2 à 5,8 millions d'années. Toutefois, certaines caractéristiques, notamment au niveau de la dentition, font planer un doute sur le statut d'hominidé de l'Ardipithecus. Pour les plus vieux fossiles, le débat entre paléontologues est vif sur le statut plus ou moins humain de chaque prétendant. Est-ce si étonnant ? Pas vraiment. Plus on s'approche chronologiquement de la séparation entre hommes et singes, plus les fossiles présentent des caractères mélangés, propres aux deux lignées.
À peine 2 000 individus fossiles !
Le paléoanthropologue dispose de peu d'indices pour comprendre l'origine et l'évolution de nos ancêtres. Au-delà des outils taillés, des restes de foyers ou des stries retrouvées sur les ossements d'animaux consommés par les hominidés, c'est surtout le fossile qui constitue la matière première indispensable aux chercheurs. Or, la probabilité pour qu'un hominidé parvienne jusqu'à nous sous forme de fossile est infime.
Premier obstacle : la fossilisation elle-même. Pour que ce processus puisse se dérouler, l'individu à sa mort doit être rapidement enseveli sous une couche de sédiments, avec le risque sinon d'être dévoré ou décomposé. Seules les parties dures, os et dents, vont se minéraliser car les tissus mous se désintègrent la plupart du temps trop vite. De plus, certains phénomènes peuvent interrompre la fossilisation. Ainsi, les sols forestiers, trop acides, ne permettent pas une conservation suffisante des os pour qu'ils se minéralisent. Enfin, pour nous parvenir, le fossile doit se trouver découvert par l'érosion ou par le jeu hasardeux des « basculements tectoniques »… Encore faut-il qu'un chercheur passe à proximité du site d'affleurement !
Résultat : les espèces d'hominidés connues grâce aux fossiles ne représentent qu'une infime partie de celles qui ont vécu, un « enregistrement fossile » estimé à 2 000 individus découverts environ… Bien peu, au regard des millions d'années que représente l'histoire évolutive des hominidés.
Lucy et ses frères : le règne des Australopithèques
Si les fossiles de plus de 5 millions d'années sont rares, le registre fossile des hominidés africains s'enrichit considérablement entre 4 et 1 million d'années. Ce sont ainsi neuf espèces d'hominidés fossiles qui apparaissent et disparaissent, de la Tanzanie au Tchad, en passant par le Kenya et l'Afrique du Sud, cohabitant parfois. Parmi elles, trois espèces de Paranthropus (aethiopicus, boisei et robustus), caractérisées par la robustesse de leur appareil masticatoire et de leur crâne, une espèce de Kenyanthropus (platyops) et cinq espèces d'Australopithecus (anamensis, afarensis, africanus, bahrelghazali et garhi), genre plutôt gracile, dont la célèbre Lucy qui, avec ses 3,2 millions d'années, a longtemps été le plus ancien fossile d'hominidé. Découverte à 10 kilomètres du site de Lucy et appartenant à la même espèce (Australopithecus afarensis), Selam, une enfant de trois ans, détient le record du plus jeune hominidé exhumé à ce jour¹. Elle a été à tort surnommée dans les médias « bébé de Lucy » alors qu'elle évoluait 100 000 ans avant elle ! Tous ces hominidés sont dotés d'une bipédie, plus ou moins affirmée, certains étant encore très arboricoles, et ils possèdent des cerveaux dont les volumes varient presque du simple au double (de 380 cm³ pour Australopithecus afarensis à 600 cm³ pour Paranthropus boisei).
L’avènement des premiers Homo
Il y a environ 2,5 millions d'années, dans les savanes d'Afrique de l'Est et du Sud peuplées par les Australopithèques et les Paranthropes, des hominidés d'un genre nouveau font leur apparition. Ce sont les premiers représentants du genre humain. Leurs noms : Homo habilis et Homo rudolfensis, dont la capacité crânienne, de 550 à 750 cm³, et la mâchoire plus réduite, les distinguent des autres hominidés. Ils sont également inventeurs de la première technique de taille de pierre, dite « oldowayenne », du nom du site d'Olduvai où elle a été décrite. Et surtout, ils sont les premiers hommes à quitter le berceau africain, pour se disperser à travers l'Europe et l'Asie. On les retrouve ainsi sous des formes différentes en Géorgie, sur le site de Dmanissi. Encore plus proches de nous d'un point de vue évolutif, les Homo ergaster, suivis de près par les Homo erectus, dont la présence est avérée autour de 1,9 million d'années. Ils se ressemblent tellement qu'ils sont parfois regroupés au sein de la même espèce, Homo erectus. Ces hominidés sont les premiers à acquérir une bipédie permanente comparable à la nôtre, abandonnant définitivement le monde des arbres.
Neandertal : si près, si loin…
Premier hominidé fossile découvert en Europe, Homo neandertalensis est apparu il y a au moins 300 000 ans et a mystérieusement disparu il y a 30 000 ans, après avoir longtemps cohabité avec les hommes modernes. On pensait que l'homme de Neandertal était confiné dans les territoires de l'Europe, du Proche- Orient et des plaines ouzbèkes d'Asie Centrale mais, grâce à l'analyse récente d'une partie de son matériel génétique à l'Institut Max-Planck (Allemagne), on sait désormais que sa répartition s'étend jusqu'aux montagnes de l'Altaï (Sibérie).
La naissance de sapiens
Les premiers fossiles appartenant de façon certaine à notre espèce, Homo sapiens, datent d'environ 195 000 ans et proviennent d'Éthiopie. Les Homo sapiens se caractérisent par un squelette plus léger que celui des autres Homo, une taille moyenne d'1,70 m, un menton marqué et un crâne rond dont le bourrelet sus-orbitaire a tendance à disparaître. La face et les dents continuent, elles, à diminuer de taille, tandis que le volume crânien dépasse parfois 1 600 cm³. Au-delà des différences anatomiques, Homo sapiens se distingue surtout par ses pratiques culturelles et symboliques. Il enterre ses morts² et réalise des parures corporelles. À partir de 40 000 ans, il fabrique des pointes de pierre et d'os ligaturées à l'extrémité de lances en bois très dur, obtenant ainsi des armes redoutables. Homo sapiens se sert, pour confectionner ses vêtements, d'aiguilles et de boutons. Enfin, il invente l'art, dont l'expression la plus aboutie a pour cadre l'obscurité magique des cavernes. Là, en peignant des bisons, des chevaux et des rhinocéros au réalisme saisissant, Homo sapiens s'extrait en grande partie des contingences de l'adaptation et de la survie, pour entrer de plain-pied dans la culture et la civilisation.
L'homme de Florès : l'énigme des Hobbits
En octobre 2004, la revue Nature publie la découverte, dans l'île indonésienne de Flores, d'un hominidé fossile daté de 18 000 ans à peine, appartenant à une nouvelle espèce : Homo floresiensis. Petite taille, cerveau réduit (ici, un moulage du crâne dans les mains de Tony Djubantono, qui fait partie de l'équipe qui a découvert l'homme de Flores), ses mensurations modestes n'empêchent pas le nouveau venu de justifier de capacités cognitives évoluées, comme en attestent les outils découverts à proximité des fossiles, et les traces de feu maîtrisé. Depuis, son statut d'espèce à part entière est régulièrement remis en cause. Récemment, une étude australienne propose que l'Homme de Flores soit en réalité un Homo sapiens atteint d'une carence en iode, expliquant ainsi sa petite taille.
Source : Science Actualités du 10-02-2009
Aux origines était l’Afrique
On sait aujourd'hui que l'homme et les grands singes ont un ancêtre commun. Les orangs-outans ont été les premiers à diverger vers 15 millions d'années, puis les gorilles et les chimpanzés. Hormis quelques scientifiques, la plupart pensaient, jusque dans les années 90, que la lignée des grands singes africains s'était séparée de celle de l'homme vers 5 millions d'années. Or, au début des années 2000, la découverte en Afrique de nouveaux fossiles des plus anciens représentants de la lignée humaine fait reculer de manière irréfutable l'âge du dernier ancêtre commun : la séparation pourrait avoir eu lieu il y a 7 à 10 millions d'années.
Toumaï, le plus ancien fossile d’hominidé
En effet, le plus vieux fossile d'hominidé connu à ce jour, Sahelanthropus tchadensis (Toumaï), accuserait déjà 7 millions d'années. Il serait suivi par Orrorin tugenensis, 6 millions d'années, puis par Ardipithecus kadabba, 5,2 à 5,8 millions d'années. Toutefois, certaines caractéristiques, notamment au niveau de la dentition, font planer un doute sur le statut d'hominidé de l'Ardipithecus. Pour les plus vieux fossiles, le débat entre paléontologues est vif sur le statut plus ou moins humain de chaque prétendant. Est-ce si étonnant ? Pas vraiment. Plus on s'approche chronologiquement de la séparation entre hommes et singes, plus les fossiles présentent des caractères mélangés, propres aux deux lignées.
À peine 2 000 individus fossiles !
Le paléoanthropologue dispose de peu d'indices pour comprendre l'origine et l'évolution de nos ancêtres. Au-delà des outils taillés, des restes de foyers ou des stries retrouvées sur les ossements d'animaux consommés par les hominidés, c'est surtout le fossile qui constitue la matière première indispensable aux chercheurs. Or, la probabilité pour qu'un hominidé parvienne jusqu'à nous sous forme de fossile est infime.
Nos ancêtres… de Sahelanthropus tchadensis à Homo sapiens
Premier obstacle : la fossilisation elle-même. Pour que ce processus puisse se dérouler, l'individu à sa mort doit être rapidement enseveli sous une couche de sédiments, avec le risque sinon d'être dévoré ou décomposé. Seules les parties dures, os et dents, vont se minéraliser car les tissus mous se désintègrent la plupart du temps trop vite. De plus, certains phénomènes peuvent interrompre la fossilisation. Ainsi, les sols forestiers, trop acides, ne permettent pas une conservation suffisante des os pour qu'ils se minéralisent. Enfin, pour nous parvenir, le fossile doit se trouver découvert par l'érosion ou par le jeu hasardeux des « basculements tectoniques »… Encore faut-il qu'un chercheur passe à proximité du site d'affleurement !
Résultat : les espèces d'hominidés connues grâce aux fossiles ne représentent qu'une infime partie de celles qui ont vécu, un « enregistrement fossile » estimé à 2 000 individus découverts environ… Bien peu, au regard des millions d'années que représente l'histoire évolutive des hominidés.
Lucy et ses frères : le règne des Australopithèques
La très médiatique Lucy
Si les fossiles de plus de 5 millions d'années sont rares, le registre fossile des hominidés africains s'enrichit considérablement entre 4 et 1 million d'années. Ce sont ainsi neuf espèces d'hominidés fossiles qui apparaissent et disparaissent, de la Tanzanie au Tchad, en passant par le Kenya et l'Afrique du Sud, cohabitant parfois. Parmi elles, trois espèces de Paranthropus (aethiopicus, boisei et robustus), caractérisées par la robustesse de leur appareil masticatoire et de leur crâne, une espèce de Kenyanthropus (platyops) et cinq espèces d'Australopithecus (anamensis, afarensis, africanus, bahrelghazali et garhi), genre plutôt gracile, dont la célèbre Lucy qui, avec ses 3,2 millions d'années, a longtemps été le plus ancien fossile d'hominidé. Découverte à 10 kilomètres du site de Lucy et appartenant à la même espèce (Australopithecus afarensis), Selam, une enfant de trois ans, détient le record du plus jeune hominidé exhumé à ce jour¹. Elle a été à tort surnommée dans les médias « bébé de Lucy » alors qu'elle évoluait 100 000 ans avant elle ! Tous ces hominidés sont dotés d'une bipédie, plus ou moins affirmée, certains étant encore très arboricoles, et ils possèdent des cerveaux dont les volumes varient presque du simple au double (de 380 cm³ pour Australopithecus afarensis à 600 cm³ pour Paranthropus boisei).
L’avènement des premiers Homo
Il y a environ 2,5 millions d'années, dans les savanes d'Afrique de l'Est et du Sud peuplées par les Australopithèques et les Paranthropes, des hominidés d'un genre nouveau font leur apparition. Ce sont les premiers représentants du genre humain. Leurs noms : Homo habilis et Homo rudolfensis, dont la capacité crânienne, de 550 à 750 cm³, et la mâchoire plus réduite, les distinguent des autres hominidés. Ils sont également inventeurs de la première technique de taille de pierre, dite « oldowayenne », du nom du site d'Olduvai où elle a été décrite. Et surtout, ils sont les premiers hommes à quitter le berceau africain, pour se disperser à travers l'Europe et l'Asie. On les retrouve ainsi sous des formes différentes en Géorgie, sur le site de Dmanissi. Encore plus proches de nous d'un point de vue évolutif, les Homo ergaster, suivis de près par les Homo erectus, dont la présence est avérée autour de 1,9 million d'années. Ils se ressemblent tellement qu'ils sont parfois regroupés au sein de la même espèce, Homo erectus. Ces hominidés sont les premiers à acquérir une bipédie permanente comparable à la nôtre, abandonnant définitivement le monde des arbres.
Neandertal : si près, si loin…
Premier hominidé fossile découvert en Europe, Homo neandertalensis est apparu il y a au moins 300 000 ans et a mystérieusement disparu il y a 30 000 ans, après avoir longtemps cohabité avec les hommes modernes. On pensait que l'homme de Neandertal était confiné dans les territoires de l'Europe, du Proche- Orient et des plaines ouzbèkes d'Asie Centrale mais, grâce à l'analyse récente d'une partie de son matériel génétique à l'Institut Max-Planck (Allemagne), on sait désormais que sa répartition s'étend jusqu'aux montagnes de l'Altaï (Sibérie).
La naissance de sapiens
Les premiers fossiles appartenant de façon certaine à notre espèce, Homo sapiens, datent d'environ 195 000 ans et proviennent d'Éthiopie. Les Homo sapiens se caractérisent par un squelette plus léger que celui des autres Homo, une taille moyenne d'1,70 m, un menton marqué et un crâne rond dont le bourrelet sus-orbitaire a tendance à disparaître. La face et les dents continuent, elles, à diminuer de taille, tandis que le volume crânien dépasse parfois 1 600 cm³. Au-delà des différences anatomiques, Homo sapiens se distingue surtout par ses pratiques culturelles et symboliques. Il enterre ses morts² et réalise des parures corporelles. À partir de 40 000 ans, il fabrique des pointes de pierre et d'os ligaturées à l'extrémité de lances en bois très dur, obtenant ainsi des armes redoutables. Homo sapiens se sert, pour confectionner ses vêtements, d'aiguilles et de boutons. Enfin, il invente l'art, dont l'expression la plus aboutie a pour cadre l'obscurité magique des cavernes. Là, en peignant des bisons, des chevaux et des rhinocéros au réalisme saisissant, Homo sapiens s'extrait en grande partie des contingences de l'adaptation et de la survie, pour entrer de plain-pied dans la culture et la civilisation.
L'homme de Florès : l'énigme des Hobbits
En octobre 2004, la revue Nature publie la découverte, dans l'île indonésienne de Flores, d'un hominidé fossile daté de 18 000 ans à peine, appartenant à une nouvelle espèce : Homo floresiensis. Petite taille, cerveau réduit (ici, un moulage du crâne dans les mains de Tony Djubantono, qui fait partie de l'équipe qui a découvert l'homme de Flores), ses mensurations modestes n'empêchent pas le nouveau venu de justifier de capacités cognitives évoluées, comme en attestent les outils découverts à proximité des fossiles, et les traces de feu maîtrisé. Depuis, son statut d'espèce à part entière est régulièrement remis en cause. Récemment, une étude australienne propose que l'Homme de Flores soit en réalité un Homo sapiens atteint d'une carence en iode, expliquant ainsi sa petite taille.
Source : Science Actualités du 10-02-2009
Outils et dernières techniques de la paléoanthropologie
De la prospection géologique à la fouille méthodique
Pour choisir les sites de fouilles, les paléoanthropologues ne laissent rien au hasard. Ils sont aidés des géologues, qui identifient au préalable les terrains favorables à la conservation des fossiles : bordures d'anciens lacs ou embouchures de fleuves. Des prises de vue aériennes, et plus récemment des images satellitaires, guident également ces prospections. Afin d'augmenter leurs chances de succès, les chercheurs d'os ont tendance à privilégier les terrains qui ont déjà livré des fossiles, mais s'aventurent aussi dans des secteurs non encore prospectés. Les milieux forestiers équatoriaux, qui constituent des terrains couverts, n'attirent guère les équipes de fouille, de même que les zones politiquement instables, voire dangereuses, en raison de troubles et de conflits. Outre les restes d'hominidés fossiles, les chercheurs recueillent les fossiles d'animaux et de végétaux pour comprendre l'évolution des autres êtres vivants et l'environnement associé aux hominidés. Les sédiments permettent, quant à eux, de dater les différentes couches géologiques. Si le site tient toutes ses promesses, et que de nouveaux fossiles font leur apparition, la fouille se poursuit. Ainsi, le gisement kényan de Koobi Fora, qui a livré en 1972 le premier Homo rudolfensis, est toujours exploité de nos jours. Et le grand site éthiopien de la vallée de l'Omo, qui a fourni le premier Paranthropus aethiopicus en 1967, l'est à nouveau.
Recherche nouveau fossile inlassablement !
De retour au laboratoire, les chercheurs soumettent le fossile exhumé à une batterie d'analyses. Ce travail s'effectue souvent sur des moulages en silicone, les originaux étant trop fragiles, ou précieux, pour être manipulés. La première étape est l'observation et la description qui en découle ; et puis, plus fastidieuse, la réalisation de centaines de mesures anatomiques, comme la longueur des os, les dimensions de la mandibule ou l'épaisseur de l'émail dentaire. Grâce à l'imagerie médicale, qui permet d'obtenir des images en trois dimensions des fossiles, et au calcul informatique, cette phase de mesure se fait avec une précision toujours plus grande.
Les nombreuses données anatomiques ainsi obtenues permettent de comparer précisément le vestige avec les fossiles déjà connus. Il est également comparé avec les données morphologiques de l'homme moderne et des grands singes actuels. Un travail de comparaison qui permet de situer précisément le fossile étudié sur l'arbre généalogique des hominidés, en établissant son degré de parenté avec les différentes espèces existantes. Si ses caractéristiques morphologiques le différencient suffisamment de toutes les espèces déjà connues, les auteurs lui attribuent un nouveau nom. Une proposition qui devra encore être acceptée par la communauté scientifique…
L’ADN au service de la compréhension de nos origines
L'ADN permet d'obtenir des informations sur l'origine et l'évolution des hominidés de deux façons. La première consiste à comparer les génomes d'espèces actuelles, en particulier l'homme et les autres primates, pour estimer la date de leur séparation au cours de l'évolution. Cette méthode est basée sur le principe de l'horloge moléculaire : plus le nombre de différences génétiques entre espèces est important, plus leur date de séparation est éloignée. Avec ce principe, la lignée humaine et celle des chimpanzés se seraient séparées il y a environ 7 millions d'années. Mais cela implique que les mutations à la base de l'évolution apparaissent de façon régulière. Or, les fossiles indiquent au contraire que des phases d'accélération évolutive se produisent, en particulier sous l'effet d'événements climatiques. Autre approche : déchiffrer l'ADN d'un fossile et comparer sa séquence à celle d'autres espèces. Depuis plus de dix ans, la comparaison des séquences d'ADN de Neandertal et d'Homo sapiens penche en faveur de deux espèces distinctes. Mais ces études portent presque uniquement sur l'ADN mitochondrial, présent en grande quantité dans les cellules, mais ne contenant pas l'information génétique propre à chaque individu. Depuis peu, l'accès à l'ADN nucléaire fossile devrait améliorer l'apport de la génétique à la paléoanthropologie.
La datation des fossiles
La paléoanthropologie est une science historique… La datation d'un fossile permet de le situer dans le temps mais aussi de déterminer la durée de vie d'une espèce. Il existe des méthodes de datations relatives, comme la stratigraphie ou le paléomagnétisme, qui déterminent la chronologie des couches géologiques que fouillent les chercheurs. Et des méthodes de datations absolues, qui fournissent des dates parfois très précises. Parmi elles, certaines s'appliquent directement au fossile, tandis que d'autres datent les sédiments et les minéraux qui lui sont associés. La méthode la plus répandue, appelée radiochronologie, est basée sur le comptage d'atomes radioactifs dans le matériau, proportion qui varie au cours du temps. Historiquement, le carbone 14 a été le premier élément étudié, mais il ne permet pas de dater des vestiges au-delà de 50 000 ans. D'autres méthodes basées, par exemple, sur le comptage d'atomes de potassium et d'argon permettent de remonter beaucoup plus loin dans le temps. Le plus souvent, les chercheurs croisent plusieurs techniques, les unes validant ou infirmant les résultats fournis par d'autres. Un luxe de précautions indispensable car, sans datations fiables, toutes les théories patiemment échafaudées par les paléoanthropologues s'effondrent : elles ne racontent plus l'Histoire mais une histoire !
Les dents, une source d’informations intarissable
Les dents constituent les découvertes fossiles de loin les plus fréquentes, car elles sont formées d'un émail dur qui résiste mieux au temps que les ossements. Leur taille, leur forme, ainsi que leur vitesse de croissance sont caractéristiques des différentes espèces, ce qui permet d'attribuer un fossile à une espèce à partir d'une simple dent. Les Néandertaliens sont ainsi caractérisés par une croissance dentaire rapide, alors que celle des hommes modernes est plus lente.
Grâce à la « tracéologie », c'est-à-dire à l'étude des microstries présentes à la surface des dents, les chercheurs peuvent aussi établir le régime alimentaire de l'hominidé. Enfin, grâce au laser, en analysant les différents isotopes d'un élément radioactif – le strontium – dans une dent de Néandertalien qui vivait en Grèce il y a 40 000 ans, des paléoanthropologues ont récemment reconstitué en partie ses déplacements ! En effet, les différentes formes de strontium sont caractéristiques des roches dans lesquelles ruisselait l'eau bue par le Néandertalien. Or les chercheurs connaissaient les compositions en strontium des sites environnant le lieu de la découverte du fossile. En analysant la dent, ils ont pu voir que l'homme de Neandertal avait bu à telle ou telle source et donc s'était déplacé vers tel ou tel site.
Les fossiles à l’heure de la révolution virtuelle
Grâce à l'amélioration des techniques d'imagerie et à la puissance de calcul des ordinateurs, les paléoanthropologues accèdent à des informations nouvelles. L'imagerie anatomique (scanner, tomodensitométrie, échographie) génère des images numériques des fossiles en deux ou trois dimensions, qui permettent de visualiser des structures invisibles à l'œil nu, comme l'oreille interne ou les sinus.
Autre avantage : l'image virtuelle peut être analysée et mesurée par l'outil informatique, ce qui permet d'obtenir des données morphologiques d'une grande précision. De plus, certains logiciels permettent de reconstituer un crâne ou un squelette complet à partir de fragments épars et ce, sans altérer les fossiles comme cela peut se produire lorsqu'on réalise un moulage en silicone qui oblige à manipuler l'original. Enfin, grâce à l'outil informatique, il est également possible, dans une certaine mesure, de compenser les déformations subies sous terre par le fossile et donc de lui redonner sa forme initiale.
Pourtant, malgré toute leur puissance, ces techniques ne sauraient remplacer l'expérience acquise par les chercheurs d'abord sur le terrain, puis en laboratoire, grâce à la simple observation, préalable indispensable à l'interprétation correcte des fossiles.
L’homme de Yunxian reconstitué
Écrasé lors de sa fossilisation, le crâne de Yunxian découvert en Chine et daté de 936 000 ans, a été reconstitué virtuellement en utilisant les données d'un deuxième crâne mis au jour sur le même site. Après avoir scanné les fossiles, des logiciels informatiques ont permis de compenser l'aplatissement du crâne, de restaurer les disjonctions osseuses et de compléter certaines parties manquantes. Il a également été possible de calculer plus précisément le volume endocrânien, estimé à environ 1 050 cm³.
Source : Science Actualités du 10/02/2009
Pour choisir les sites de fouilles, les paléoanthropologues ne laissent rien au hasard. Ils sont aidés des géologues, qui identifient au préalable les terrains favorables à la conservation des fossiles : bordures d'anciens lacs ou embouchures de fleuves. Des prises de vue aériennes, et plus récemment des images satellitaires, guident également ces prospections. Afin d'augmenter leurs chances de succès, les chercheurs d'os ont tendance à privilégier les terrains qui ont déjà livré des fossiles, mais s'aventurent aussi dans des secteurs non encore prospectés. Les milieux forestiers équatoriaux, qui constituent des terrains couverts, n'attirent guère les équipes de fouille, de même que les zones politiquement instables, voire dangereuses, en raison de troubles et de conflits. Outre les restes d'hominidés fossiles, les chercheurs recueillent les fossiles d'animaux et de végétaux pour comprendre l'évolution des autres êtres vivants et l'environnement associé aux hominidés. Les sédiments permettent, quant à eux, de dater les différentes couches géologiques. Si le site tient toutes ses promesses, et que de nouveaux fossiles font leur apparition, la fouille se poursuit. Ainsi, le gisement kényan de Koobi Fora, qui a livré en 1972 le premier Homo rudolfensis, est toujours exploité de nos jours. Et le grand site éthiopien de la vallée de l'Omo, qui a fourni le premier Paranthropus aethiopicus en 1967, l'est à nouveau.
Recherche nouveau fossile inlassablement !
De retour au laboratoire, les chercheurs soumettent le fossile exhumé à une batterie d'analyses. Ce travail s'effectue souvent sur des moulages en silicone, les originaux étant trop fragiles, ou précieux, pour être manipulés. La première étape est l'observation et la description qui en découle ; et puis, plus fastidieuse, la réalisation de centaines de mesures anatomiques, comme la longueur des os, les dimensions de la mandibule ou l'épaisseur de l'émail dentaire. Grâce à l'imagerie médicale, qui permet d'obtenir des images en trois dimensions des fossiles, et au calcul informatique, cette phase de mesure se fait avec une précision toujours plus grande.
Les nombreuses données anatomiques ainsi obtenues permettent de comparer précisément le vestige avec les fossiles déjà connus. Il est également comparé avec les données morphologiques de l'homme moderne et des grands singes actuels. Un travail de comparaison qui permet de situer précisément le fossile étudié sur l'arbre généalogique des hominidés, en établissant son degré de parenté avec les différentes espèces existantes. Si ses caractéristiques morphologiques le différencient suffisamment de toutes les espèces déjà connues, les auteurs lui attribuent un nouveau nom. Une proposition qui devra encore être acceptée par la communauté scientifique…
L’ADN au service de la compréhension de nos origines
L'ADN permet d'obtenir des informations sur l'origine et l'évolution des hominidés de deux façons. La première consiste à comparer les génomes d'espèces actuelles, en particulier l'homme et les autres primates, pour estimer la date de leur séparation au cours de l'évolution. Cette méthode est basée sur le principe de l'horloge moléculaire : plus le nombre de différences génétiques entre espèces est important, plus leur date de séparation est éloignée. Avec ce principe, la lignée humaine et celle des chimpanzés se seraient séparées il y a environ 7 millions d'années. Mais cela implique que les mutations à la base de l'évolution apparaissent de façon régulière. Or, les fossiles indiquent au contraire que des phases d'accélération évolutive se produisent, en particulier sous l'effet d'événements climatiques. Autre approche : déchiffrer l'ADN d'un fossile et comparer sa séquence à celle d'autres espèces. Depuis plus de dix ans, la comparaison des séquences d'ADN de Neandertal et d'Homo sapiens penche en faveur de deux espèces distinctes. Mais ces études portent presque uniquement sur l'ADN mitochondrial, présent en grande quantité dans les cellules, mais ne contenant pas l'information génétique propre à chaque individu. Depuis peu, l'accès à l'ADN nucléaire fossile devrait améliorer l'apport de la génétique à la paléoanthropologie.
La datation des fossiles
La paléoanthropologie est une science historique… La datation d'un fossile permet de le situer dans le temps mais aussi de déterminer la durée de vie d'une espèce. Il existe des méthodes de datations relatives, comme la stratigraphie ou le paléomagnétisme, qui déterminent la chronologie des couches géologiques que fouillent les chercheurs. Et des méthodes de datations absolues, qui fournissent des dates parfois très précises. Parmi elles, certaines s'appliquent directement au fossile, tandis que d'autres datent les sédiments et les minéraux qui lui sont associés. La méthode la plus répandue, appelée radiochronologie, est basée sur le comptage d'atomes radioactifs dans le matériau, proportion qui varie au cours du temps. Historiquement, le carbone 14 a été le premier élément étudié, mais il ne permet pas de dater des vestiges au-delà de 50 000 ans. D'autres méthodes basées, par exemple, sur le comptage d'atomes de potassium et d'argon permettent de remonter beaucoup plus loin dans le temps. Le plus souvent, les chercheurs croisent plusieurs techniques, les unes validant ou infirmant les résultats fournis par d'autres. Un luxe de précautions indispensable car, sans datations fiables, toutes les théories patiemment échafaudées par les paléoanthropologues s'effondrent : elles ne racontent plus l'Histoire mais une histoire !
Les dents, une source d’informations intarissable
Les dents constituent les découvertes fossiles de loin les plus fréquentes, car elles sont formées d'un émail dur qui résiste mieux au temps que les ossements. Leur taille, leur forme, ainsi que leur vitesse de croissance sont caractéristiques des différentes espèces, ce qui permet d'attribuer un fossile à une espèce à partir d'une simple dent. Les Néandertaliens sont ainsi caractérisés par une croissance dentaire rapide, alors que celle des hommes modernes est plus lente.
Grâce à la « tracéologie », c'est-à-dire à l'étude des microstries présentes à la surface des dents, les chercheurs peuvent aussi établir le régime alimentaire de l'hominidé. Enfin, grâce au laser, en analysant les différents isotopes d'un élément radioactif – le strontium – dans une dent de Néandertalien qui vivait en Grèce il y a 40 000 ans, des paléoanthropologues ont récemment reconstitué en partie ses déplacements ! En effet, les différentes formes de strontium sont caractéristiques des roches dans lesquelles ruisselait l'eau bue par le Néandertalien. Or les chercheurs connaissaient les compositions en strontium des sites environnant le lieu de la découverte du fossile. En analysant la dent, ils ont pu voir que l'homme de Neandertal avait bu à telle ou telle source et donc s'était déplacé vers tel ou tel site.
Les fossiles à l’heure de la révolution virtuelle
Grâce à l'amélioration des techniques d'imagerie et à la puissance de calcul des ordinateurs, les paléoanthropologues accèdent à des informations nouvelles. L'imagerie anatomique (scanner, tomodensitométrie, échographie) génère des images numériques des fossiles en deux ou trois dimensions, qui permettent de visualiser des structures invisibles à l'œil nu, comme l'oreille interne ou les sinus.
Autre avantage : l'image virtuelle peut être analysée et mesurée par l'outil informatique, ce qui permet d'obtenir des données morphologiques d'une grande précision. De plus, certains logiciels permettent de reconstituer un crâne ou un squelette complet à partir de fragments épars et ce, sans altérer les fossiles comme cela peut se produire lorsqu'on réalise un moulage en silicone qui oblige à manipuler l'original. Enfin, grâce à l'outil informatique, il est également possible, dans une certaine mesure, de compenser les déformations subies sous terre par le fossile et donc de lui redonner sa forme initiale.
Pourtant, malgré toute leur puissance, ces techniques ne sauraient remplacer l'expérience acquise par les chercheurs d'abord sur le terrain, puis en laboratoire, grâce à la simple observation, préalable indispensable à l'interprétation correcte des fossiles.
L’homme de Yunxian reconstitué
Écrasé lors de sa fossilisation, le crâne de Yunxian découvert en Chine et daté de 936 000 ans, a été reconstitué virtuellement en utilisant les données d'un deuxième crâne mis au jour sur le même site. Après avoir scanné les fossiles, des logiciels informatiques ont permis de compenser l'aplatissement du crâne, de restaurer les disjonctions osseuses et de compléter certaines parties manquantes. Il a également été possible de calculer plus précisément le volume endocrânien, estimé à environ 1 050 cm³.
Source : Science Actualités du 10/02/2009
Quoi de neuf chez nos ancêtres ?
Source : Science Actualités du 10-02-2009
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