Depuis sa découverte en 1990, La Sima de los Huesos, une grotte souterraine située dans les montagnes d'Atapuerca, au nord de l'Espagne, a livré plus de 6 000 fossiles de 28 ancêtres humains, ce qui en fait le site le plus important d'Europe pour l'étude de l'homme ancien. Malgré des années d'analyse, l'âge exact et même l'espèce à laquelle ces individus appartenaient ont été mis en doute.
Cependant, un groupe international de scientifiques a extrait et séquencé pour la première fois l’ADN du fémur fossilisé de l’un de ces individus. Les données obtenues - qui représentent le plus ancien matériel génétique jamais séquencé depuis un hominin, ou ancien ancêtre humain - nous donnent enfin une idée de l'âge et de la lignée de ces mystérieux individus, et ce n'est pas ce à quoi beaucoup de scientifiques s'attendaient.
L'os fossilisé testé, un fémur, a environ 400 000 ans. Mais la grande surprise est que, même si les scientifiques pensaient que les fossiles appartenaient à des Néandertaliens en raison de leur apparence anatomique, l'analyse de l'ADN montre qu'ils sont plus étroitement liés à Denisovans, une troisième lignée d'ancêtres humains connue de l'ADN. isolés de quelques fossiles trouvés en Sibérie en 2010. Les résultats, publiés aujourd'hui dans Nature, obligeront les anthropologues à reconsidérer la manière dont les Denisovans, les Néandertaliens et les ancêtres directs de l'homme moderne s'unissent dans un arbre généalogique complexe.
Le fémur à partir duquel l'ADN a été extrait pour analyse. Photo de Javier Trueba, Madrid Scientific Films
L’analyse a été rendue possible par les progrès récents des méthodes de récupération de fragments d’ADN antiques mis au point à l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutionniste en Allemagne, précédemment utilisés pour analyser l’ADN d’un fossile d’ours fossile découvert dans la même grotte. "Cela n'aurait pas été possible il y a deux ans à peine", explique Juan Luis Arsuaga, paléontologue de l'Université de Madrid, qui a dirigé les premières fouilles de la grotte et collaboré à la nouvelle étude. "Et même avec ces nouvelles méthodes, nous ne nous attendions toujours pas à ce que ces os préservent l'ADN, car ils sont si vieux, dix fois plus vieux que certains des plus anciens Neanderthals à qui nous avons pris de l'ADN."
Après avoir extrait deux grammes d'os broyé du fémur, un groupe de scientifiques dirigé par Matthias Meyer a isolé l'ADN mitochondrial (ADNm), un pool de matériel génétique distinct de l'ADN des chromosomes situés dans les noyaux de nos cellules. Au lieu de cela, cet ADNmt vit dans les mitochondries de nos cellules, des organites microscopiques responsables de la respiration cellulaire, et sa longueur est beaucoup plus courte que celle de l'ADN nucléaire.
Il existe une autre particularité de l’ADNm qui le rend particulièrement utile pour étudier l’évolution des humains anciens: contrairement à votre ADN nucléaire, qui est un mélange d’ADN provenant de vos deux parents, votre ADNmt provient uniquement de votre mère, car la plupart des spermatozoïdes les mitochondries se trouvent dans sa queue, qu'elle met après la fécondation. En conséquence, l'ADNmt est presque identique de génération en génération et un nombre limité de séquences distinctes d'ADNmt (appelées haplogroupes) ont été observées chez les humains modernes comme chez les ancêtres humains. Contrairement aux caractéristiques anatomiques et à l'ADN nucléaire, qui peuvent varier au sein d'un groupe et rendre difficile la distinction entre eux de manière confiante, l'ADNmt est généralement cohérent, ce qui facilite la liaison d'un spécimen particulier à une lignée.
C'est pourquoi, lorsque les chercheurs ont comparé l'ADNmt du fémur à des échantillons préalablement séquencés de Néandertaliens, d'un doigt et d'une dent de Denisovan trouvés en Sibérie et de nombreux humains modernes, ils ont trouvé cela tellement surprenant qu'il ressemblait davantage à celui de Denisovans. "C'était vraiment inattendu", dit Arsuaga. "Nous avons dû réfléchir très fort pour trouver quelques scénarios qui pourraient potentiellement expliquer cela."
Les anthropologues savaient déjà que les trois lignages (humains, néandertaliens et Denisovans) partageaient un ancêtre commun, mais la façon dont les trois groupes s'unissent est loin d'être claire, et l'image est encore assombrie par le fait qu'un croisement peut s'être produit entre eux divergé. Heureusement, la comparaison de l’ADNmt du fémur avec les échantillons prélevés sur les échantillons de Néandertal, de Denisovan et d’êtres humains modernes a permis aux chercheurs d’estimer son âge, en se basant sur les taux connus de mutations de l’ADNt, les âges précédemment établis des autres échantillons et leur le chiffre de 400 000 ans.
Pour expliquer comment un individu d’aspect néandertalien pourrait avoir l’ADNm de Denisovan au cours de cette période, les scientifiques présentent plusieurs scénarios hypothétiques différents. Il est possible, par exemple, que le fossile en question appartienne à une lignée ayant servi d’ancêtres à la fois aux Néandertaliens et aux Denisovans, ou plus vraisemblablement à une lignée postérieure à la scission entre les deux groupes (estimée à environ 1 million d’années) et était étroitement liée à la dernière mais pas à la première. Il est également possible que le fémur appartienne à un troisième groupe différent et que ses similitudes avec l'ADNmt de Denisovan s'expliquent soit par un métissage avec les Denisovans, soit par l'existence d'une autre lignée d'hominins créée à la fois avec Denisovans et avec La Sima de los Huesos. population et introduit le même ADNmt dans les deux groupes.
Si cela ressemble à un arbre généalogique compliqué pour vous, vous n'êtes pas seul. Cette analyse, ainsi que les travaux antérieurs, ajoutent encore du mystère à une situation déjà déconcertante. Les premiers tests effectués sur l'os de Denisovan découvert en Sibérie, par exemple, ont révélé qu'il partageait l'ADNmt avec des humains modernes vivant en Nouvelle-Guinée, mais nulle part ailleurs. Pendant ce temps, on pensait auparavant que les Néandertaliens s'étaient installés en Europe et les Denisovans plus à l'est, de l'autre côté des montagnes de l'Oural. La nouvelle analyse complique cette idée.
Pour le moment, les chercheurs pensent que le scénario le plus plausible (illustré ci-dessous) est que le fémur appartient à une lignée qui s'est séparée de Denisovans peu de temps après avoir divergé de l'ancêtre commun des hommes de Néandertal et de l'homme moderne. Mais la conclusion la plus intéressante à tirer de ces travaux est qu’elle prouve que le matériel génétique peut survivre pendant au moins 400 000 ans et qu’il peut être analysé même après cette dégradation. Forts de ces connaissances et de ces nouvelles techniques, les anthropologues peuvent désormais étudier génétiquement de nombreux autres spécimens anciens dans l’espoir de mieux comprendre notre arbre généalogique.
Image via Nature / Meyer et. Al.
