mardi 20 juin 2023

Homo sapiens s’est aventuré hors d’Afrique plus tôt que nous le pensions

Les ossements d’Homo sapiens retrouvés au Laos auraient près de 80.000 ans, renforçant ainsi la théorie selon laquelle le berceau africain aurait commencé à voir partir des populations massive d’Afrique vers -60.000 ans. Et, sur le continent asiatique, Homo sapiens n’était pas seul…

Enfouis sous six mètres de sédiments à l’intérieur d’une grotte laotienne, deux os d’Homo sapiens, un os frontal et un fragment de tibia, ont été découverts par les chercheurs d’une étude internationale publiée dans Nature Communications le 13 juin 2023. "Depuis le début des recherches dans la grotte de Tam Pa Ling, en 2010, on a trouvé sept individus, d’âges géologiques différents. Les derniers os, découverts juste avant la pandémie de Covid, sont d’autant plus remarquables qu’il s’agît d’os d’Homo sapiens de -80.000 ans", souligne Fabrice Demeter, directeur de l’étude, pour Sciences et Avenir. La morphologie de l’os frontal indique qu’il provient d’une population dite "gracile". C’est un homme moderne, il n’a pas les traits robustes que l’on trouve sur d’autres fossiles, datés d’il y a 45.000 ans.

Une des premières vagues migratoires d’Homo sapiens hors d’Afrique

Ces ossements témoignent d’une des premières vagues migratoires d’Homo sapiens hors d’Afrique. C’est sur le continent africain qu’ont été retrouvés les traces les plus anciennes d’hominidés. Homo sapiens y serait ainsi apparu il y a au moins 300.000 ans. En revanche, deux hypothèses sont évoquées pour dater sa migration vers l’Eurasie. Sa dispersion pourrait être précoce (entre -130.000 et -80.000 ans) ou tardive (après -80.000 ans). D’après les données génétiques des fossiles comparées à celles des populations actuelles, plusieurs études s’accordent sur une installation durable d’Homo sapiens en Europe vers - 60.000 ou - 50.000 ans. Leur contribution génétique est très forte au sein des populations actuelles.

"La fourchette de datation de l’os frontal et du tibia s’étend de -86.000 à -68.000 ans. Cette découverte documente donc l’une des premières vagues migratoires de sortie de l’Afrique, il y a plus de 86.000 ans, peut-être, 90 ou 100.000 ans", s’émerveille Fabrice Demeter.

Différentes vues de l'os frontal.

Les données de fouilles archéologiques chinoises indiquaient déjà une sortie de l’homme moderne de son berceau africain autour de -100.000 ans, "même si la datation sur certains sites peut être contestée", nuance le scientifique. Il y a donc eu une sortie massive d’Afrique vers -60.000 ans, qui a donné le peuplement actuel, mais également d’autres sorties antérieures, des tentatives d’explorer le monde. Ces populations n’ont toutefois pas survécu, ce qui explique que leur contribution génétique soit très faible : moins d’1% au sein des populations australasiennes (ensemble des populations actuelles sur le continent asiatique et en Océanie) actuelles, d’après les analyses génomiques.

Différentes vues du tibia

"Pièges à fossiles"

"C’était inespéré de trouver des ossements dans une région comme celle-ci, soumise aux pluies diluviennes de mousson cinq mois par an", se réjouit le chercheur. Avec plus de 2000 mm de pluie par an sur certains versants à la végétation luxuriante, l’acidité des sols est particulièrement élevée et les restes osseux ne se conservent pas. La possibilité de retrouver des fossiles ou des squelettes intacts se limite donc à des "pièges à fossiles". C’est le cas de la grotte Tam Pa Ling, au Nord-Est du Laos, aussi appelée "grotte des singes".

L’entrée de la grotte est aujourd’hui gigantesque : 40 mètres de large sur 30 mètres de haut. "Mais elle se serait largement ouverte il y a 10.000 ans seulement. Antérieurement, l’accès devait être bien plus étroit, et c’est pourquoi les hommes préhistoriques n’y ont pas habité. Aucune trace de foyer, ni d’outils lithiques n’ont été retrouvées", souligne Fabrice Demeter. Mais alors d’où viennent les ossements qui y ont été découverts ? Il faut imaginer que ces groupes humains vivaient aux alentours de la grotte. Lorsqu’ils sont morts, les restes osseux ont été transportés par les pluies lors des moussons jusque dans le fond de la cavité, où ils ont été préservés au cours du temps par les couches de sédiments successives.

Des dents de bovins pour dater les ossements

Les chercheurs ont rapidement été confrontés à un problème de taille : estimer l’âge d’un os de plus de 45.000 ans se révèle impossible par datation au carbone 14. L’os étant un milieu ouvert, il perd des éléments "traces" au fur et à mesure des années. Les premiers individus découverts à Tam Pa Ling, à deux mètres de profondeur, avaient près de 45.000 ans. “Et à mesure que l’on creuse, on remonte le temps", sourit le directeur de l’étude. En deçà, impossible, donc, de compter sur la datation carbone. Deux techniques s’y substituent alors.

Les chercheurs ont d’abord daté les couches de sédiments en exposant des minéraux qu’elles contiennent, quartz et feldspath, à de la lumière. Plus l’échantillon est ancien, plus il émet de lumière. "On combine ces résultats avec des datations directes de l’émail des dents de mammifères qu’on peut retrouver au sein des strates sédimentaires", explique Fabrice Demeter. A partir de la datation des sédiments et de dents de bovins retrouvées près des ossements d’Homo sapiens, des géochronologistes ont réalisé une fourchette d’âge de l’os frontal et du tibia en tenant compte de différents paramètres. Ils seraient donc âgés de 86.000 à 68.000 ans.

"Ce ne sont sans doute pas les seules sorties d'Afrique avant 60.000 ans, on n'en a simplement pas encore trouvé les traces", s'impatiente le chercheur. Homo sapiens n’était d’ailleurs pas seul sur le continent asiatique. Sur la même période, quatre autres espèces occupaient cette région, notamment Homo luzonensis, aux Philippines, Homo floresiensis, l’homme de florès, et Homo erectus en Indonésie. Au Laos, Fabrice Demeter et son équipe de chercheurs avaient même révélé la présence de Dénisoviens, une espèce éteinte proche de l’homme de Neandertal et d’Homo sapiens et avec laquelle elle s’est hybridée. C’est à 100 mètres seulement à vol d’oiseau de Tam Pa Ling, dans la grotte du Cobra, que les scientifiques ont découvert une dent d’enfant dénisovienne.

Tam Pa Ling n’a pas fini de livrer ses secrets. En 2022, l’équipe a commencé à analyser l’ADN environnemental de la grotte, c’est-à-dire l’ADN contenu dans le sol. "Cela permet, là où il n’y a plus de fossiles osseux, de trouver des traces de tout ce qui vivait dans l’environnement, des plantes aux animaux, en passant par les microbes…” explique Fabrice Demeter. L’objectif est de pouvoir reconstruire tout le paléoenvironnement dans lequel ces humains ont vécu. Si les fouilles ont atteint le fond de la grotte, à sept mètres de profondeur, les chercheurs souhaitent à présent élargir son périmètre et étendre la fouille sur le plan horizontal.

La découverte de Tam Pa Ling en 2009, racontée par Fabrice Demeter

"Cela a été une vraie surprise ! Je me souviens, on travaillait sur un site depuis un long moment et on a découvert la grotte quatre jours avant la fin des recherches. On fouillait alors un site d’âge néolithique, un abri sous roche, en contrebas de la colline où se trouve Tam Pa Ling. En fin d’expédition, on passe généralement trois ou quatre jours à prospecter pour essayer de trouver des choses potentiellement intéressantes pour les années suivantes. Et c’est ce que notre géologue, Philippe Duringer, fait toujours. Il a trouvé l’entrée de cette grotte et m’y a emmené, juste avant de déjeuner. J’étais fasciné par cette cavité gigantesque et tout le potentiel qu’elle offrait. On s’est empressés d’ouvrir un sondage, une rapide étude du sous-sol, avant de rentrer en France. On a ainsi trouvé des charbons de bois à 2,40 m de profondeur. Je les ai ramenés en métropole pour datation : ils étaient vieux d’au moins 45.000 ans car on arrivait aux limites de la datation au carbone 14. Ça signifiait qu’en dessous de ces niveaux-là, ce qu’on trouverait serait plus vieux que 45.000 ans ! J’ai pensé qu’autour de ces dates, Homo sapiens était sorti d’Afrique et que ça aurait été formidable d’en trouver ici. L’année suivante, on a commencé les fouilles avec nos collègues laotiens et des ouvriers d’un village Hmong juste à côté. Après deux semaines de recherches, les restes d’un premier crâne sont apparus !"

Source : Sciences et Avenir du 19/06/2023

mardi 6 juin 2023

Les enfants des paranthropes, les plus proches parents des humains, grandissaient à une vitesse surprenante

Morts il y a près de deux millions d'années, les restes de quatre enfants paranthropes, des homininés qui ont côtoyé les premiers humains, révèlent une croissance bien plus rapide que celle des espèces du genre Homo.

Les paranthropes, cette presque humanité qui s'est éteinte il y a 1,5 à 1,2 million d'années, avaient des enfants qui grandissaient bien plus rapidement que ceux des humains, avec notamment un cerveau qui atteignait sa taille adulte dès l'âge de trois ans. "Une surprise", souligne José Braga, professeur de paléoanthropologie à l’université Toulouse III – Paul Sabatier et au Centre d’anthropobiologie et de génomique de Toulouse. "En effet, s'ils étaient toujours en vie, les paranthropes seraient les plus proches parents des humains et on s'attendrait donc à une vitesse de croissance proche", explique-t-il. Mais l'examen de quatre fossiles partiels de crânes d'enfants paranthropes, âgés de moins de trois ans, démontre le contraire.

Les paranthropes sont bien plus proches des humains que les australopithèques

Le paléontologue a découvert les fossiles, vieux de deux millions d'années, dans deux grottes en Afrique du Sud, situées dans les localités de Kromdraai et Drimolen, dans les environs de Johannesburg et de Pretoria. Aucun des quatre crânes n'est entier, mais des fragments de mandibules, de maxillaires, de boîte crânienne et des dents, ont permis de reconstituer et d'analyser pour la première fois le crâne d'un enfant paranthrope. "Une avancée considérable qui permet d'étudier la croissance d'une espèce proche des humains. Avec des caractéristiques bien plus humaines que celles des australopithèques qui vivaient durant la même période", précise-t-il. Les paléontologues savaient déjà que la morphologie crânienne des adultes des deux genres (Paranthropus et Homo) était globalement similaire avec néanmoins quelques différences bien visibles comme de très grosses dents jugales (molaires et pré-molaires) et des mâchoires massives pour le paranthrope.

La question était de savoir si ces similarités relevaient d'une évolution convergente ou de raisons évolutives bien plus profondes. "Grâce à cette étude, on peut enfin trancher : dès l'âge de deux ans, il est fascinant de constater à quel point les enfants paranthropes partagent des similarités avec les humains et sont à des années-lumière, en termes de modernité, des jeunes australopithèques représentés par un fossile emblématique, celui de l'enfant de Tang", insiste José Braga.

En particulier, l'arrière du crâne (la partie occipitale), qui conditionne l'anatomie du lobe postérieur et du cervelet, et la face ont un développement analogue à celui des humains et très éloignée des australopithèques. L'analyse complète du crâne composite, qui a été réalisée avec des techniques innovantes d’imagerie et notamment la morphométrie 3D, est publiée dans la revue Sciences Advances.

Une durée de vie plus courte

Ce qui a également frappé les chercheurs, et qui pour le coup diffère vraiment de l'ontogénie humaine, c'est la rapide croissance des jeunes paranthropes. "Certaines caractéristiques de la face et du crâne ont une forme, voire une taille adulte dès trois ans. C'est le cas du cerveau dont le volume, autour de 400 centimètres-cube, est celui d'un adulte alors que chez l'humain, le cerveau n'atteint sa taille adulte qu'à l'âge de six ans " précise José Braga. Cela signifie que l'enfance des paranthropes était très brève et qu'ils devaient probablement être très rapidement aptes à la mastication.

Crâne composite d'un enfant paranthrope reconstitué

La maturation précoce des jeunes paranthropes suggère également que la vie de ce genre était sans doute plus courte que celle des humains et que celle qu'on pouvait projeter en se basant sur sa taille corporelle, autour de 35 à 40 kilos maximum. Sans doute, les premiers atteignaient une vingtaine d'années contre une trentaine pour les humains.

Pour mieux comprendre la croissance dans les premiers jours et semaines des paranthropes et avoir des informations plus complètes sur la taille et la forme du cerveau à la naissance ou le degré de dépendance aux parents, il manque encore l'étude d'un fossile clé : celui d'un nouveau-né paranthrope. Une analyse qui ne devrait pas tarder puisque José Braga a déniché un tel fossile au cours de ses dernières fouilles.

Source : Sciences & Avenir du 05/06/2023

jeudi 25 mai 2023

Les premiers humains se seraient-ils reproduits avec une espèce "fantôme" ?

Entre migrations, métissages et changements climatiques, notre évolution est une histoire complexe. Selon une nouvelle étude, la diversité génétique d'Homo sapiens serait encore plus ancienne que l'expansion humaine en dehors de l'Afrique.

L’histoire de l’évolution de notre espèce est complexe. Les populations humaines anciennes se sont développées, ont migré et se sont rencontrées, diversifiées, et parfois mélangées. Démêler ce nœud historique constitue ainsi un défi majeur pour les scientifiques. Cependant, au cours des dernières décennies, ces derniers sont parvenus à parfaire les modèles visant à utiliser les variations génétiques observées chez les individus d’aujourd’hui afin d’obtenir un aperçu de notre lointain passé.

Pour ce faire, ils ont toutefois dû faire face à un problème : certaines différences génétiques entre les populations semblent incroyablement anciennes, encore plus anciennes que la date à laquelle nos ancêtres communs se seraient divisés pour créer ces différentes populations. En se basant sur des découvertes antérieures indiquant qu’Homo sapiens se serait reproduit avec des Néandertaliens et des Dénisoviens en Eurasie, certains scientifiques ont suggéré que ces variations génétiques anciennes pourraient s’expliquer par des métissages occasionnels entre les humains anciens du continent africain et une autre espèce humaine.

À ce jour, aucune preuve physique soutenant l’existence de ces hominidés « fantômes » n’a toutefois été retrouvée : il n’y a pas de fossiles, et encore moins d’ADN. De nouvelles recherches, publiées dans la revue Nature, proposent donc une tout autre explication.

En se basant sur ce que nous savons de la vitesse à laquelle notre ADN change d’une génération à l’autre, il est possible d’estimer à quelle période les ancêtres communs des populations porteuses de variations génétiques spécifiques présentaient encore les mêmes gènes, avant de se séparer. Jusqu’à présent, les modèles d’évolution génétique de notre espèce voyaient les populations ancestrales comme le tronc solide d’un arbre généalogique qui se serait divisé pour créer des branches de populations distinctes : selon cette hypothèse, les individus qui composaient le tronc étaient donc génétiquement similaires les uns aux autres, tandis que ceux des différentes branches étaient presque entièrement séparés.

En modélisant d’autres scénarios, la nouvelle étude suggère que les individus de ce tronc n’étaient peut-être pas aussi unis que nous le pensions.

« Dans notre modèle informatique, lorsque nous supposons que la population du tronc n’était pas aussi fixe, mais que certains groupes se séparaient occasionnellement, puis refusionnaient par la suite, la correspondance que nous obtenons avec la variation génétique que nous observons dans les populations humaines actuelles est bien plus solide », décrit Aaron Ragsdale, généticien des populations de l’Université du Wisconsin-Madison et auteur principal de la nouvelle étude.

Des indices géologiques pourraient contribuer à expliquer ce qui a pu éloigner ou rapprocher les anciens groupes d’Homo sapiens. « Au cours de la période qui nous intéresse, il y a environ 1 million à 100 000 ans, nous savons que certains changements climatiques, tels que des ères glaciaires, ont entraîné une expansion ou une divergence des populations vers de nouvelles régions du monde, mais aussi causé une contraction ou un métissage avec d’autres populations », explique Brenna Henn, généticienne à l’Université de Californie à Davis et co-autrice de l’étude.

En partant du principe que davantage d’échanges ont eu lieu entre les ancêtres d’Homo sapiens, le modèle parvient à expliquer « ces différences très anciennes que les modèles précédents avaient du mal à expliquer sans invoquer des [populations] fantômes », révèle Ragsdale.

De nouvelles informations génétiques

Ce nouveau modèle a permis de mettre en lumière un événement qui s’est produit il y a environ 120 000 ans, à la fin d’une ère glaciaire qui a provoqué une transition de conditions froides et arides vers des conditions chaudes et humides dans certaines régions de l’Afrique. L’élévation du niveau de la mer pourrait avoir poussé les populations vers l’intérieur du continent.

« À cette époque, nous constatons que deux branches de l’arbre généalogique humain ont fusionné et sont devenues les ancêtres des Khoïsans actuels, des groupes apparentés mais culturellement distincts qui se limitent aujourd’hui à l’Afrique australe et présentent la plus grande diversité génétique de la planète », explique Henn.

Cette analyse est la première à inclure des données génétiques provenant de dizaines de Namas, un peuple pastoral khoïsan de Namibie avec lequel Henn travaille depuis des années pour reconstituer son histoire unique. « C’est drôle, lorsque je parle à certains participants et que je leur révèle que nous avons découvert qu’ils présentent la plus grande diversité génétique du monde et qu’ils ont probablement été isolés en Afrique australe pendant plusieurs milliers d’années, ils me regardent et me répondent qu’ils le savent déjà », se souvient-elle.

De même, nombre de Namas n’ont pas été surpris d’apprendre qu’environ 15 % de leur génome actuel provenait d’ancêtres européens, car les relations familiales qui en sont à l’origine sont souvent très récentes. « Le plus surprenant, c’est qu’ils ont également des ancêtres d’Afrique de l’Est datant d’il y a environ 2 000 ans. Nous travaillons actuellement avec les Namas à la création d’une exposition sur ce sujet pour le parc transfrontalier du ǀAi-ǀAis/Richtersveld. »

Selon le modèle, une deuxième fusion aurait eu lieu entre deux branches il y a environ 100 000 ans, donnant ainsi naissance aux ancêtres des Africains de l’Ouest et de l’Est, dont certains descendants se seraient ensuite dispersés en dehors de l’Afrique et auraient peuplé les autres continents.

« C’est cohérent avec les idées récentes de la paléoanthropologie selon lesquelles l’ascendance du groupe d’Homo sapiens qui a quitté l’Afrique se composerait de plusieurs populations africaines », explique Henn. « Cela montre également que nous devrions être plus précis, car parler d’ascendance africaine ne suffit pas. La diversité est incroyable. »

Les nouvelles recherches soutiennent l’idée selon laquelle « notre espèce aurait de nombreuses origines en Afrique, et nos ancêtres ne seraient pas le fruit d’une seule population, mais bien de plusieurs », avance la paléoanthropologue Eleanor Scerri, de l’Institut Max-Planck de géoanthropologie en Allemagne, qui n’était pas impliquée dans la nouvelle étude.

La complexité de l'évolution humaine

Le nouveau modèle pourrait également transformer une interprétation des fossiles surprenants présentant un mélange de caractéristiques anciennes et modernes ont pu être découverts dans différentes régions africaines, ce qui a pu être interprété par les scientifiques comme la preuve d’un métissage avec une ou plusieurs « populations fantômes ». Le nouveau modèle pourrait cependant bouleverser cette interprétation. Par exemple, un crâne trouvé en 1921 près de la ville de Kabwe au Zimbabwe présentait une boîte crânienne particulièrement large pour un fossile aussi ancien, alors que d’autres caractéristiques, telles que ses lourdes arcades sourcilières et son visage large, semblaient plus adaptées aux caractéristiques de cette époque. Les restes d’un crâne découverts en 1965 près d’Iwo Eleru au Nigeria présentaient quant à eux de petites arcades sourcilières et laissaient imaginer un cerveau d’une taille similaire à celle de nos cerveaux modernes, alors que la forme longue et basse de la boîte crânienne était plus caractéristique des anciens humains.

Le nouveau modèle « vient encore diminuer la probabilité que les populations auxquelles appartenaient ces spécimens aient contribué à engendrer la lignée survivante d’Homo sapiens », explique le paléoanthropologue Chris Stringer, du Muséum d’histoire naturelle de Londres, qui a contribué à la description des deux fossiles. « Si un mélange a en effet eu lieu plus tôt, alors toutes les traces ont dû disparaître. »

Pour la paléoanthropologue Jessica Thompson, de l’Université de Yale, qui ne faisait pas partie de l’équipe chargée de l’étude, il serait intéressant d’inclure les ADN anciens découverts récemment en Afrique dans les modèles. Les ADN de six individus de Tanzanie, du Malawi et du Zimbabwe, qui dataient de 5 000 à 20 000 ans et couvraient l’ensemble de leur génome, ont par exemple été séquencés récemment. Ils pourraient aider à dresser un tableau plus détaillé de l’histoire de l’évolution humaine. « Il est possible que les personnes qui vivent aujourd’hui soient très différentes de celles qui vivaient au même endroit il y a bien longtemps », propose Thompson.

Ragsdale et Henn reconnaissent qu’il serait intéressant d’intégrer ces ADN dans leur analyse, mais ajoutent que ces derniers sont encore très rares et ne couvrent à ce jour que la partie la plus récente de la période qui les intéresse. Découvrir de l’ADN encore plus ancien « nous permettrait d’identifier certains lieux, ce que nos données actuelles ne nous permettent pas de faire », décrit Ragsdale. Une telle trouvaille « nous apporterait sans aucun doute plus de détails, mais je ne suis pas sûr que cela changerait vraiment la situation dans sa globalité. »

Ces nouvelles recherches présentent une image complexe des origines de notre espèce, qui suggère que les premiers individus Homo sapiens ne se seraient pas limités à une unique région ou population, et que les variations génétiques qui existent encore aujourd’hui pourraient avoir vu le jour très tôt dans l’évolution. Il est « assez difficile de s’y retrouver », admet Ragsdale.

Cette situation est courante en science : alors que notre compréhension s’améliore, les théories simples s’estompent et sont remplacées par une complexité croissante. L’Homo sapiens se montrera-t-il assez intelligent pour élucider entièrement le mystère de sa propre origine ?

Source : National Geographic du 24/05/2023

samedi 20 mai 2023

Homo sapiens a fait une « pause » de 30 000 ans qui a changé à jamais notre génome !

Une nouvelle étude suggère qu'Homo sapiens aurait fait une pause de 30 000 ans dans la péninsule arabique lors de sa dispersion hors d'Afrique. Ce temps a permis à nos ancêtre de s'adapter au climat froid des terres septentrionales.

S'il est à peu près établi que l'Homme moderne (Homo sapiens) est apparu en Afrique il y a plus de 200 000 ans, la façon dont il s'est essaimé à travers le monde contient encore de nombreuses zones d'ombre. Il est communément admis que cette dispersion s’est produite il y a environ 60 000 à 50 000 ans sur le continent eurasiatique. Cette grande histoire migratoire vers le nord semble cependant avoir été entrecoupée d'arrêts en cours de route.

Les différentes migrations hors d'Afrique. Celle d'Homo sapiens (l'Homme moderne) est en rouge.

Une nouvelle étude publiée dans PNAS révèle en effet que les communautés d'Homo sapiens n'auraient pas rejoint l'Eurasie directement. Au cours de leur migration, elles se seraient arrêtées au niveau de la péninsule arabique pour une longue, très longue période de plus de 30 000 ans, avant de poursuivre leur colonisation des territoires situés plus au nord. Cette « pause » aurait permis à ces êtres humains de s'adapter graduellement à des conditions climatiques plus froides, leur donnant les capacités de survivre par la suite dans les régions plus septentrionales. Or, ces adaptations physiques sont toujours visibles dans notre héritage génétique. C'est ce qu'ont découvert des chercheurs de l'Australian Center for Ancient DNA de l'université d'Adélaïde (Australie). La plupart de ces changements génétiques seraient d'ailleurs associés aujourd'hui à des maladies comme l'obésité, le diabète et les désordres cardiovasculaires.

Une histoire inscrite dans notre génome

Il est intéressant de noter à quel point le premier séquençage complet du génome humain en l'an 2000 a ouvert la voie à un nombre phénoménal d'études et d'avancées scientifiques, tant dans le domaine de la médecine que dans l'histoire de l'Humanité. Car les grandes étapes de notre passé peuvent se lire dans nos gènes.

Comme tous les organismes sur Terre, l'être humain a en effet subi de nombreuses évolutions face aux contraintes imposées par son environnement de vie. Cette formidable capacité d'adaptation est d'ailleurs ce qui aurait permis à l'Homme moderne de coloniser l'ensemble du globe, en supplantant toutes les autres espèces d'hominidés.

Certains événements du passé semblent ainsi avoir notablement influencé le génome humain par le biais d'une sélection naturelle drastique. Pourtant, il n'est pas évident aujourd'hui de retrouver les traces de ces changements, le mélange des populations, notamment, ayant tendance à effacer cette signature génétique.

Une halte dans la péninsule arabique

Les scientifiques ont cependant réussi à identifier 57 régions du génome correspondant à une évolution génétique ayant été bénéfique aux anciens groupes humains. L'étude révèle ainsi qu'une phase d'adaptation majeure est survenue avant le grand dispersement en Eurasie il y a 60 000 à 50 000 ans. Cette phase aurait duré pas moins de 30 000 ans. Surnommée la « pause arabe », elle est mise en évidence à la fois par des critères génétiques, mais également archéologiques et climatiques qui suggèrent que nos ancêtres se sont arrêtés dans leur montée vers le nord dans les alentours de la péninsule arabique, le temps de s'adapter à un climat plus froid. Les adaptations génétiques gagnées durant cette période seraient ainsi reliées à la capacité de stockage de la graisse, au développement nerveux, à la physiologie de la peau et au développement de minuscules fibres (des « cils ») dans nos voies respiratoires. Ces changements auraient été conduits en réponse à un climat froid et sec régnant sur la péninsule arabique entre 80 000 et 50 000 ans.

Il est intéressant de voir que dans notre monde moderne, largement modelé par nos soins, ces adaptations alors bénéfiques il y a 50 000 ans sont aujourd'hui sources de maladies !

En dehors du fait que ces résultats permettent de mieux comprendre l'histoire des migrations humaines, l'identification de ces changements génétiques pourrait permettre de développer de nouvelles approches thérapeutiques et préventives pour les populations actuelles.

Source : Futura du 20/05/2023

Une espèce humaine disparue a marché à cet endroit avec des mammifères géants il y a 300 000 ans en Allemagne

Une scène de vie il y a 300 000 ans. Voilà la découverte majeure faite par des scientifiques sur un site paléolithique allemand. Un tableau qui se dévoile sous la forme de traces de pas imprimées dans la boue d’un ancien lac. Des traces d’éléphants, de rhinocéros, mais surtout d’une petite famille d’Hommes de Heidelberg.

Imaginez... Un vaste paysage d'Europe du nord, couvert d'une forêt de bouleaux et de pins, au sein de laquelle se nichent quelques petits lacs. Sur les berges boueuses de l'un d'entre eux se trouvent une horde d'éléphants ainsi que quelques rhinocéros et ongulés. Certains se baignent, d'autres se désaltèrent. Et au milieu de tout cela, un petit groupe humain. Une famille, en y regardant de plus près, qui arpente elle aussi les bords de ce lac, laissant derrière elle de profondes empreintes de pieds dans la boue épaisse. Où va-t-elle ? Cela, personne ne le sait, et personne ne le saura jamais.

Si cette scène peut paraitre fantaisiste, elle a pourtant bien existé. Un jour, il y a environ 300 000 ans, sur cette terre qui appartient aujourd'hui à la Basse-Saxe allemande. Cette image du passé, qui témoigne avec une étonnante précision de cet écosystème du Paléolithique, nous est parvenue sous la forme d'empreintes figées à jamais dans la boue de ce petit lac.

Les plus anciennes traces humaines découvertes en Allemagne

C'est ainsi une découverte majeure qui a été réalisée sur le site de Schöningen, dans le nord-ouest de l'Allemagne. De nombreuses empreintes de pas fossilisées ont en effet été découvertes sur ce site paléolithique déjà renommé. Des empreintes d'animaux, mais également d'humains. Leur étude approfondie, et surtout leur datation à 300 000 ans, a permis d'attribuer ces dernières à une famille d'Hommes de Heidelberg, une espèce du genre Homo depuis longtemps disparue et considérée comme l'ancêtre probable de Néandertal et de l’Homme de Denisova. Ces traces humaines seraient d'ailleurs les plus anciennes jamais trouvées en Allemagne.

Les empreintes ne sont pas les seuls indices ayant permis de reconstituer ce tableau. C'est en effet tout un ensemble d'analyses sédimentologiques, paléontologiques et paléobotaniques qui ont aidé les scientifiques à déterminer la faune et la flore ayant occupé cette région d'Europe il y a 300 000 ans. Les traces de pieds ont, quant à elles, permis de caractériser plus précisément le petit groupe humain ayant arpenté les berges de ce lac peu profond. Trois traces ont été en effet identifiées. Deux d'entre elles appartiendraient à de jeunes individus. La troisième serait celle d'un adulte. Pour les scientifiques, il s'agirait donc d'une excursion en famille plutôt qu'une sortie de chasse.

Des traces d’éléphants de 55 centimètres de long aux côtés des empreintes humaines

Que faisaient-ils là ? Les réponses à cette question resteront à tout jamais du domaine de la supposition mais les scientifiques suggèrent qu'ils auraient pu être en quête de nourriture, les bords du lac regorgeant de plantes, de fruits, de jeunes pousses et de champignons. D'autres sites datant du début et du milieu du Pléistocène où des empreintes de pas ont été retrouvées appuient l'idée que les homininés de cette époque s'installaient fréquemment à proximité de tels petits lacs peu profonds.

La découverte de Schöningen, dont les résultats ont été publiés dans la revue Quaternary Science Reviews, permettent d'entrapercevoir un fragment de ce qu'a pu être la vie d'une famille d'Hommes de Heidelberg. Les informations collectées permettent de mieux comprendre le comportement social et la composition de ces groupes d'homininés, de même que les interactions qu'ils ont pu avoir avec les autres mammifères vivant dans le même environnement, notamment les éléphants. Les traces retrouvées sont d'ailleurs impressionnantes : avec une longueur de 55 centimètres, elles correspondent au Palaeoloxodon antiquus, qui est supposé être le plus gros animal terrestre de l'époque. Pour la première fois en Europe, les traces d'un rhinocéros (Stephanorhinus kirchbergensis ou Stephanorhinus hemitoechus) ont également été identifiées.

Source : Futura Science du 20/05/2023

jeudi 11 mai 2023

Incroyable découverte d'ADN humain sur un bijou porté il y a 20 000 ans !

C'est une découverte probablement majeure de 2023, celle d'un ADN intact préhistorique qui a été isolé sur un bijou fabriqué il y a 20 000 ans. Trouvé en Sibérie au sein de la fameuse grotte de Denisova, le pendentif fabriqué à partir d'une dent de wapiti a été étudié grâce à des méthodes poussées et non destructrices. Une première en paléogénétique.

En découvrant un ADN préhistorique sur un pendentif en dent de wapiti, une équipe de recherche internationale dirigée par l'Institut Max-Planck d'anthropologie évolutive de Leipzig, en Allemagne, a fait un pas de géant dans l'étude de nos ancêtres. Les dents utilisées comme des bijoux, par exemple, sont d'excellents supports pour tenter de récupérer le précieux ADN. En effet, non seulement les bijoux peuvent être portés à même la peau, mais leur matière poreuse est idéale pour emprisonner des fluides corporels, même vieux de 20 000 ans. Une découverte issue d'un article publié dans la revue Nature.

Une fouille minutieuse

Comme dans le cadre médico-légal, la contamination d'un environnement ou d'objets peut être très rapide sans précautions. Pour tenter leur expérience, les scientifiques ont choisi de sélectionner un ensemble d'objets en cours de fouilles afin de limiter les contaminations, tout en portant des gants et des masques pour réduire le risque. En sélectionnant des bijoux par exemple au contact de la peau, la probabilité qu'ils aient capturé de la sueur s'avère plus élevée. Cette précaution a été prise par les chercheurs en amont de leurs tests.

Isoler pour ne pas détruire

La peur principale de l'extraction de données sensibles sur des objets archéologiques est de détruire lesdits objets. Ainsi, les scientifiques se sont penchés sur des méthodes non destructives. En plongeant la dent de wapiti percée dans une solution avec du phosphate et à température contrôlée, ils ont pu contrôler la libération de l'ADN pris dans l'artefact sans le détruire. Ce qui est un pas majeur et encourageant pour de futures études, à condition de limiter les contaminations lors des fouilles. Des extractions ADN plus complexe sur des outils en pierre par exemple.

Une femme préhistorique

Les premiers résultats de cet ADN ont donné une datation entre 19 000 et 25 000 ans. Le pendentif aurait été fabriqué et/ou porté par une femme dont la génétique se rapproche des peuples contemporains qui vivent actuellement à l'est de la Sibérie. C'est une avancée importante que de pouvoir relier un individu si ancien avec un objet de son quotidien. Si cette méthode peut être reproduite sur divers objets du quotidien des hommes et femmes préhistoriques, cela permettrait d'avoir des éléments plus tangibles sur la répartition genrée des tâches par exemple (avec prudence), mais aussi sur l'âge et le genre des personnes utilisant certains objets retrouvés lors de fouilles.

Avec de telles avancées, l'étude des populations anciennes promet de belles avancées et découvertes pour des périodes où les interprétations sont nombreuses et parfois orientées.

Source : Futura du 10/05/2023

jeudi 27 avril 2023

Paranthropus boisei, si proche et si différent

Pendant un million d’années, nos ancêtres africains ont côtoyé un être à la forme s’approchant de celle de l’humain, mais si particulière que les paléoanthropologues peinent encore à l’appréhender.

Aucune famille n’est à l’abri de se découvrir un parent inconnu. Peut-être était-il pirate ou chercheur d’or ? Si en tant qu’Homo sapiens, nous nous interrogeons à ce propos, force est de constater que nous possédons bien un parent inconnu, et un vrai original : Paranthropus boisei ! Ce « para-humain » fait partie de notre lignée, la « lignée humaine », dont les membres – les ardipithèques, australopithèques et humains divers désignés ensemble par le terme « hominines » – comprennent toutes les formes qui ont coexisté et se sont succédé jusqu’à nous depuis la séparation d’avec le chimpanzé, il y a quelque 8 millions d’années. Assez petit, P. boisei se tenait droit, avait un petit cerveau, d’énormes prémolaires et molaires. Les traces qu’il nous a laissées dans les archives fossiles remontent jusque vers 2,3 millions d’années et disparaissent vers 1,3 million d’années, peu avant qu’apparaissent de premiers indices de l’utilisation contrôlée du feu.

En Afrique, nombre de sites à vestiges de P. boisei ont aussi livré des signes de la présence d’autres hominines, notamment de premiers membres du genre Homo, ce qui implique que nos ancêtres ont probablement partagé leurs milieux de vie avec des paranthropes pendant plus de 1 million d’années. Cette longue coexistence constitue une chance scientifique de taille, puisque tout ce que l’on apprend sur le mode de vie paranthrope nous renseigne aussi sur les conditions de vie et les pressions sélectives qu’affrontaient nos ancêtres.

Les gorges d’Olduvaï, vrai casse-tête

Dans la plaine du Serengeti – 60 000 kilomètres carrés de savanes partagées entre Tanzanie et Kenya –, des rivières et des ruisseaux ont creusé un ravin abrupt long de 48 kilomètres : les gorges d’OlduvaÏ. C’est ce segment de la branche orientale de la vallée du Grand Rift africain qui nous a livré les premiers fossiles de P. boisei. Là, des strates géologiques mises au jour par le ravinement contiennent un riche trésor de fossiles et d’outils en pierre datant des deux derniers millions d’années. Dans les années 1930, Louis et Mary Leakey commencèrent à ramasser des centaines de ces outils lithiques dans les niveaux inférieurs des gorges. Mais au bout de vingt ans de récolte, le fameux couple de paléoanthropologues n’était toujours pas parvenu à identifier l’auteur des outils. En 1955, enfin, ils finirent par tomber sur une molaire et sur une canine supérieure hominines. Cependant, elles ne pouvaient guère avoir appartenu à un humain, car la couronne de la molaire était énorme par rapport à celle de la canine.

Parmi les caractéristiques les plus inhabituelles de P. Boisei figurent ses molaires et ses prémolaires : couvertes d’une couche d’émail exceptionnellement épaisse, elles sont aussi extraordinairement grandes. Ainsi les prémolaires et molaires de P. Boisei apparaissent quatre fois plus grandes (à droite ) que les mêmes dents chez un humain moderne (à gauche ).Les dents de devant des deux espèces sont, elles, comparables.

Le propriétaire de ces étranges dents est resté indéterminé jusqu’en 1959, lorsque, à flanc de colline, Mary Leakey mit la main sur les restes d’un crâne hominine. Une fois les morceaux minutieusement réassemblés, il apparut qu’il s’agissait du crâne d’un jeune adulte. De curieuses crêtes – dites « crêtes sagittales » – couraient au sommet du crâne, qui suggéraient presque certainement qu’il avait appartenu à un mâle. Les Leakey surnommèrent affectueusement ce fossile Dear Boy, mais il est connu aujourd’hui par son appellation de registre : Olduvaï Hominid n° 5, ou plus brièvement OH5. Dans la lettre qu’il envoya au journal Nature, Louis Leakey suggéra qu’OH5 était assez différent des hominines fossiles alors déjà découverts en Afrique du Sud pour mériter son propre genre et sa propre espèce. D’une part parce que Zinj est le nom swahili de l’Afrique de l’Est et d’autre part parce qu’il voulait remercier pour le financement de leur expédition Charles Boise, un riche homme d’affaires britannique, il proposa Zinjanthropus boisei.

OH5 possède une face plate et large comportant de grandes zones d’attache des muscles masticateurs : ses fameuses crêtes sagittales. Le volume de son cerveau – de quelque 500 centimètres cubes – est à peine plus grand que celui d’un gorille et correspond au tiers environ de celui d’un humain moderne. Le contraste existant entre les petites incisives, les canines situées à l’avant de la bouche et les prémolaires et molaires exceptionnellement grandes de l’arrière est frappant. Lorsque le paléoanthropologue sud-africain Phillip Tobias étudia le crâne, il compara les rangées de dents post-canines aux mâchoires d’un casse-noisette, ce qui amena des journalistes à surnommer OH5 Nutcracker Man, c’est-à-dire l’« humain casse-noisette ».

Toutefois, les recherches ultérieures suggérèrent que Z. boisei n’était probablement pas l’auteur des outils lithiques découverts en nombre dans les gorges d’Olduvaï, puisqu’en 1960 Homo habilis y fut aussi découvert. Cette forme à plus grand cerveau – le volume du cerveau habilis va de 500 à 900 centimètres cubes – faisait à l’époque un fabricant d’outil plus crédible (même si cet a priori a été récemment relativisé, au bénéfice du paranthrope… Ceci n’empêche pas qu’OH5 a joué un grand rôle pour deux raisons. La première est que ce fossile, en attirant l’attention du monde entier, a amené la National Geographic Society à financer les recherches des Leakey. La télévision n’était pas encore omniprésente dans les années 1950-1960, de sorte que pour de nombreux foyers anglophones, cette association constituait la principale source d’information sur le monde naturel. Ce fut bien ainsi que sa principale publication – le célèbre National Geographic – fit du nom Leakey un synonyme d’« étude des origines de l’humanité ».

La deuxième raison de la célébrité des hominines d’Olduvaï tient au fait qu’ils furent les premiers à être datés de façon fiable par les techniques paléomagnétique et radiochronométrique par le potassium-argon, deux méthodes que l’on commençait alors à utiliser. La première exploite le fait que les cendres volcaniques contiennent du potassium 40, un isotope radioactif se désintégrant en argon 40 à un rythme connu. Dès lors, les dosages du potassium et de l’argon dans un échantillon de cendres permettent de proposer un « âge radiologique ». Pour sa part, la datation paléomagnétique repose sur le fait que les inversions du champ magnétique terrestre – bien datées – sont enregistrées dans certaines strates sédimentaires, ce qui permet en interpolant les âges des couches intermédiaires de proposer un « âge paléomagnétique ». Ces nouvelles méthodes ouvraient la possibilité de situer les fossiles trouvés dans les gorges sur la longue séquence paléomagnétique établie à partir de carottes prélevées en profondeur dans la mer, et ainsi de leur attribuer un âge fiable. Dans le cas d’OH5, la mise en œuvre de ces techniques produisit un âge d’un peu moins de 2 millions d’années, proprement stupéfiant à l’époque.

Des indices en provenance d’Afrique de l’Est

En 1964, la découverte d’une grande mandibule à Peninj, sur la rive ouest du lac Natron, située au nord-est des gorges d’Olduvaï, apporta une nouvelle preuve de l’existence de P. boisei. Sur ce fossile remarquablement préservé se notait la même différence que sur OH5 entre de minuscules incisives et canines et d’énormes prémolaires et molaires. Depuis lors, des restes crâniens et mandibulaires, principalement des dents, ont été mis au jour sur des sites en Éthiopie et au Kenya. En 1964, lorsque Louis Leakey et plusieurs de ses collègues annoncèrent la découverte d’H. habilis, ils suggérèrent que même si Z. boisei était particulier, point n’était besoin de créer à partir de cette espèce un nouveau genre. C’est pourquoi on le désigne généralement désormais par le nom de Paranthropus boisei : une espèce faisant partie du genre Paranthropus, proche mais pas ancestral pour Homo, qui est un autre genre.

Le site à l’origine de la plus grande part des données fossiles sur P. boisei est Koobi Fora, situé sur la rive orientale du lac Turkana. En plus des fossiles des sites de la rive occidentale du lac, Koobi Fora a livré plusieurs crânes partiels ou complets et de nombreuses dents isolées et mandibules, entre lesquelles peu de variété est perceptible. Outre des crânes d’adultes similaires à OH5, plusieurs sont dénués de crête sagittale et dotés d’une face plus petite. On a d’abord cru à la présence d’une autre espèce, mais aujourd’hui la plupart des chercheurs s’accordent à penser qu’il s’agit simplement de crânes de paranthropes femelles.

Tous les fossiles de P. Boisei découverts jusqu’à présent proviennent d’une zone d’environ 1000 kilomètres carrés dans la partie orientale de l’Afrique. Le crâne OH5 fut le premier à être découvert dans les gorges d’Olduvaï, en Tanzanie, suivi par la mandibule de Peninj, située à une courte distance vers le nord-est. Des découvertes plus récentes, comprenant des fragments de crâne, de mandibules et de nombreuses dents, proviennent de Koobi Fora, au Kenya, ainsi que d’Olduvaï. Parmi elles, Nyayanga au Kenya, a fourni des dents de paranthropes sur un site de charognage, ce qui suggère qu’il y a 2,8 millions d’années, une forme de paranthrope ancestrale de P. Boisei a taillé des outils oldowayens pour mieux exploiter des carcasses animales.

Cette constatation suggère qu’au sein de P. boisei, de grandes différences de taille existaient entre les sexes. Un dimorphisme sexuel qu’on observe aussi chez les grands singes – par exemple chez les gorilles et les orangs-outans – notamment pour ce qui est de la taille et de la forme du crâne. Ces différences d’un sexe à l’autre sont à relier à la sélection sexuelle et à l’existence de systèmes de dominance sociale. On observe que chez les primates, une différence de tailles entre les canines des deux sexes correspond à la différence de corpulence. Plus massifs, les mâles montrent leurs grandes canines lorsqu’ils affrontent une menace ou sont en compétition pour l’accès aux femelles. Or, à cet égard, P. boisei se distingue radicalement : si, s’agissant du corps, le dimorphisme sexuel est extrême dans cette espèce, il est en revanche nul en ce qui concerne les canines. Dès lors, la façon dont la compétition entre mâles se traduisait chez ces primates est une énigme. On peut imaginer que le dimorphisme sexuel de P. boisei était prononcé pour les tissus mous : par exemple les mâles pourraient avoir eu un pelage comportant des taches de couleurs vives, comme c’est le cas chez les mandrills et les babouins actuels, ou se seraient distingués par des différences comportementales. Quoi qu’il en soit, rien de cela n’a été fossilisé.

L’espèce Paranthropus Boisei frappe de par son dimorphisme sexuel : tandis que les mâles ont une énorme articulation temporo-mandibulaire et une crête sur le sommet du crâne (dite « crête saggitale »), les femelles apparaissent beaucoup plus graciles et sont démunies de cette crête.

Des traits originaux

Ainsi, P. boisei se distingue des autres hominines fossiles non seulement par sa morphologie unique, mais aussi par l’assemblage de ses traits, dont chacun, pris individuellement, se retrouve au sein d’autres espèces. Il en a cependant aussi d’uniques, qui vont de la forme du crâne, en passant par ses minuscules incisives et canines, ses prémolaires et molaires massives, à une grande et large mandibule se logeant dans une cavité articulaire de grande taille, profonde et étroite. D’autres sont plus subtils, comme un émail dentaire exceptionnellement épais et des prémolaires inférieures ressemblant à des molaires. En outre, sur le côté de sa tête, les os sont articulés d’une curieuse façon : ils se chevauchent beaucoup plus que chez les humains modernes, les chimpanzés et les bonobos, ce qui confère à l’articulation de la mâchoire une bien plus grande solidité. Pour un hominine, la partie inférieure du crâne est aussi inhabituelle à cause d’un cerveau de taille modeste : le trou occipital par lequel passe la moelle épinière se trouve presque autant en avant que chez H. sapiens, ce qui suggère que P. boisei marchait debout sur ses membres postérieurs. Ces caractéristiques rendent son identification relativement facile, même lorsqu’on ne dispose que de fragments crâniens ou de morceaux d’émail dentaire. Au-delà de cette utilité taxonomique – à savoir l’identification de ces fossiles –, l’intérêt fonctionnel de bon nombre de ces traits dans le mode de vie de P. boisei n’est pas encore clair.

Les faces du chimpanzé et des paranthropes sont projetées vers l’avant, ce qui est le cas aussi chez les humains, sauf H. sapiens, dont la face est à la verticale de l’os frontal.

Ces traits distinctifs forment un ensemble qui a peu changé dans le cours de tout un million d’années. Quelle qu’ait été la niche écologique de P. boisei, sa réponse adaptative aux conditions de vie qui y régnaient fut durable ! Certains fossiles de paranthropes datant de plus de 2,3 millions d’années découverts en Éthiopie et à l’ouest du lac Turkana (s’étendant entre Kenya et Éthiopie) constituent une exception, raison pour laquelle certains chercheurs incluent ces spécimens anciens dans P. boisei, tandis que d’autres les attribuent à une espèce distincte, probablement son ancêtre.

Le nom de P. aethiopicus, espèce ancienne de paranthrope, fut attribué pour la première fois à une mandibule vieille de 2,6 millions d’années trouvée en Éthiopie. Lorsqu’un crâne vieux de 2,5 millions d’années, présentant des crêtes sagittales semblables à celles de P. boisei mais une face saillante, fut retrouvé sur la rive ouest du lac Turkana, il sembla naturel de se demander si ce spécimen devait aussi être attribué à P. aethiopicus. Aucune couronne dentaire n’était malheureusement conservée sur ces deux fossiles, mais l’espace occupé par les racines des dents post-canines suggère que les couronnes des prémolaires et des molaires de l’espèce devaient être de taille similaire à celles de P. boisei. Ainsi, l’ancêtre probable de ce dernier aurait eu une mâchoire plus saillante, de plus grandes incisives, une base crânienne plus simiesque et des couronnes et racines de prémolaires plus simples.

Mais l’énumération des traits distinctifs de P. boisei ne rend pas justice à l’originalité de sa morphologie. Il n’est pas seulement inhabituel par rapport aux humains modernes, mais ne ressemble à aucun des primates actuels. Un genre de lémurien récemment éteint, Hadropithecus et un genre de singe fossile de Chine Gigantopithecus partagent certaines de ses caractéristiques faciales et dentaires, mais pas toutes. Quant au rôle écologique de P. boisei dans les paysages pléistocènes d’Afrique de l’Est, une étude réalisée en 2020 par l’équipe de Larisa DeSantis, de l’université privée Vanderbildt, dans le Tennessee, suggère que le tapir – un ongulé lointainement apparenté au cheval, au zèbre et au rhinocéros – pourrait être son homologue vivant le plus proche, du moins pour ce qui est de l’alimentation.

Des têtes, des épaules, pas de genoux ni d’orteils

Un lecteur attentif pourra se demander pourquoi les discussions sur les données fossiles se concentrent tant sur le crâne, la mâchoire inférieure et les dents. Plusieurs raisons à cela : certaines parties du corps sont plus susceptibles d’être fossilisées que d’autres, car la décomposition en quelques mois des tissus mous tend à disperser les os non crâniens, plus fragiles que ceux du crâne fermement soudés très tôt dans la vie ; les dents, très solides, sont aussi si bien insérées dans les mâchoires, en particulier dans la mandibule, qu’elles tendent à rester en place longtemps après la mort. De fait, la mandibule et certaines parties du crâne contiennent beaucoup d’os cortical dense, qui résiste mieux que les os à structure plus fragile et spongieuse tels que les vertèbres, les os de la main ou ceux du pied. Les dents, pour leur part, sont constituées des deux sous-structures les plus dures du corps, l’émail et la dentine, toutes les deux facilement fossilisées puisqu’elles sont minéralisées à la base. Ainsi, à moins qu’un cadavre n’ait été enterré délibérément, les chercheurs ont bien plus de chances de retrouver des parties de la tête que du reste du squelette, phénomène qui concerne P. boisei aussi.

Il arrive cependant que des os longs fossilisés et d’autres parties du squelette non crânien soient parfois découverts, mais, même dans ces cas, il est rare qu’ils soient solidement associés à d’autres os des membres ou au reste de la tête. Coup de chance, deux squelettes de P. boisei ont été découverts récemment, l’un à Olduvaï et l’autre à Koobi Fora. OH80, celui d’Olduvaï, est le squelette partiel d’un adulte, comprenant des prémolaires typiques de P. boisei et des os longs des membres supérieurs et inférieurs relativement bien conservés. Le squelette trouvé à Koobi Fora comprend des fragments substantiels d’os de l’épaule, du bras et de la main, tous provenant du bras droit d’un adulte. Accompagnés de plusieurs autres os des membres de la même espèce, ces fossiles suggèrent que P. boisei avait des bras puissants. Si, comme le suggère la position de son trou occipital, ce paranthrope était presque certainement bipède, il devait aussi être resté capable de grimper. Toutefois, l’indicateur fiable de la capacité à grimper qu’est la longueur relative de ses bras par rapport à celle de ses jambes reste hors de notre portée.

Pas d’aboiement, mais des morsures

L’aspect le plus déconcertant de P. boisei est peut-être la taille exagérée de ses dents post-canines et leur émail d’une épaisseur considérable. D’autres hominines anciens, tels que P. robustus, à la morphologie crânienne similaire, sont aussi des mégadontes – ont de grosses dents –, mais on peut qualifier P. boisei d’hypermégadonte ; ses molaires sont en effet environ quatre fois plus grandes que celles d’un humain moderne de taille équivalente. Chez un humain moderne, la couronne de la première molaire est à peu près de la taille de l’ongle de son petit doigt, alors que chez P. boisei, elle a celle de l’ongle de notre pouce.

L’origine génétique de ce trait singulier n’est pas connue. Cependant, elle est probablement due à des changements développementaux impliquant, d’une part, des gènes homéotiques (homeobox, en anglais), impliqués dans la morphogenèse, c’est-à-dire dans la régulation des modèles de développement anatomique au cours du développement embryonnaire précoce, et, d’autre part, des gènes contrôlant l’activité des cellules améloblastes, celles qui produisent l’émail des dents. Même un changement mineur dans le contrôle de la production d’émail pourrait avoir un effet majeur. Une activité des améloblastes un peu plus importante chaque jour et prolongée se traduit par des couronnes dentaires plus larges et par un émail plus épais. Les anthropologues Ian Towle et Joel Irish, de l’université John-Moores, à Liverpool, ont suggéré que le ou les gènes impliqués pourraient aussi être à l’origine des petits trous à la surface de l’émail, nommés « trous d’hypoplasie », que l’on observe sur de nombreuses dents de P. boisei. Young-Jae Kim et ses collègues de l’université de Séoul ont établi un lien entre le trait phénotypique (c’est-à-dire apparent) que sont ces petits trous dans l’émail et la façon dont les améloblastes se collent les uns aux autres pendant sa formation ; le phénomène a en effet son équivalent actuel chez certains de nos contemporains présentant une mutation particulière dans le gène LAMB3.

Nous ignorons si ce sont là vraiment les mécanismes à l’origine des énormes dents masticatrices de P. boisei, mais quoi qu’il en soit, il est clair que ce trait devait conférer un avantage adaptatif à l’espèce ; le caractère, sinon, n’aurait pas persisté des milliers de générations durant. L’explication la plus plausible semble être qu’un mode de vie d’herbivore aurait produit les énormes molaires, la grande mandibule, les os de la joue évasés et les crêtes sagittales où s’attachaient les muscles masticateurs de P. boisei. Une surface et des volumes importants des dents permettent en effet à un herbivore de mâcher efficacement des aliments coriaces tout au long de sa vie.

En outre, les isotopes stables extraits de l’émail de P. boisei suggèrent qu’il avait un régime alimentaire dominé par des plantes en C4, telles les graminées ; sous les tropiques, la plus grande partie de cette nourriture n’a qu’une valeur nutritionnelle limitée. Même si les graminées ont vraisemblablement constitué la base de son régime alimentaire, sa morphologie dentaire devait lui rendre possible de consommer aussi des fruits à coques ainsi que des graines à coquille dure, soit en complément de son régime habituel, soit pour s’alimenter en attendant de retrouver sa nourriture végétale préférée.

L’épaisseur de l’émail aurait protégé les dents post-canines de l’effet abrasif des concrétions de silice contenues dans les tissus végétaux – ce que l’on nomme les « phytolithes » – et de celui d’éventuelles fines particules de pierre tout en aidant à répartir les grandes forces engendrées par le fait de mordre des objets durs. Ainsi, étonnamment, la morphologie spécialisée de P. boisei lui permettait sans doute d’être un généraliste alimentaire ! Pour autant, il semble à peu près certain que son régime ne comprenait guère de viande. En effet, pour pouvoir découper et mâcher la viande, il faut des canines et des prémolaires en forme de lames, et des molaires comportant des reliefs dentaires – des cuspides – acérés. Les dents de P. boisei n’ont ni l’une ni l’autre de ces caractéristiques. Autre possibilité : pratiquer la « mastication outillée », comme le suggèrent de récentes découvertes.

Pendant plus de 1 million d’années, les signaux alimentaires de P. boisei sont restés les mêmes. En outre, l’étude des isotopes stables réalisée récemment par une équipe emmenée par le géologue Jonathan Wynn, de l’université de Floride du Sud, suggère que le régime alimentaire de P. boisei a changé avant que sa morphologie ne se transforme. Ce serait donc une modification de son comportement qui aurait induit les mutations morphologiques qui le rendent si particulier, notamment ses dents. Ce déroulement – d’abord un changement comportemental, ensuite un changement biologique induit – n’a rien d’étonnant.

En revanche, les signaux alimentaires des espèces du genre Homo, qui faisaient à l’origine penser au régime chimpanzé, se mettent à évoluer à partir d’il y a 1,7 million d’années et reflètent un régime dominé par les aliments en C4. Les chercheurs pensent que ce changement marque le moment où ces espèces commencent à façonner et à employer des outils en pierre, un comportement nouveau qui leur rend possible d’exploiter des carcasses, de transformer et de consommer non seulement des végétaux, mais aussi de la viande. À partir de ce moment-là, au lieu de consommer directement des plantes en C4, Homo se nourrit de plus en plus d’animaux.

Si proche, si loin

Dans une version minimaliste de l’arbre de vie, le rameau représentant les hominines contiendrait toutes les espèces qui relient le plus ancien d’entre eux à l’homme moderne. À une période donnée de l’histoire évolutive humaine, il n’y aurait qu’un seul taxon (ou espèce) hominine. Toutefois, la découverte à partir de 1959 de P. boisei, puis de celle d’H. habilis dans les mêmes strates des gorges d’Olduvaï montrent que cette vision est fausse. P. boisei met non seulement en évidence la diversité taxonomique hominine, mais ce proche parent, qui n’est pas notre ancêtre, illustre aussi le fait qu’au sein de la lignée humaine, un certain buissonnement a produit de nombreuses variations à partir d’une forme de base ; le rameau hominine n’était pas spécialement prédestiné à produire les humains modernes !

Les hominines correspondent à l’ensemble des formes d’hominidés issues de notre ancêtre commun avec le chimpanzé. Depuis la divergence entre la lignée chimpanzée et la lignée humaine, il y a de 6 à 10 millions d’années, le rameau humain s’est développé en trois stades successifs : d’abord des ardipithèques (Ar.), suivis des australopithèques (Au.) graciles et robustes (paranthropes, P.), puis par les humains (H.).

Les divers environnements rencontrés par les hominines en Afrique ont produit une large gamme de réponses adaptatives ; à ce stade, celle de P. boisei est la plus exotique de celles qui sont connues. La paléoanthropologie n’est pas une science expérimentale, où l’on pourrait monter des expériences à l’aide d’organismes modèles. Nous sommes limités à observer les effets de la sélection naturelle sur les formes apparaissant au cours de l’histoire évolutive, lesquels ont conduit aux divers hominines, dont il ne reste que nous. La tâche des paléoanthropologues consiste à reconstruire au mieux à partir des données recueillies dans quelles conditions ces sortes d’expériences naturelles se sont déroulées.

Il est probable que P. boisei partage avec le genre Homo un ancêtre commun relativement récent (entre 3 millions et 2,5 millions d’années). Cependant, sa morphologie dentaire inhabituelle et son singulier dimorphisme sexuel font qu’il est difficile de reconstruire les conditions qui ont entraîné son émergence, puis son extinction. Quelles que soient ces conditions, elles ont donné naissance à un hominine, qui est resté relativement stable pendant plus de 1 million d’années. Pour bien comprendre l’évolution de notre lignée, résoudre l’énigme de P. boisei compte autant que de déterminer l’origine d’Homo : ce cousin proche peut en effet nous en apprendre beaucoup sur les conditions dans lesquelles nos ancêtres humains ont évolué et sur les contraintes qu’ils ont subies. En réduisant notre méconnaissance de P. boisei, nous diminueront celle que nous avons de notre propre origine.

Source : Pour la Science du 25/04/2023

dimanche 23 avril 2023

James Cole

date : 2023

Julia Galway‐Witham James Cole Chris Stringer

date : 2023

Chris Stringer

Figure showing the main hominin lineages_species that we recognise during the last one million years

date : 2023