Paléoanthropologie

Une équipe de géologues australiens pense avoir trouvé des restes fossilisés de stromatolites construits par des cyanobactéries il y a 3,7 milliards d'années. Toutefois, la communauté scientifique n'est pas encore convaincue.

Il n’est probablement pas exagéré de dire que toutes les indications de l’existence de formes de vie sur Terre il y a plus de 2,7 milliards d’années sont sujettes à la controverse, à l’exception peut-être maintenant des micro-fossiles associés à des stromatolites fossilisés qui ont été trouvés dans les fameuses ceintures vertes de la région de Pilbara, en Australie, ainsi qu'à Barberton, en Afrique du Sud, et qui sont âgées d’environ 3,4 milliards d'années.

Comme dans le cas des constructeurs des stromatolites que l’on peut observer de nos jours à Hamelin Pool (dans une baie australienne située à l'intérieur du golfe de l'océan Indien que l'on appelle baie Shark), ces micro-fossiles sont les traces de cyanobactéries filamenteuses. Probablement que, comme aujourd’hui, il s’agissait d’organismes photosynthétiques producteurs d’oxygène formant des mattes bactériennes, ou biofilms, à la surface des sédiments déposés dans les bassins peu profonds de la zone littorale.

Une équipe de chercheurs australiens menée par Allen Nutman, de l’université de Wollongong, vient de publier dans Nature un article dans lequel elle annonce avoir trouvé des traces de stromatolites encore plus anciennes. En effet, les âges obtenus, à l’aide de la fameuse méthode de datation isotopique Uranium-Plomb appliquée à des cristaux de zircon, sont de 3,7 milliards d’années.

Les stromatolites (« tapis de pierre », en grec) sont ces roches carbonatées en forme de choux-fleurs. On voit ici ceux de Hamelin Pool, en Australie. Formant des biofilms à leur surface, des cyanobactéries photosynthétiques y sécrètent une substance gélatineuse piégeant des grains de sable tout en provoquant la précipitation du bicarbonate (dissous dans l'eau) en carbonate de calcium (insoluble).

Des roches déposées en milieu marin peu profond

Ces traces supposées se présentent sous forme de petites ondulations de 1 à 4 cm de hauteur en forme de dômes et de cônes avec un structure fine en couches. Elles rappellent celles que l’on peut observer avec des stromatolites. On les trouve dans des roches sédimentaires qui ont été métamorphisées et qui affleurent dans la célèbre région d’Isua, au Groenland, réputée pour l’ancienneté de ses roches.

L’analyse de la roche contenant les restes supposés de stromatolites a révélé des taux de terres rares et aussi d’yttrium qui sont typiques des sédiments déposés dans un environnement marin peu profond, donc du genre de celui où l’on trouve des stromatolites.

Il n’y a malheureusement pas de traces de micro-organismes fossilisés dans les échantillons découverts par les chercheurs australiens. Plusieurs de leurs collègues sont donc franchement très sceptiques, comme par exemple le géologue groenlandais Minik Rosing. Pour lui, les structures découvertes s’expliquent très bien par les mouvements tectoniques qui ont déformé les roches d’Isua et les carbonates à l’origine de la roche métamorphisée ont pu se déposer de façon abiotique, sans faire intervenir des biofilms.

La problématique difficile des traces de vie pendant l'Archéen

On retrouve là d’ailleurs les raisons qui ont fait que bon nombre de « preuves » directes ou indirectes de l’existence de formes de vie il y a plus de 2,7 milliards d’années ont finalement été mises en doute.

Avant la Grande Oxydation survenue il y a environ 2,5 milliards d’années, la Terre était bien différente. Il n’y avait pas d’oxygène dans l’atmosphère qui nous serait, du coup, apparue comme orangée. Très chargées en fer et plus chaudes, les eaux des océans nous seraient apparues comme vertes et les continents comme noirs car recouverts de laves sans la présence de sol et de plantes.

Le volcanisme et la tectonique des plaques étaient différents, l’hydrothermalisme bien plus actif. Bref, la chimie et les processus géologiques à l’œuvre sont difficiles à interpréter dans le cadre de ceux que l’on peut observer de nos jours.

Surtout, les roches de l’Archéen qui nous sont parvenues ont été, le plus souvent, très métamorphisées, subissant des températures et des pressions importantes qui ont changé leurs structures physiques et chimiques. On s’est ainsi rendu compte, après coup, que plusieurs signatures chimiques de la présence de la vie, et même des structures que l’on pouvait interpréter comme des micro-fossiles, pouvaient en fait résulter de processus abiotiques.

Mais imaginons que les chercheurs australiens aient raison, ce qui est parfaitement compatible avec les indications données par les horloges moléculaires et ce que l'on pense du fameux Luca. L’existence de stromatolites il y a 3,7 milliards d’années indiquerait la présence de formes de vie assez complexes. Il faudrait donc en conclure que la vie existait déjà il y a probablement au moins 4 milliards d’années et que le fameux Grand Bombardement Tardif ne l’a pas éradiquée il y a environ 3,9 milliards d’années, comme on pouvait le craindre. Si la vie est bien apparue très rapidement sur Terre malgré des conditions peu hospitalières, cela renforce notre espoir de trouver aussi des traces, au moins fossilisées, sur Mars.

Source : Futura Sciences du 01/09/2016

vendredi 2 septembre 2016

La vie sur Terre apparue plus tôt qu'on le croyait

La vie sur Terre remonte à plus longtemps qu'on ne le pensait, selon des chercheurs australiens qui s'appuient sur la découverte au Groenland de fossiles datant d'au moins 3,7 milliards d'années, soit 220 millions d'années avant les plus anciennes traces de vie connues jusqu'à présent.

« Cette découverte constitue une nouvelle référence » dans la recherche des premières traces de vie sur Terre, a déclaré dans un communiqué Martin Julian Van Kranendonk, expert en géologie de l'Université de Nouvelle-Galles-du-Sud et coauteur d'une étude parue dans la revue britannique Nature.

Ces structures fossilisées - appelées stromatolites - prouvent que la vie était déjà apparue quelque 800 millions d'années après la formation de la Terre, elle-même née il y a 4,5 milliards d'années, selon Allen Nutman de l'Université australienne de Wollongong, auteur principal de l'étude.

Ces formations géologiques ont émergé à la surface du sol après la fonte d'une plaque de glace dans le massif d'Isua, dans le sud-ouest du Groenland.

Les structures et la chimie de ces fossiles laissent penser à une activité microbienne et donc « à une origine biologique », signe « d'une émergence rapide de la vie sur Terre », d'après Allen Nutman.

Les stromatolites, hautes de 1 à 4 centimètres, viennent corroborer d'autres preuves génétiques qui placent l'origine de la vie à cette période.

Selon l'étude, cette découverte pourrait aussi aider à la recherche de la vie sur Mars, considéré comme la planète du système solaire la plus propice à l'existence de formes de vie, car elle est dotée d'une atmosphère contenant de l'eau sous forme de vapeur et de glace.

« Il y a 3700 millions d'années, Mars était probablement encore humide, avec même des océans », a expliqué à l'AFP Allen Nutman. « Si la vie s'est développée si rapidement sur la Terre, permettant la formation de choses comme ces stromatolites, il pourrait être plus facile de détecter des signes de vie sur Mars ».

« Au lieu d'étudier uniquement la signature chimique de la planète, nous pourrions être en mesure de voir sur les images de Mars des choses comme des stromatolites », a-t-il ajouté.

Jusqu'à aujourd'hui, la plus vieille preuve de vie sur Terre avait été découverte par des chercheurs australiens et canadiens dans les roches de Strelley Pool Chert, dans la région de Pilbara en Autralie. Elle avait environ 3,5 milliards d'années.

Source : La Presse du 01/09/2016

vendredi 19 août 2016

L’ancêtre de l’Homme de Florès retrouvé

Des restes vieux de 700 000 ans retrouvés en Indonésie éclairent les origines de l’Homme de Florès, notre mystérieux « petit cousin » d’Asie.

On dit souvent que chaque famille recèle un aïeul excentrique. Parmi les espèces qui composent la grande famille humaine, ce parent est sans aucun doute Homo floresiensis. Surnommé le « hobbit » en référence aux petits personnages aux pieds velus de l’œuvre de Tolkien, cette créature mesurait à peine plus d’un mètre, avait de courtes jambe, de grands pieds et un cerveau de la taille d’un pamplemousse – autant de traits primitifs associés à nos ancêtres d'il y a plusieurs millions d’années. Pourtant, H. floresiensis vivait encore sur l’île de Florès, en Indonésie, il y a à peine 60 000 ans, alors que des espèces humaines avec une anatomie et un cerveau aux proportions modernes (Homo sapiens et Néandertal) étaient déjà établies partout dans le monde.

Comment les Hommes de Florès en sont-ils arrivés à ces caractéristiques anatomiques dépassées ? Les scientifiques se posent la question depuis que les étranges fossiles ont été trouvés en 2004 dans la grotte de Liang Bua, à l’ouest de l’île de Florès. Mais de nouvelles découvertes viennent d'être faites sur un autre site de l’île. Selon leurs auteurs, ces nouveaux fossiles, vieux de 700 000 ans, mettent en lumière les origines mystérieuses de l’Homme de Florès. Tous les chercheurs n’en sont cependant pas convaincus.

Jusqu’à aujourd’hui, les paléoanthropologues se sont principalement concentrés sur deux hypothèses concurrentes à propos de l’évolution de Homo floresiensis. D’après la première, il descendrait de Homo erectus, une espèce plus grande et au cerveau plus volumineux qui fut le premier membre de la famille humaine à quitter l’Afrique pour se répandre de par le monde. Dans ce scénario, le corps et le cerveau plus petits de H. floresiensis sont le résultat d’une adaptation aux ressources limitées disponibles sur l’île de Florès. Un tel rapetissement, qualifié de « nanisme insulaire » est bien connu chez d’autres espèces de mammifères ayant colonisé des îles, comme certains membres de la famille des éléphants, mais n’avait jamais été observé chez les humains.

Selon la seconde hypothèse, H. floresiensis descend d’un ancêtre plus primitif qui était lui même de petite taille et avait aussi un petit cerveau, peut-être Homo habilis ou un membre du genre Australopithecus. Dans ce scénario, H. floresiensis était déjà petit avant son arrivée sur l’île de Flores, ayant conservé ces caractéristiques primitives de ses ancêtres directs (ainsi que d’autres, visibles dans les os du bras, du poignet, de la main et du pied). Mais des formes humaines aussi primitives n’ont jamais été découverts en dehors d’Afrique.

Il existe un troisième scénario, défendu par une petite mais bruyante minorité. Selon celui-ci, les restes découverts ne seraient pas représentatifs d’une espèce distincte, mais appartiendraient à des individus H. sapiens ayant eu des problèmes de développement.

L’absence de tout fossile humain à Florès antérieur à ceux de Liang Bua empêchait de tester ces hypothèses, jusqu’à aujourd’hui. Dans deux publications de parues le 9 juin dans la revue Nature, Gerrit van den Bergh et Adam Brumm, de l’Université de Wollongong en Australie, et leurs collègues, ont annoncé avoir découvert une collection de fossiles humains vieux de 700 000 ans sur un site du centre de Florès, Mata Menge. Les chercheurs ont provisoirement associé ces fossiles (un morceau de petite mâchoire inférieure et six petites dents individuelles provenant d’au moins trois individus différents) à H. floresiensis et suggèrent qu’ils représentent les ancêtres directs des petits hommes de Liang Bua.

L'examen de la nouvelle mâchoire et des dents a montré qu’elles sont similaires à leurs homologues de Liang Bua en termes de taille et de forme, bien que moins spécialisées, ce qui est attendu pour des formes plus anciennes. Les auteurs notent qu’un autre indice appuie le lien étroit entre les deux groupes : les outils de pierre trouvés sur les deux sites de Mata Menge et Liang Bua présentent de grandes similitudes. L’équipe a également comparé la mâchoire et les dents du site de Mata Menge avec celles d’autres espèces humaines, y compris Australopithecus et H. habilis. Ils en ont conclu que leurs restes fossiles ont des caractéristiques plus proches de celles de H. erectus. Ainsi, selon eux, ces résultats appuient l’hypothèse selon laquelle H. floresiensis est un descendant rapetissé de H. erectus plutôt que d’un ancêtre humain plus primitif.

Les restes du site de Mata Menge laissent à penser que ce rapetissement s’est produit étonnamment vite. Les plus vieilles traces connues de présence humaine sur l’île de Flores – une série d’outils en pierre du site de Wolo Sege – datent d’environ un million d’années. Aucun reste humain associé à ces outils n’a été retrouvé, mais s’ils ont été fabriqués par les ancêtres, plus grands, des petits individus de Mata Menge ayant vécu il y a 700 000 ans, cela signifierait que leur taille a évolué en seulement 300 000 ans. Ce rapetissement éclair contraste fortement avec le rythme évolutif observé chez d’autres fossiles humains. « La taille du corps et du cerveau humain a augmenté pendant le Pléistocène (entre -2,6 million et -11 600 ans), mais l’île de Florès nous montre que ça n’a pas été à sens unique», a expliqué Van den Bergh lors d’une conférence de presse le 6 juin dernier.

Des fossiles d’animaux trouvés sur le site montrent que les Hommes de Mata Menge vivaient dans un habitat de type savane formé de prairies et de points d’eau. Des rongeurs, des crocodiles, des stégodons – cousins disparus de l’éléphant – des dragons de Komodo et un éventail d’oiseaux partageaient leur environnement. Les Hommes de Florès mangeaient-il certains de ces animaux ? Les chercheurs l’ignorent : leurs outils en pierre auraient pu servir à découper de la viande, mais aucune trace n’a été décelée sur les ossements animaux.

Des paléoanthropologues extérieurs à l'équipe jugent ces découvertes importantes. « Ils ont mis en évidence de solides preuves » d’un lien entre les fossiles de Mata Menge et ceux de Liang Bua, estime Fred Grine, spécialiste en fossiles de dents humaines à l’université Stony Brook à New York. Ce dernier soutient que la petite taille des nouveaux spécimens suffit à établir la relation ; leurs similitudes morphologiques renforçant d’autant plus cette hypothèse. Fred Grine partage l’avis de l’équipe selon lequel ces restes prouvent que H. floresiensis est un descendant rapetissé de H. erectus. Il ajoute que ces nouveaux fossiles rendent caduque l’hypothèse selon laquelle les « hobbits » seraient simplement des individus H. sapiens ayant souffert d’une pathologie. Pour lui, « il est difficile de soutenir cela, maintenant que nous connaissons un site plus ancien avec le même type de matériel ».

Toutefois, d’autres chercheurs sont plus réservés sur les déclarations de Gerrit van den Bergh et Adam Brumm. Selon Shara Bailey, de l’Université de New York, également spécialiste en fossiles de dents humaines, rien chez les spécimens de Mata Menge ne permet de les lier à H. floresiensis du site de Liang Bua à part, peut-être, la petite taille de la mâchoire inférieure. La forme des dents trouvées à Mata Menge ne démontre pas de lien mais n’en exclut pas non plus. Pour S. Bailey, la découverte d’une troisième prémolaire inférieure (P3 dans le langage des anatomistes) sur le site de Mata Menge aiderait à régler le problème. En effet, chez H. floresiensis de Liang Bua, cette dent avait une forme particulière. « Je ne serai convaincue que s’ils trouvent une P3 inférieure qui ressemble à la P3 de Liang Bua », explique-t-elle.

Adam van Arsdale, du Wellesley College dans le Massachussetts, spécialiste en fossiles de mâchoire humaine, exprime des doutes similaires sur l'attribution des restes de Mata Menge aux ancêtres directs des Hommes de Liang Bua. « Je ne suis pas convaincu que la morphologie des spécimens découverts soit suffisante pour exclure un lien entre les restes de Mata Menge et d’autres lignées humaines. » déclare-t-il. En d’autres termes, les récentes découvertes ne permettent pas d’écarter d’autres possibilités pour placer l' Homme de Florès dans l’arbre généalogique humain.

Des fossiles plus indiscutables seront peut-être bientôt mis au jour. Adam Brumm et ses collègues sont désormais en train de fouiller des sédiments vieux de 900 000 ans à Mata Menge ainsi que sur d’autres sites plus anciens de la région du bassin de Soa, sur l’île de Flores. En haut de sa liste de vœux : « des jambes et des bras, des poignets et des pieds, bref, les os où les étranges caractéristiques de floresiensis se manifestent le plus clairement ».

Source : Pour la Science du 18/06/2016

samedi 13 août 2016

Nouvelle carte du voyage des premiers hommes vers l'Amérique

Comment les premiers hommes sont-ils arrivés en Amérique ? Le débat a été relancé le 10 août 2016 par des chercheurs qui ont redessiné la carte de leur trajet.

RESSOURCES. Anthropologues et archéologues se divisent depuis de nombreuses années sur le peuplement du continent américain. Quand les premiers migrants sont-ils arrivés ? Par où et de quelle façon ? Les opinions divergent. Jusqu'à maintenant, la thèse dominante était celle d'hommes venus d'Asie en empruntant à pied un corridor, qui s'est formé lorsque deux énormes glaciers couvrant le Canada actuel ont reculé. Ce passage d'environ 1.500 km de long, qui reliait la Sibérie et l'Alaska, est aujourd'hui noyé sous le détroit de Béring. Mais tout semble remis en cause par une étude publiée mercredi 10 août 2016 dans la revue scientifique britannique Nature. D'après une équipe de chercheurs internationale , les premiers migrants qui ont foulé le sol du Nouveau Monde il y a plus de 13.000 ans, n'auraient pu survivre sur cette route. D'autant que selon de nombreux archéologues, cette peuplade serait même arrivée plus tôt qu'on ne le pense.

Il y a 13.000 ans, le corridor était certes sorti des glaces, mais il n’hébergeait pas encore les ressources indispensables à ces chasseurs-cueilleurs : animaux, végétaux ou bois nécessaire pour faire du feu et fabriquer des outils, font valoir ces spécialistes. "Même si le couloir s'est ouvert il y a 13.000 ans, il a fallu plusieurs centaines d'années avant qu'il ne soit possible de l'utiliser", explique dans un communiqué Eske Willerslev de l'université de Cambridge, coauteur de l'étude.

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont analysé l'ADN des éléments conservés au sein des sédiments de l'ancien corridor. Ils ont ainsi recréé le tableau complet de son écosystème, montrant quand et comment la flore et la faune y ont émergé. "Au lieu de chercher l'ADN de certaines espèces spécifiques, nous avons tout séquencé, des bactéries aux animaux", explique Eske Willerslev. "C'est incroyable ce que nous avons sorti de tout cela. Nous avons trouvé des traces de poissons, d'aigles, de mammifères et de plantes", ajoute-t-il.

A pied ou en bateau ?

Selon les chercheurs, la steppe n'a commencé à se former qu'il y a environ 12.600 années, suivie rapidement par l'apparition d'animaux tels que le bison, le mammouth laineux ou le campagnol. Mais avant cette date, rien. Le corridor était donc incompatible avec un si long voyage. "Avant cette date, il n'y avait absolument pas de plantes ou d'animaux", explique à l'AFP Mikkel Pepdersen de l'université de Copenhague, coauteur de l'étude. Cette découverte fait donc pencher la balance vers une autre hypothèse défendue par certains scientifiques : une voie initiale de migration qui longerait le Pacifique depuis l'Alaska. "Cela semble désormais le scénario le plus probable", estime Eske Willerslev. Cette voie était d'ailleurs sans doute la plus rapide et permettait aux premiers hommes de se nourrir aisément en exploitant les ressources de la mer, comme ils savaient très bien le faire.

"Nous savons qu'il n'y avait pas de glace et que cela était donc possible", note Mikkel Pepdersen. "Mais il nous manque encore la preuve". Les indices permettant de corroborer cette théorie sont particulièrement difficiles à trouver car le niveau de l'océan a monté d'environ 66 mètres depuis cette période, immergeant la plupart des premiers lieux côtiers d'habitation. Si les migrants sont bien arrivés par la côte Pacifique, reste une autre question, aujourd'hui sans réponse : ont-ils fait le voyage à pied ou en bateau ?

Source : Sciences et Avenir du 12/08/2016

lundi 18 juillet 2016

Homo erectus marchait comme nous il y a 1,5 million d'années

Les empreintes de pas des ancêtres de l'Homme moderne sont rares. Elles sont pourtant précieuses pour tenter de mieux comprendre leur anatomie et, peut-être, leurs comportements sociaux. De telles traces, attribuées à Homo erectus, ont été découvertes au Kenya. Elles sont parfois indiscernables de celles d'Homo sapiens et laissent penser que les individus coopéraient déjà en groupe.

L’origine de la bipédie chez l’Homme est une question assez complexe. On ne sait pas vraiment quand ni pourquoi elle est apparue chez les hominines, même si l’on peut donner de bons arguments issus de l’anatomie pour estimer à quel point telle espèce était capable d’avoir ce mode de locomotion. Il y a toutefois des débats entre spécialistes, notamment pour déterminer si l’on est en présence d’une bipédie occasionnelle ou pas et, dans cette dernière hypothèse, si elle était vraiment proche ou non de celle de l’Homme moderne.

Pour essayer d’y voir plus clair, on peut espérer tirer des informations relevant de la biomécanique de la marche à partir de traces de pas enregistrées par des sols qui se sont transformés en roche, parfois depuis plus d’un million d’années.

Parmi les traces de pas les plus célèbres, il y a bien sûr celles de Laetoli, découvertes en Tanzanie en 1978 et qui sont datées d’environ 3,5 millions d’années. Leurs caractéristiques, bien que montrant une locomotion de bipède, ne sont pas celles d’un membre du genre Homo et on pense qu’elles ont été laissées par un australopithèque. Elles ne permettent pas de savoir si cette locomotion était exceptionnelle ni si elle se faisait sur une courte distance ou non.

Des empreintes d'individus bipèdes

En 2009, d’autres traces de pas fossilisées ont été découvertes, au Kenya cette fois-ci, visiblement attribuables à des hominines faisant partie du genre Homo. Elles sont âgées de 1,5 million d’années, d’après la datation des couches sédimentaires où elles ont été trouvées, sur le site de Rutgers' Koobi Fora Field, près d'Ileret.

Pour les paléontologues, ce fut de nouveau une découverte heureuse car les restes fossilisés des pieds humains sont assez rares : les os du pied sont petits et donc facilement avalés par les prédateurs. Comme il n’est pas facile non plus de déduire les caractéristiques des parties molles entourant ces os, ces empreintes permettent d’y voir plus clair quant aux êtres qui les ont laissées.

Ainsi, alors que les traces de pas retrouvées à Laetoli montraient un gros orteil écarté des autres, ce qui est le propre des primates essentiellement arboricoles, celles du Kenya montraient des empreintes de pieds où les orteils sont parallèles. Cela indique, sans doutes possibles, qu’elles ont été laissées par des hominines pratiquant une locomotion fondamentalement bipède et que l’on pense être des Homo erectus.

97 empreintes laissées par au moins 20 Homo erectus

Les recherches ont continué autour d'Ileret et une équipe internationale de paléontologues vient de publier à ce sujet un article dans Nature où elle annonce la découverte de 97 empreintes laissées par au moins 20 individus appartenant probablement tous à l’espèce Homo erectus, sur cinq sites différents. Les analyses ont montré qu’au moins un de ces individus a laissé des traces indiscernables de celles qu’aurait laissé un Homo sapiens pieds nus. On peut raisonnablement en déduire qu’Homo erectus disposait de pieds dont l’anatomie et le fonctionnement étaient très similaires à ceux de l’Homme moderne.

Les chercheurs semblent également parvenus à tirer des informations concernant l’éthologie des Homo erectus. Les caractéristiques des traces retrouvées permettent de penser que l’on était parfois en présence d’adultes de sexe masculin se déplaçant en groupe. Cela suggère qu’ils étaient capables de coopérer, ce qui est un comportement à la base de ceux séparant Homo sapiens des autres primates.

C’est la première fois que l’on trouve des indices en ce sens chez des Homo erectus dans un temps aussi reculé que 1,5 million d’années.

Source : Futura Sciences du 15/07/2016