L’ADN nucléaire de Néandertal récupéré à partir de sédiments aide à débloquer l’histoire humaine ancienne –

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  • Le domaine de l’ADN ancien a révélé des aspects importants de notre passé évolutif, y compris nos relations avec nos lointains cousins, Denisovans et Néandertaliens. Ces études se sont appuyées sur l’ADN des os et des dents, qui stockent l’ADN et le protègent de l’environnement. Mais ces restes squelettiques sont extrêmement rares, laissant de grandes parties de l’histoire humaine inaccessibles à l’analyse génétique.

    Pour combler ces lacunes, des chercheurs de l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutive ont développé de nouvelles méthodes pour enrichir et analyser l’ADN nucléaire humain à partir de sédiments, qui sont abondants dans presque tous les sites archéologiques. Jusqu’à présent, seul l’ADN mitochondrial a été récupéré à partir de sédiments archéologiques, mais cela n’a qu’une valeur limitée pour l’étude des relations entre les populations. L’avènement des analyses d’ADN nucléaire des sédiments offre de nouvelles opportunités pour enquêter sur le passé humain profond.

    Les sédiments peuvent contenir du matériel génétique d’autres mammifères

    Lors de l’extraction de l’ADN humain ancien des sédiments, les scientifiques ont dû faire attention à éviter la quantité considérable d’ADN provenant d’autres mammifères, tels que les ours et les hyènes. «Il y a beaucoup d’endroits dans le génome humain qui sont très similaires à l’ADN d’un ours, par exemple», a déclaré Benjamin Vernot, le premier auteur de l’étude. Les chercheurs ont spécifiquement ciblé les régions du génome où ils pouvaient être sûrs d’isoler uniquement l’ADN humain, et ils ont également conçu des méthodes pour mesurer leur succès dans l’élimination de l’ADN non humain. “Nous voulions être sûrs que nous ne regardions pas accidentellement des espèces inconnues d’hyène”, a déclaré Vernot.

    Les scientifiques ont appliqué leurs techniques pour étudier plus de 150 échantillons de sédiments provenant de trois grottes. Dans deux d’entre eux – les grottes de Chagyrskaya et de Denisova dans les montagnes de l’Altaï au sud de la Sibérie – des études antérieures avaient analysé l’ADN des os. Les auteurs ont donc pu comparer l’ADN des sédiments à l’ADN des os. «Les techniques que nous avons développées sont très nouvelles et nous voulions pouvoir les tester dans des endroits où nous savions à quoi nous attendre», a déclaré Matthias Meyer, l’auteur principal de l’étude. Les chercheurs ont découvert que l’ADN des sédiments était le plus étroitement lié aux génomes extraits des os de ces sites, ce qui leur a donné confiance dans la robustesse de leurs méthodes.

    ADN nucléaire récupéré dans les dépôts de grottes du nord de l’Espagne

    Des fouilles sur le troisième site, Galería de las Estatuas dans le nord de l’Espagne, dirigées par Juan Luís Arsuaga de l’Universidad Complutense de Madrid, avaient mis au jour des outils en pierre couvrant une période comprise entre 70 et 115 mille ans. Mais un seul os d’orteil de Néandertal avait été trouvé, et il était trop petit pour un échantillon d’ADN. “Il n’y avait aucun moyen d’étudier la génétique des Néandertaliens qui vivaient à Estatuas”, a déclaré Asier Gómez-Olivencia, un scientifique de l’équipe Estatuas de l’Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea. L’ADN nucléaire extrait des sédiments a révélé que non pas une, mais deux populations de Néandertal avaient vécu dans la grotte, le groupe d’origine étant remplacé par un groupe plus récent il y a environ 100 mille ans.

    Lorsque les scientifiques ont comparé l’ADN des sédiments à d’autres échantillons de squelette, ils ont remarqué une tendance frappante – il semblait y avoir eu deux «radiations» de Néandertalien, la population plus âgée d’Estatuas provenant d’un rayonnement et la population plus jeune d’un deuxième événement. “Nous nous sommes demandé si ces radiations, ainsi que le remplacement de la population à Estatuas, auraient pu être liées aux changements climatiques ou aux changements de morphologie néandertalienne survenus à cette période – bien que nous ayons besoin de plus de données pour être sûrs”, a déclaré Juan Luís Arsuaga.

    De nouvelles perspectives sur le passé humain profond

    Même pour les sites où des études ont déjà analysé l’ADN des os, il est possible de glaner de nouvelles informations à partir des sédiments. À la grotte de Chagyrskaya, des études archéologiques antérieures avaient suggéré que les occupants de Néandertal appartenaient à une seule population et n’y vivaient que pendant une courte période. Mais comme les travaux antérieurs n’avaient récupéré qu’un seul génome de l’un des os trouvés sur le site, il n’y avait aucun moyen de dire s’il était représentatif de l’ensemble de la population qui vivait autour de la grotte de Chagyrskaya. L’ADN des sédiments a pu confirmer cette hypothèse. “Nous avons prélevé des échantillons de sédiments dans toute la stratigraphie, et ils ressemblaient tous à l’ADN de l’os, même si l’ADN des sédiments provenait de plusieurs individus”, a déclaré Kseniya Kolobova de l’Institut d’archéologie et d’ethnographie de l’Académie russe des sciences l’archéologue principal de la grotte Chagyrskaya.

    “L’aube de l’analyse de l’ADN nucléaire des sédiments étend massivement l’éventail des options pour démêler l’histoire évolutive des anciens humains”, a déclaré Vernot. En libérant le domaine de l’ADN ancien des contraintes liées à la recherche de restes humains et en augmentant le nombre de sites potentiellement propices à l’enquête, «nous pouvons maintenant étudier l’ADN de beaucoup plus de populations humaines et de beaucoup plus d’endroits, qu’on ne le pensait auparavant », a déclaré Meyer.

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