Indice de 400 000 ans déconcertant aux origines de l’homme: Baffling 400,000-Year-Old Clue to Human Origins


Dans un article dans la revue Nature, scientifiques, a signalé mercredi qu’ils avaient ancien ADN humain provient un fossile datant d’environ 400 000 ans, brisant le record précédent de 100 000 ans.

Le fossile, un os de la cuisse en Espagne, avait semblé auparavant beaucoup d’experts appartenant à un ancêtre de Néandertaliens. Mais son ADN raconte une histoire très différente. Il ressemble plus étroitement à ADN d’une lignée énigmatique de l’homme connu comme Denisovans. Jusqu’à présent, les Denisovans étaient connus qu’à partir de l’ADN provient des restes de 80 000 ans en Sibérie, 4 000 km à l’est où le nouvel ADN a été trouvé.

L’inadéquation entre les preuves anatomiques et génétiques a surpris les scientifiques, qui sont maintenant repenser l’évolution humaine au cours des dernières années cent mille. Il est possible, par exemple, qu’il existe de nombreuses populations humaines éteintes que les scientifiques n’ont pas encore à découvrir. Ils pourraient avoir entrecroisés, échange d’ADN. Les scientifiques espèrent que d’autres études de l’ADN humaine très ancienne précisera le mystère.

« Droit maintenant, nous avons essentiellement généré un gros point d’interrogation, », a déclaré Matthias Meyer, généticien à l’Institut Max Planck pour l’anthropologie évolutionnaire à Leipzig (Allemagne) et co-auteur de la nouvelle étude.

Fait allusion à nouvelles complexités cachées dans l’histoire humaine provenait d’un fémur de 400 000 ans trouvé dans une grotte en Espagne appelée Sima de los Huesos (« la fosse des os »en espagnol). L’équipe scientifique utilisé les nouvelles méthodes pour extraire l’ADN antique de fossile.

« Cela aurait pas possible il y a un an », a déclaré Juan Luis Arsuaga, un paléoanthropologue à l’Université Complutense de Madrid et co-auteur du livre.

Trouver ce ancien ADN humain était une avancée majeure, explique David Reich, généticien à la Harvard Medical School, qui n’était pas impliqué dans la recherche. « C’est une chose étonnante, changent le jeu », dit-il.

Depuis les années 1970, scientifiques espagnols ont mis en évidence une multitude de fossiles de la grotte datant des centaines de milliers d’années. « L’endroit est très spécial, » a déclaré le Dr Arsuaga, qui a trouvé 28 presque complet des squelettes d’humains au cours des trois dernières décennies des fouilles.

Se fondant sur l’anatomie des fossiles, Dr Arsuaga a affirmé qu’ils appartenaient à des ancêtres des Néandertaliens, qui a vécu en Asie et en Europe occidentale d’environ 200 000 à 30 000 ans.

Lorsque Dr Meyer et ses collègues ont percé dans le fémur, ils ont trouvé l’ADN humain antique à l’intérieur, tout comme ils l’avaient espéré.

« Notre espoir était qu’il serait un homme de Neandertal très tôt, » a déclaré le Dr Meyer.

Mais l’ADN ne correspond pas à celle des Néandertaliens. Dr Meyer puis comparé à l’ADN de la Denisovans, l’ancienne lignée humaine que lui et ses collègues ont découvert en Sibérie en 2010. Il a été choqué de découvrir qu’il était similaire.

« Tout le monde avait du mal y croire au début, » a déclaré le Dr Meyer. « Donc, nous avons généré de plus en plus de données pour clouer en bas. »

La recherche supplémentaire a confirmé que l’ADN appartenait sur la branche Denisovan de l’arbre de la famille humaine.

Le nouveau verdict est difficile à concilier avec l’image de l’évolution humaine qui a été basée sur les fossiles et ADN ancien. Denisovans étaient soupçonnés d’être limitée à l’Asie, et ils ne étaient pas pensés à regarder si Neandertal-comme.

Basé sur l’ADN ancien découvert antérieurement et preuves fossiles, scientifiques ont généralement convenu que les ancêtres directs des humains a partagé un ancêtre commun avec les Néandertaliens et les Denisovans qui vivaient près de la moitié en Afrique il y a 1 million années.

Leurs ancêtres communs séparée de la lignée des humains et quitté l’Afrique, puis diviser davantage dans les Denisovans et les Néandertaliens il y a environ 300 000 ans. La preuve suggère que les Néandertaliens dirigé à l’Ouest, vers l’Europe, et que les Denisovans déplacé est.

Les ancêtres des humains, sont restés dans le même temps, en Afrique, donnant naissance à l’Homo sapiens il y a environ 200 000 ans. Les humains puis élargi d’Afrique en Asie et en Europe il y a environ 60 000 ans. Ils entrecroisés alors non seulement avec les Néandertaliens, mais avec les Denisovans, trop. Plus tard, les Denisovans et homme de Néandertal a disparu.

« Maintenant, il faut repenser toute l’histoire, » a déclaré m. Arsuaga.

M. Arsuaga doute que Denisovans sont répartis à travers tant de l’ancien monde, de l’Espagne à la Sibérie, se faisant passer pour des Néandertaliens.

Une autre explication est que les humains de Sima de los Huesos n’étaient pas vrai homme de Néandertal, mais qu’il appartenaient aux ancêtres des Denisovans et des Néandertaliens.

Il est également possible que l’ADN nouvellement découvert était passé à Néandertaliens et Denisovans, mais finalement disparu des Néandertaliens, remplacés par d’autres variantes.

« Il eu perdu dans une seule lignée mais a fait son chemin dans l’autre, » suggère Jean-Jacques Hublin, un paléoanthropologue de Max Planck, qui n’était pas impliqué dans la recherche.

Beth Shapiro, un expert sur l’ADN ancien à l’Université de Californie, Santa Cruz, favorise une possibilité encore plus radicale : les humains de Sima de los Huesos appartenant à une autre branche de l’homme. Ils auraient pu être une espèce appelée Homo erectus, qui est née il y a environ 1,8 millions ans et s’éteignit dans les derniers cent mille années.

« Plus que nous apprenons de l’ADN extrait de ces fossiles, le plus compliqués que l’histoire devient, » a déclaré m. Shapiro.

Cette histoire compliquée a mis en lumière qu’en raison de progrès au cours des 20 dernières années lors de l’extraction d’ADN ancien.

Lorsqu’un organisme meurt, son ADN se dégrade en fragments de plus en plus petits, tout en également devenir contaminés par l’ADN d’autres espèces comme les bactéries du sol. Donc relier le fossile QU’ADN ensemble est un peu comme assembler un puzzle créé par un sadique.

En 1997, Svante Paabo de l’Institut Max Planck et ses collègues, qui avait mis au point les techniques d’extraction des fragments d’ADN, a publié un extrait de l’ADN d’un fossile Néandertalien qui remontent à environ 40 000 ans. Ils et autres scientifiques puis construits sur ce succès en recherchant les morceaux d’ADN provenant d’autres Néandertaliens.

En 2006, une équipe de chercheurs français et belges a obtenu un fragment d’ADN de Neandertal datant 100 000 ans, qui était jusqu’à présent détenait le record pour le plus ancien jamais trouvé l’ADN humain.

Pendant ce temps, à l’aide de méthodes améliorées, m. Paabo, Dr Meyer et leurs collègues assemblé un brouillon de tout le génome de Neandertal en 2010.

Cette découverte faire la lumière sur comment les Néandertaliens et les ancêtres des humains partagées d’un ancêtre commun des centaines de milliers d’années. Elle a aussi révélé que les Néandertaliens et les humains entrecroisés il y a environ 50 000 ans.

Vers la même époque que cette découverte, les collaborateurs russes envoyés le Max Planck équipe fossiles de 80 000 ans qu’ils avaient trouvé dans une grotte de Sibérie, appelée Denisova. Lorsque les scientifiques allemands ont séquencé le génome entier de l’os de doigt d’une jeune fille, il s’est avéré pour être ni humaine ni Néandertalien, mais d’une lignée de séparer, dont m. Paabo et ses collègues nommé Denisovans.

Dr Meyer a bon espoir que lui et ses collègues seront en mesure d’obtenir plus d’ADN du fossile espagnol, ainsi que d’autres fossiles du site, pour aider à résoudre le puzzle, qu’ils ont maintenant tombé. « Il est extrêmement difficile de donner un sens », a déclaré le Dr Meyer. « Nous sommes toujours un peu perdus ici. »

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Une version de cet article s’affiche en caractères sur 5 décembre 2013, à la page A10 de New York edition , avec le titre : déroutant indice de 400 000 ans aux origines de l’homme.

 

 

In a paper in the journal Nature, scientists reported Wednesday that they had retrieved ancient human DNA from a fossil dating back about 400,000 years, shattering the previous record of 100,000 years.

The fossil, a thigh bone found in Spain, had previously seemed to many experts to belong to a forerunner of Neanderthals. But its DNA tells a very different story. It most closely resembles DNA from an enigmatic lineage of humans known as Denisovans. Until now, Denisovans were known only from DNA retrieved from 80,000-year-old remains in Siberia, 4,000 miles east of where the new DNA was found.

The mismatch between the anatomical and genetic evidence surprised the scientists, who are now rethinking human evolution over the past few hundred thousand years. It is possible, for example, that there are many extinct human populations that scientists have yet to discover. They might have interbred, swapping DNA. Scientists hope that further studies of extremely ancient human DNA will clarify the mystery.

“Right now, we’ve basically generated a big question mark,” said Matthias Meyer, a geneticist at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany, and a co-author of the new study.

Hints at new hidden complexities in the human story came from a 400,000-year-old femur found in a cave in Spain called Sima de los Huesos (“the pit of bones” in Spanish). The scientific team used new methods to extract the ancient DNA from the fossil.

“This would not have been possible even a year ago,” said Juan Luis Arsuaga, a paleoanthropologist at Universidad Complutense de Madrid and a co-author of the paper.

Finding such ancient human DNA was a major advance, said David Reich, a geneticist at Harvard Medical School who was not involved in the research. “That’s an amazing, game-changing thing,” he said.

Since the 1970s, Spanish scientists have brought out a wealth of fossils from the cave dating back hundreds of thousands of years. “The place is very special,” said Dr. Arsuaga, who has found 28 nearly complete skeletons of humans during three decades of excavations.

Based on the anatomy of the fossils, Dr. Arsuaga has argued that they belonged to ancestors of Neanderthals, which lived in western Asia and Europe from about 200,000 to 30,000 years ago.

When Dr. Meyer and his colleagues drilled into the femur, they found ancient human DNA inside, just as they had hoped.

“Our expectation was that it would be a very early Neanderthal,” Dr. Meyer said.

But the DNA did not match that of Neanderthals. Dr. Meyer then compared it to the DNA of the Denisovans, the ancient human lineage that he and his colleagues had discovered in Siberia in 2010. He was shocked to find that it was similar.

“Everybody had a hard time believing it at first,” Dr. Meyer said. “So we generated more and more data to nail it down.”

The extra research confirmed that the DNA belonged on the Denisovan branch of the human family tree.

The new finding is hard to reconcile with the picture of human evolution that has been emerging based on fossils and ancient DNA. Denisovans were believed to be limited to East Asia, and they were not thought to look so Neanderthal-like.

Based on previously discovered ancient DNA and fossil evidence, scientists generally agreed that humans’ direct ancestors shared a common ancestor with Neanderthals and Denisovans that lived about half a million years ago in Africa.

Their shared ancestors split off from humans’ lineage and left Africa, then split further into the Denisovans and Neanderthals about 300,000 years ago. The evidence suggested that Neanderthals headed west, toward Europe, and that the Denisovans moved east.

Humans’ ancestors, meanwhile, stayed in Africa, giving rise to Homo sapiens about 200,000 years ago. Humans then expanded from Africa into Asia and Europe about 60,000 years ago. They then interbred not only with Neanderthals, but with Denisovans, too. Later, both the Denisovans and Neanderthals became extinct.

“Now we have to rethink the whole story,” Dr. Arsuaga said.

Dr. Arsuaga doubts that Denisovans were spread out across so much of the Old World, from Spain to Siberia, masquerading as Neanderthals.

One alternative explanation is that the humans of Sima de los Huesos were not true Neanderthals, but belonged to the ancestors of both Denisovans and Neanderthals.

It is also possible that the newly discovered DNA was passed to both Neanderthals and Denisovans, but eventually disappeared from Neanderthals, replaced by other variants.

“It got lost in one lineage but made its way in the other,” suggested Jean-Jacques Hublin, a Max Planck paleoanthropologist who was not involved in the research.

Beth Shapiro, an expert on ancient DNA at the University of California, Santa Cruz, favors an even more radical possibility: that the humans of Sima de los Huesos belong to yet another branch of humans. They might have been a species called Homo erectus, which originated about 1.8 million years ago and became extinct within the last few hundred thousand years.

“The more we learn from the DNA extracted from these fossils, the more complicated the story becomes,” Dr. Shapiro said.

This complicated story has come to light only because of advances over the past 20 years in retrieving ancient DNA.

When an organism dies, its DNA breaks down into smaller and smaller fragments, while also becoming contaminated with the DNA of other species like soil bacteria. So piecing the fossil DNA together is a bit like putting together a jigsaw puzzle created by a sadist.

In 1997, Svante Paabo of the Max Planck Institute and his colleagues, who had pioneered the techniques for retrieving DNA fragments, published a snippet of DNA from a Neanderthal fossil dating back about 40,000 years. They and other scientists then built on this success by searching for bits of DNA from other Neanderthals.

In 2006, a team of French and Belgian researchers obtained a fragment of Neanderthal DNA dating back 100,000 years, which until now held the record for the oldest human DNA ever found.

Meanwhile, using improved methods, Dr. Paabo, Dr. Meyer and their colleagues assembled a rough draft of the entire Neanderthal genome in 2010.

That discovery shed light on how Neanderthals and humans’ ancestors split from a common ancestor hundreds of thousands of years ago. It also revealed that Neanderthals and humans interbred about 50,000 years ago.

Around the same time as that discovery, Russian collaborators sent the Max Planck team 80,000-year-old fossils they had found in a cave in Siberia called Denisova. When the German scientists sequenced the entire genome from the finger bone of a girl, it turned out to be neither human nor Neanderthal, but from a separate lineage, which Dr. Paabo and his colleagues named Denisovans.

Dr. Meyer is hopeful that he and his colleagues will be able to get more DNA from the Spanish fossil, as well as other fossils from the site, to help solve the puzzle they have now stumbled across. “It’s extremely hard to make sense of,” Dr. Meyer said. “We still are a bit lost here.”

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A version of this article appears in print on December 5, 2013, on page A10 of the New York edition with the headline: Baffling 400,000-Year-Old Clue to Human Origins.

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