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jeudi 2 juillet 2015

Numérisation des fossiles vs ADN ancien

J'ai passé une partie de mon après-midi d'hier, 1er juillet, dans l'amphithéâtre de la galerie d'anatomie comparée et de paléontologie du Muséum national d'histoire naturelle. Le lieu est désuet, mais Antoine Balzeau y présentait une synthèse de ses travaux en paléoanthropologie, afin d'obtenir son Habilitation à diriger les recherches, et il était question de nouvelles technologies, et d'éthique.

Je ne rapporterai pas ici la présentation d'Antoine Balzeau. Il me suffit de dire qu'il est co-responsable de la plateforme AST-RX (prononcez Asterix) au Muséum : accès scientifique à la tomographie à rayons X. Et que ses travaux reposent sur l'étude, à partir d'images numérisées obtenues par tomographie, justement, de crânes d'hominidés anciens et de grands singes. C'est l'une des étoiles montantes de l'anthropologie virtuelle : plus besoin d'étudier les fossiles directement, si l'on dispose de modèles numériques assez précis après un scanner aux rayons X (je résume, c'est quand même un peu plus compliqué que ça).

Il a ainsi étudié la structure crânienne des chimpanzés, des hommes modernes, des néandertaliens. Il s'est également intéressé à des caractères particuliers sur les quelques spécimens d'australopithèques connus. Il a aussi analysé certains aspects du crâne de l'homme de Florès, au statut si controversé (il a un article sous presse à ce sujet).

Au delà de toutes ces remarquables études (j'ai noté au passage quelques références sur lesquelles j'essaierai de revenir dans un avenir pas trop lointain), j'ai découvert une question éthique liée à ces travaux que je n'avais jamais perçue encore. C'est Jean-Jacques Hublin, de l'institut Max Planck de Leipzig, en Allemagne, membre du jury, qui l'a formulée explicitement.

Depuis quelques années, les paléogénéticiens parviennent à extraire et à analyser les séquences d'ADN contenues dans des ossements fossiles d'où l'on pensait que ce ne serait jamais possible. Pour ne donner qu'un exemple, une équipe dirigée par Eske Willerslev, du Museum d'histoire naturelle de Copenhague, au Danemark, a ces dernières semaines présenté l'ADN de l'homme de Kennewick, un américain daté de 8 500 ans, ce qu'une précédente analyse, il y a une dizaine d'années, n'avait pas réussi à faire. On peut espérer dans un avenir plus ou moins proche, séquencer l'ADN d'individus très anciens.

Or, si dans le même temps on soumet tous ces ossements anciens à des faisceaux de rayons X afin d'en obtenir des images numériques à très haute résolution, on risque de dégrader l'ADN fossile encore plus. Plus ou moins pour les mêmes raisons qu'il est déconseillé de passer trop de radios médicales. Cela compliquerait, voire rendrait impossible, la tâche des paléogénéticiens.

Il y a seulement dix ans, les conservateurs des collections paléontologiques recevaient avec beaucoup de méfiance les demandes des paléogénéticiens qui voulaient prélever quelques morceaux d'os sur les spécimens afin d'y rechercher de l'ADN. Quand on voit le trou réalisé dans le bras du Neandertal original pour la première analyse d'ADN de ce groupe humain en 1997, on les comprend. La plupart cèdent aujourd'hui plus facilement : les prélèvements sont plus restreints, et les résultats plus assurés. Ils étaient sans doute moins réticents vis-à-vis de la numérisation, qui leur laissait espérer une moindre manipulation des fossiles eux-mêmes (et donc une meilleure conservation de ceux-ci). Ils vont désormais devoir faire des choix plus difficiles.

Il n'y aura sans doute pas de solution unique retenue dans le monde entier. Mais il devient urgent de diffuser des bonnes pratiques (Jean-Jacques Hublin a mentionné la parution prochaine d'un article à ce sujet). Et de mettre tous les paléontologues, généticiens et anatomistes, autour d'une table pour qu'ils dépassent ensemble leurs points de vue particuliers.




jeudi 28 mai 2015

Australopithecus deyiremeda

Il y a, officiellement depuis ce matin, un nouvel australopithèque en Ethiopie. Il s'appelle Australopithecus deyiremeda, et est représenté par une mandibule complète (avec même quelques dents dessus), un autre fragment de mandibule, un demi-maxillaire, et une dizaine de dents très fragmentaires. Il est daté de 3,3 à 3,5 millions d'années. C'est l'équipe de Yohannes Haïle-Selassie, du Museum d'histoire naturelle de Cleveland, aux Etats-Unis, qui a retrouve ces restes, les a étudiés, et les publie ce jeudi dans Nature.

Je raconte l'essentiel dans un article que j'ai donné à L'Humanité (si, si, donné, je suis généreux), mais les lecteurs de ce blog, sans doute plus au fait de l'évolution des hominidés que le lecteur moyen de quotidien (il en faut pour tout le monde), apprécieront quelques précisions.

On connaissait jusqu'à présent deux espèces d'hominidés en Afrique de l'est un peu avant 3 millions d'années : Australopithecus afarensis (Lucy) et Kenyanthropus platyops. Un peu plus à l'ouest, au Tchad, Australopithecus bahreghazali (Abel). Mais quoiqu'ils ne l'écrivent pas, la plupart des spécialistes sont convaincus que ce dernier est en fait une forme très proche d'afarensis. Quant à platyops, les déformations du crâne retenu comme holotype laissent aussi planer le doute quant à son existence réelle en tant qu'espèce séparée.

Australopithecus deyiremeda vient donc compléter ce tableau. Ce serait une forme "robuste", donc plus proche de la lignée qui mène aux Homo, mais aussi aux Paranthropus. Les ressemblances entre ces deux genres ne résulteraient donc pas d'une convergence évolutive, ni d'une évolution postérieure à 3 millions d'années (et là, les ancêtres putatifs ne manquent pas). Elles seraient enracinées chez un ancêtre commun beaucoup plus ancien.

En Afrique du Sud, Ron Clarke est à la fois satisfait et très agacé. Satisfait car l'existence de deyiremeda, à côté d'afarensis confirme ce qu'il affirme depuis bientôt 30 ans : en Afrique du sud, à côté d'Australopithecus africanus, gracile, il y a une forme plus robuste, Australopithecus prometheus. Très agacé, parce que Yohannes Haile-Selassie et ses collègues ne mentionnent pas ses travaux dans leur article.

Il fait remarquer aussi que le pied de 3,4 millions d'années présenté en 2012 par le même Haile-Selassie a des caractéristiques proches d'un autre pied daté de 3,67 millions d'années que lui-même avait publié en 1995 avec Philip Tobias. En, particulier un gros orteil divergent, comme Ardipithecus ramidus. Et qu'à l'époque, cela leur avait valu des commentaires fort désagréables, sur lesquels les auteurs ne sont jamais revenus.

On en saura certainement plus quand Ron Clarke aura publié Little Foot, un spécimen très complet qu'il dégage péniblement depuis 20 ans de la roche très dure dans laquelle il est fossilisé. Cette publication est annoncée d'ici la fin de l'année. Les travaux de José Braga, de l'université Paul Sabatier à Toulouse, en Afrique du sud également, devraient aussi apporter des informations précieuses, notamment sur l'origine des paranthropes. Là encore, il faudra attendre un peu.

Pour résumer, on aurait donc en Afrique il y a 3,5 millions d'années deux lignées d'hominidés. D'une part les graciles (afarensis, africanus, bahrelghazali, peut-être platyops). D'autre part les robustes (deyiremeda, prometheus). Des seconds, seraient sortis les Homo et les Paranthropus, entre 3 et 2,5 millions d'années.

On attend évidemment avec grand intérêt des comparaisons plus complètes entre les fossiles classés dans toutes ces espèces. Comme me l'a fait remarquer José Braga, rien qu'avec les fossiles présentés pour deyiremeda, des analyses plus poussées que celles présentées par Nature auraient pu être réalisées, en utilisant des reconstitutions 3D.

On peut aussi, avec John Hawks, de l'université Wisconsin-Madison, aux Etats-Unis, s'interroger sur la pertinence de créer une nouvelle espèce à partir de fossiles si fragmentaires. Et sur le fait de fonder, encore et toujours, la définition des espèces sur les dents. Pourquoi ne pas l'avoir fait à partir du pied trouvé dans les mêmes terrains? Ou ne pas l'avoir fait du tout? Mais là, on connaît la réponse : l'écho médiatique aurait été bien moindre.






jeudi 21 mai 2015

Les plus anciens outils

J'ai rédigé un petit article publié ce matin par le quotidien L'Humanité à propos des plus anciens outils découverts par Sonia Harmand, du CNRS à Nanterre et de l'université Stony Brook, aux Etats-Unis. Il s'agit d'un débitage d'éclats sur des roches volcaniques, daté de 3,3 millions d'années, au Kenya. C'est un travail remarquable. Je reviens ici sur un point que je n'ai pas développés dans mon article.

Plusieurs commentateurs ont évoqué le fait que la découverte de Lomekwi confirmerait la découverte de "marques de découpe" sur des os par Shannon McPherron de l'Institut Max Planck de Leipzig, en Allemagne, et ses collègues (publiée en 2010 dans Nature). Ces marques sont datées de 3,39 millions d'années sur des os du site de Dikika, en Ethiopie.

En fait, m'ont fait remarquer Sonia Harmand, ainsi que Jean-Renaud Boisserie du CNRS à Poitiers, que j'ai également interrogé, c'est loin d'être le cas. Pour au moins trois raisons.

La première est la distance qui sépare Dikika de Lomekwi, 1 500 kilomètres environ. Ce n'est pas parce qu'un groupe d'hominidé a fabriqué des outils à peu près à la même époque dans une autre région que tous les hominidés faisaient de même. Selon Jean-Renaud Boisserie, si personne n'a encore trouvé d'outils en Ethiopie pour cette période, ce n'est pas faute d'avoir cherché.

La taille de la pierre n'était pas une activité universelle chez les hominidés de l'époque. On peut comparer la situation à celle des chimpanzés aujourd'hui. Certains groupes cassent des noix en les posant sur une pierre plate et en tapant avec une autre pierre. D'autres, dans des conditions écologiques identiques, ne le font pas mais éventuellement ont d'autres pratiques "outillées"). C'est d'ailleurs un argument utilisé pour parler de "culture" chez les primates.

La seconde raison est qu'il faudrait mettre clairement en relation les marques de découpe observées avec les outils eux-mêmes. Quelles traces les tranchants des éclats de Lomekwi ont-ils éventuellement laissés sur des os? Cela reste à étudier. Et rien ne dit qu'ils n'étaient pas utilisés en lien avec une alimentation végétale.

La troisième raison est, encore plus simplement, que ces marques de découpe n'en seraient peut-être pas. L'interprétation de traces aussi ténues est difficile. Même Tim White, de l'université de Berkeley, qui a publié de telles marques de 2,5 millions d'années sur le site de Bouri, aussi en Ethiopie, aurait des doutes sur l'origine de ces dernières.