Une nouvelle étude utilise des preuves de protéines préservées dans l’émail des dents anciennes pour montrer que les échanges génétiques entre les premières espèces humaines étaient beaucoup plus fréquents qu’on ne le pensait auparavant. Homo erectus, qui vivait en Asie de l'Est, pourrait avoir indirectement transmis du matériel génétique aux populations actuelles d'Asie du Sud-Est et d'Océanie en se croisant avec les Dénisoviens.
Pendant une grande partie du XXe siècle, les origines humaines ont souvent été comparées à un « arbre évolutif » bien ramifié : chacun de nos plus proches parents était une branche indépendante, et finalement seul Homo sapiens, apparu en Afrique, est devenu « l’épine dorsale » qui continue à ce jour, remplaçant tous les types humains plus anciens après avoir quitté l’Afrique. Dans le passé, les humains anciens tels que les Néandertaliens et les Homo erectus étaient souvent considérés comme des « impasses évolutionnistes » et étaient considérés comme n’ayant laissé aucun descendant parmi les humains modernes. Cependant, trente ans après que l'auteur a quitté l'université, cette « théorie du remplacement soigné » a été complètement renversée face à de nouvelles preuves issues de la biologie moléculaire et de la paléogénétique.
Un article publié cette semaine dans Nature par l’équipe du paléogénéticien Fu Qiaomei de l’Académie chinoise des sciences remet en question une fois de plus ce récit d’évolution linéaire. L’équipe de recherche a extrait d’anciennes protéines des dents fossiles d’Homo erectus il y a environ 400 000 ans et a obtenu des informations biologiques efficaces qui peuvent encore être utilisées lorsque l’ADN a été complètement dégradé, ce qui était presque inimaginable il y a dix ans. Ces spécimens dentaires proviennent de trois endroits en Chine : Zhoukoudian (le célèbre site de « l'Homme de Pékin »), Hexian et Sunjiadong, et on pense qu'ils appartiennent tous à des individus d'Homo erectus.
L'Homo erectus est largement considéré comme le premier membre de la famille des hominidés à quitter l'Afrique. Les preuves montrent que cette espèce a migré en Eurasie il y a près de deux millions d’années, ce qui en fait l’un des ancêtres humains les plus géographiquement répartis à ce jour. De nouvelles recherches utilisent des « empreintes digitales » protéiques pour suggérer qu'un échange génétique s'est produit entre Homo erectus et Dénisoviens en Asie de l'Est il y a environ 400 000 ans, très probablement par hybridation. Une analyse plus approfondie a montré que certaines traces de cette contribution génétique peuvent encore être détectées aujourd'hui dans les génomes des populations des Philippines, de Papouasie-Nouvelle-Guinée et plus largement de l'Asie du Sud-Est.
Le matériau clé sur lequel repose la recherche est la protéine de l’émail. L'émail des dents est le tissu le plus dur du corps humain et les protéines qu'il contient peuvent encore être partiellement préservées sur une très longue période de temps, même si l'ADN a longtemps été dégradé au point de ne plus pouvoir être extrait. L’équipe a découvert la même variante d’acide aminé jusqu’alors inconnue dans six échantillons de dents – un marqueur moléculaire très petit mais stable qui modifie une seule « lettre » dans la séquence protéique et n’est jamais apparu chez aucun autre humain ou groupe vivant ancien connu. Cette variante unique regroupe ces individus d'Homo erectus en Asie de l'Est en un groupe clairement indépendant et fournit également des preuves moléculaires solides pour le débat de longue date sur la question de savoir si l'Homo erectus est l'Homo erectus en Hexian.
En plus de cette « signature unique », une deuxième variante d’acide aminé apparaît dans la protéine de l’émail qui n’est pas propre à l’Homo erectus. L'étude a révélé que la même variante existe également dans le matériel de Denisovan provenant de la grotte de Denisovan en Sibérie. Cet ancien groupe est considéré comme une « branche mystérieuse des anciens humains » différente de l'Homo sapiens. La répartition des variantes génétiques correspondantes dans les populations modernes montre désormais des différences régionales évidentes : la fréquence de détection dans la population philippine est d'environ 21 %, tandis que dans la population indienne, elle est d'environ 1 %, ce qui est tout à fait conforme aux attentes des chercheurs basées sur la répartition des composants génétiques de Denisovan.
Sur la base de ces données, l'équipe de recherche estime que l'explication la plus raisonnable est que le groupe Homo erectus d'Asie de l'Est a transmis cette variante aux Dénisoviens par croisement ; Ensuite, les Dénisoviens porteurs de la variante ont eu des échanges génétiques avec les ancêtres des humains modernes dans une période ultérieure et l'ont « introduit » dans le pool génétique de populations apparentées en Asie du Sud-Est et en Océanie. Cette transmission inter-espèces de matériel génétique est appelée « introgression » en biologie évolutive, ce qui reflète le fait que les frontières entre les espèces ne sont pas absolument fermées au cours du long processus d'évolution. Autrefois considérée comme une « impasse », la lignée de l’Homo erectus semble désormais avoir laissé un « indice » moléculaire petit mais identifiable de manière fiable dans le génome humain moderne, reliant une dent de « l’homme de Pékin » aux populations asiatiques des centaines de milliers d’années plus tard.
L’importance de ces recherches va bien au-delà de la confirmation de l’origine d’un variant spécifique ou de l’identification de fragments génétiques dans certaines populations. Sa révélation la plus importante est que le métissage entre les anciens humains n’est pas une exception rare mais la norme. Les études génomiques de ces dernières années ont montré des preuves de mélange dans presque toutes les grandes lignées humaines anciennes pour lesquelles nous disposons de données génomiques. Les humains modernes en dehors de l’Afrique portent généralement environ 2 % d’ADN néandertalien, tandis que les Papous et les Aborigènes d’Australie ont un contenu génétique supplémentaire de 2 % à 5 % de Dénisovien.
Dans les génomes des populations d'Afrique de l'Ouest, les scientifiques ont également découvert des signaux génétiques anciens qui ne peuvent être classés, et qui proviendraient de «populations anciennes inconnues» qui n'ont pas été clairement identifiées par des fossiles. Les dernières recherches sur les protéines renforcent encore une autre conclusion : les Dénisoviens eux-mêmes ont également reçu un flux génétique de lignées plus anciennes et plus « déviées » qu'eux, très probablement d'Homo erectus ou de groupes étroitement apparentés. Une revue publiée dans l'« American Journal of Physical Anthropology » en 2019 a révélé qu'au moins trois événements d'introgression génétique « de type Denisovan » différents se sont produits chez les ancêtres des populations d'Asie du Sud-Est et d'Océanie, dont certains se sont produits il y a même près de 20 000 ans, et la période de temps est beaucoup plus longue qu'on ne le pensait auparavant.
Ces preuves accumulées dressent un tableau très différent d’un arbre évolutif « bien ramifié », et ressemble davantage à un réseau génétique qui a été continuellement entrelacé au fil du temps. Notre génome actuel n’est pas une « pure lignée » qui s’étend dans une direction depuis l’Afrique et n’a jamais été interrompue, mais une mosaïque « assemblée » par de multiples groupes humains anciens. Chaque groupe a formé des adaptations uniques dans leurs environnements régionaux respectifs, puis a « apporté » des variantes avantageuses aux générations ultérieures au cours du processus d'hybridation. Par exemple, certaines variantes dérivées de Denisovan dans le génome papou sont associées à la régulation de la fonction immunitaire et seraient potentiellement impliquées dans la façon dont elles répondent à des agents pathogènes spécifiques.
Quant à la variante dérivée de l'Homo erectus identifiée cette fois, sa signification fonctionnelle spécifique n'est actuellement pas claire, et cette question doit encore être répondue par des recherches ultérieures. Cependant, à en juger par les multiples variantes propagées par introgression génétique dans le passé, elles sont souvent liées à l'adaptation à de nouveaux environnements, telles que la tolérance à haute altitude, la défense immunitaire et même les caractéristiques cutanées et métaboliques. Par conséquent, la communauté scientifique spécule que la raison pour laquelle cette variante d'Homo erectus a été préservée dans les générations ultérieures n'est probablement pas sans « rôle » biologique, mais est d'une manière ou d'une autre impliquée dans le processus d'adaptation humaine à l'environnement local.
Ce qui est encore plus fascinant, c'est que ces travaux fournissent de nouveaux indices et outils pour ces « personnes fantômes » que nous n'avons pas encore pu étudier directement. Des preuves fossiles montrent qu'Homo erectus a peut-être survécu en Indonésie jusqu'à il y a environ 100 000 ans ; les « hobbits » de Flores, Homo floresiensis, existaient encore à l'arrivée des humains modernes ; et Homo Luzon sur l'île de Luzon est une autre lignée humaine indépendante. Jusqu’à présent, aucun de ces groupes n’a laissé d’ADN disponible pour analyse, et même avant cette étude, aucune information à leur sujet au niveau moléculaire n’était disponible.
Ces populations insulaires ont-elles également, dans une certaine mesure, été « absorbées » par les populations humaines modernes arrivées plus tard, devenant des composants extrêmement faibles, voire irrésolus, des génomes actuels ? Dans le passé, les scientifiques avaient du mal à identifier ces minuscules signaux dans des contextes génétiques complexes en raison d’outils analytiques relativement rudimentaires. Aujourd'hui, la méthode « protéomique » consistant à extraire des protéines anciennes de l'émail des dents et à effectuer des comparaisons de haute précision montre que si des informations fiables peuvent être obtenues avec succès à partir de spécimens d'Homo erectus il y a 400 000 ans, l'application de la même technologie aux matériaux dentaires d'Homo Flores ou d'Homo Luzon pourrait à l'avenir révéler s'ils ont laissé ne serait-ce qu'un minuscule « écho » génétique pour l'homme moderne.
Dans la littérature scientifique, l’évolution humaine a depuis longtemps cessé d’être simplement assimilée à « un arbre ». Une métaphore plus appropriée pourrait être celle d'une « rivière tissée » : de nombreux affluents coulent parfois en parallèle, parfois séparés, se divisant et convergeant constamment les uns avec les autres au cours d'une longue période géologique, échangeant des « flux d'eau » entre eux. La dernière étude sur la protéine de l'émail de l'Homo erectus prouve une fois de plus que même si certaines populations humaines anciennes « disparaissent » soudainement dans les archives fossiles, elles ne sont pas complètement éteintes au sens biologique, mais continuent d'exister dans les gènes des humains d'aujourd'hui sous la forme de mémoires génétiques fragmentées.