L’ADN des sédiments suit 300 000 ans de présence d’hominidés et d’animaux dans la grotte Denisova –
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La grotte Denisova est située dans les montagnes de l’Altaï, dans le sud de la Sibérie, et est célèbre pour la découverte de Denisoviens, une forme éteinte d’humains archaïques qui aurait occupé une grande partie de l’Asie centrale et orientale. Des restes de Néandertal ont également été trouvés sur le site, ainsi qu’un os d’un enfant qui avait une mère néandertalienne et un père Denisovan, montrant que les deux groupes se sont rencontrés dans la région. Cependant, seuls huit fragments d’os et dents de Néandertaliens et de Denisoviens ont été récupérés jusqu’à présent dans les dépôts de la grotte Denisova, qui couvrent une période de plus de 300 000 ans. Ce sont trop peu de fossiles pour reconstituer en détail l’histoire de l’occupation du site, ou pour lier les différents types d’outils de pierre et autres objets trouvés dans la grotte de Denisova à des groupes d’hominidés spécifiques. Par exemple, la découverte de bijoux et de pendentifs typiques de la culture dite du Paléolithique supérieur initial dans des couches d’environ 45 000 ans a suscité des débats quant à savoir si les Dénisoviens, les Néandertaliens ou les humains modernes étaient les créateurs de ces artefacts.
Michael Shunkov de la branche sibérienne de l’Académie des sciences de Russie, qui dirige les fouilles de la grotte Denisova, a réuni une équipe interdisciplinaire d’archéologues, de généticiens, de géochronologues et d’autres scientifiques pour étudier ce site unique. L’équipe a maintenant effectué la plus grande analyse jamais réalisée d’ADN de sédiments à partir d’un seul site d’excavation. “L’analyse de l’ADN des sédiments offre une merveilleuse opportunité de combiner les dates que nous avons précédemment déterminées pour les gisements de la grotte Denisova avec des preuves moléculaires de la présence de personnes et de faune”, déclare Richard ‘Bert’ Roberts de l’Université de Wollongong en Australie. L’équipe de géochronologues dirigée par lui et Zenobia Jacobs a collecté plus de 700 échantillons de sédiments dans une grille dense à partir des profils de sédiments exposés dans la grotte. “Le simple fait de collecter les échantillons des trois chambres de la grotte et de documenter leurs emplacements précis nous a pris plus d’une semaine”, a déclaré Jacobs.
Lorsque les échantillons sont arrivés à l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive de Leipzig, Elena Zavala, l’auteur principal de l’étude, a passé encore deux ans en laboratoire pour extraire et séquencer de petites traces d’ADN mitochondrial animal et hominin ancien de cette énorme collection de échantillons. “Ces efforts ont porté leurs fruits et nous avons détecté l’ADN de Denisoviens, de Néandertaliens ou d’anciens humains modernes dans 175 des échantillons”, a déclaré Zavala.
En faisant correspondre les profils d’ADN avec l’âge des couches, les chercheurs ont découvert que l’ADN le plus ancien des hominidés appartenait aux Dénisoviens, indiquant qu’ils produisaient les outils en pierre les plus anciens sur le site il y a entre 250 000 et 170 000 ans. Les premiers Néandertaliens sont arrivés vers la fin de cette période, après quoi les Dénisoviens et les Néandertaliens ont fréquenté le site – sauf il y a entre 130 000 et 100 000 ans, lorsqu’aucun ADN de Denisovan n’a été détecté dans les sédiments. Les Dénisoviens qui sont revenus après cette période portaient un ADN mitochondrial différent, suggérant qu’une population différente est arrivée dans la région.
L’ADN mitochondrial humain moderne apparaît d’abord dans les couches contenant les outils initiaux du Paléolithique supérieur et d’autres objets, qui sont beaucoup plus diversifiés que dans les couches plus anciennes. “Cela fournit non seulement la première preuve d’anciens humains modernes sur le site, mais suggère également qu’ils ont peut-être apporté de nouvelles technologies dans la région avec eux”, explique Zavala.
Les scientifiques ont étudié l’ADN animal et identifié deux périodes où des changements se sont produits dans les populations animales et hominines. Le premier, il y a environ 190 000 ans, a coïncidé avec le passage de conditions relativement chaudes (interglaciaires) à un climat relativement froid (glaciaire), lorsque les populations d’hyènes et d’ours ont changé et que les Néandertaliens sont apparus pour la première fois dans la grotte. Le deuxième changement majeur s’est produit il y a entre 130 000 et 100 000 ans, avec un changement de climat de conditions relativement froides à relativement chaudes. Pendant cette période, les Denisoviens étaient absents et les populations animales ont à nouveau changé.
“Je pense que nos collègues russes qui fouillent ce site étonnant ont établi les normes pour de nombreuses futures fouilles archéologiques avec leur collecte minutieuse de nombreux échantillons de chaque couche archéologique pour analyse ADN”, a déclaré Svante Pääbo qui a lancé l’étude avec l’équipe russe. “Être capable de générer des données génétiques aussi denses à partir d’un site archéologique est comme un rêve devenu réalité, et ce ne sont que les débuts”, déclare Matthias Meyer, auteur principal de l’étude. “Il y a tellement d’informations cachées dans les sédiments – cela nous occupera, ainsi que de nombreux autres généticiens, toute une vie.”
