Obtention de l’ADN néandertal des sédiments d’Atapuerca sans besoin de fossiles

2021/04/15 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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La Galerie des États n'est pas très connue, mais c'est une grotte singulière. Il a été appelé grâce aux énormes stalagmites qui y ont été créés pendant un million d'années. Cette grotte a été utilisée par les néandertaliens. À l'époque, la galerie avait un accès direct de l'extérieur, mais ensuite elle couvrait l'entrée et la grotte était complètement isolée. Quand le Homo sapiens arriva à Atapuerca, on ne pouvait pas entrer dans la grotte. Depuis lors, le gisement a été totalement isolé, maintenant stable la température et l'humidité, protégé de l'atmosphère.

La Galerie des États a reçu le nom de grandes stalactites qui ont émergé de gouttes à gouttes et de milliers d'années. Ed. Javier Trueba. Madrid Scientific Films

Maintenant, en analysant uniquement les sédiments du gisement, les chercheurs ont obtenu l'ADN néandertal sans besoin d'os. On pense qu'il peut être un ADN expulsé par selles, urine et autres fluides corporels. Ainsi, ils ont trouvé l'ADN de plusieurs néandertaliens. Le plus grand est un homme qui a vécu il ya 110.000 ans. En comparant cet ADN avec les données d'autres néandertaliens européens, l'équipe de Juan Luis Arsuaga a précisé qu'il pourrait appartenir à une lignée de néandertaliens ramifiés depuis la ligne principale de néandertaliens il y a 135.000 ans. En raison des datations, on croit que cette bifurcation se produirait au début de la période chaude entre les deux dernières glaciations, lorsque le climat changeait.

Mais des pistes d'ADN plus récentes, de quatre femmes entre 80.000 et 105.000, ont également été trouvées. Ils croient qu'ils appartenaient à la lignée des néandertaliens classiques, une autre lignée néandertalienne ramifiée il y a 105.000 ans. En fait, les néandertaliens classiques ont changé le climat et se sont ramifiés au début de la dernière glaciation.

Outil pour compléter l'histoire phylogénétique de l'être humain

Le chercheur de l'équipe d'Arsuaga, Asier Gomez Oliexistence, considère historique la nouvelle recherche. Non seulement parce que méthodologiquement il permet d'obtenir et séquencer l'ADN humain sans aucun fossile, mais parce qu'il permet de compléter l'histoire phylogénétique des néandertaliens. « Dans la main des données, nous avons précisé qu’il y avait deux moments où les lignées néandertaliennes se sont diversifiées. Il y a 135.000 ans, il y a eu une diversification. Plus tard, la plupart de cette diversification a disparu, d'où une ligne a été maintenue. Et de cette ligne, il y a 105.000 ans, il y a eu une nouvelle diversification. À Atapuerca, nous avons trouvé un individu de la première diversification et quatre de la deuxième diversification », explique Gómez. Et avec émotion a ajouté: « Les fossiles humains sont généralement très rares. Sur un gisement, vous trouverez deux dents, un petit os sur un autre gisement… Mais ce n'est généralement pas suffisant pour compléter ce genre d'histoires. L’obtention de l’ADN des sédiments nous a permis d’acquérir plus de pièces de ce puzzle et de construire un panorama européen».

Asier Gomez Oliexistence, chercheur en rouge, qui dirige des travaux de recherche. Ed. Javier Trueba. Madrid Scientific Films

À cette époque, par rapport à l'Afrique, l'Europe était une terre étrange pour la vie humaine. Dans les moments glaciaires beaucoup de zones ont été gelées et le habitable, au sud, était très montagneux. Un des rares endroits tempérés de la péninsule ibérique sur la côte. « Au moment interglaciaire d’il y a 125.000 ans, cependant, le climat en Europe était similaire à celui actuel, tempéré et sans glace. De cette façon, les groupes pouvaient être plus dispersés et produire des microévolutions locales, créant différentes lignées. La diversification a un sens dans ce contexte, elle est corrélée d’un point de vue écologique », affirme Gómez.

Le plus grand cerveau de l'évolution humaine

“En outre, il adhère à une autre question très intéressante qui mentionne Arsuaga: les néandertaliens sont apparus il ya 200.000 ans, mais les néandertaliens avec plus de cerveau ne sont que le dernier interglaciaire et les futurs néandertaliens, les néandertaliens classiques. Ils avaient plus de cerveau que nous, le plus grand cerveau de l'évolution humaine. Et après le dernier interglaciaire apparaît autre chose, aussi bien dans les sapiens que dans les néandertaliens: les enterrements commencent, authentiques sépultures individuelles. Nous ne savons pas exactement ce qui s'est passé, mais il pourrait être lié à l'augmentation du cerveau. Dans ce nouveau travail, nous avons précisé qu’autour de cet interglaciaire, il existe une diversification des néandertaliens et qu’une seconde diversification est ensuite donnée. Pouvez-vous avoir quelque chose à voir avec l'augmentation du cerveau des néandertaliens?”. Gomez croit qu'il faudra unir les pièces du puzzle et tester ces hypothèses.

Juan Luis Arsuaga, en échantillonnages dans la Galerie des États. Ed. Javier Trueba. Madrid Scientific Films

Pour affiner l'histoire phylogénétique des néandertaliens, la méthodologie d'obtention de l'ADN humain peut être clé sans besoin de fossiles et à partir du simple sédiment. Cette méthodologie est le fruit de la collaboration de l'équipe de Juan Luis Arsuaga avec les chercheurs de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutive. Le groupe allemand Matthias Meyer a démontré dans un travail antérieur que les restes d'ADN des anciens humains peuvent être obtenus directement à partir des sédiments des grottes. Ils ont alors obtenu l'ADN mitochondrial des sédiments (informatif de la ligne de la mère). Dans le Gouffre des Os (Atapuerca) on a aussi réussi à obtenir l'ADN nucléaire, avec une séquence beaucoup plus longue et qui apporte toute l'information génétique qui est transmise par la mère et le père. Le sexe de ces êtres humains a pu être clarifié.

Cette technique ne permet pas d'obtenir des échantillons de tout gisement. L'ADN se dégrade à haute température, de sorte que seulement dans les gisements très septentrionaux on a obtenu l'ADN des anciens sédiments (Sibérie). La Galerie des États d'Atapuerca, cependant, a été totalement isolée depuis les néandertaliens jusqu'à présent, en restant stable sa température et son humidité pendant 50.000 ans. Les chercheurs ont dû creuser soigneusement la grotte, sans créer d'accès directs, même si l'arrivée a grandement entravé le travail quotidien au lieu de parcourir 18-20 mètres depuis l'entrée, traversant entre 400 et 500 mètres dans la grotte.