Le dernier ancêtre commun de l’humanité: L’ascendance de l’humanité et les arbres, Partie 2.

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Dans l’article précédent, nous avons vu que l’Ève mitochondriale et l’Adam Y vivaient il y a entre 100 000 et 300 000 ans, et n’avaient rien à voir avec leurs contreparties bibliques: ce sont les derniers ancêtres communs à toute l’humanité par une chaine ininterrompue de mères, ou de pères, respectivement. 

Nous allons maintenant tenter de dater le vrai dernier ancêtre commun à tous les humains vivants actuellement, sans nous préoccuper du sexe de nos ancêtres. La réponse est très surprenante et remet en cause nos intuitions portant sur notre généalogies et notre parenté avec le reste de l’humanité. Préparez-vous à tuer le raciste qui sommeille en vous, c’est parti!

 


Partie 2: Les derniers ancêtres communs de l’humanité

L’ancêtre commun le plus récent varie donc pour chaque emplacement de notre génome: c’est l’Ève mitochondriale pour la mitochondrie, et l’Adam Y pour le chromosome Y, mais il y a des millions d’autres morceaux du génomes indépendants les uns des autres, chacun avec son ancêtre commun le plus récent (certain partagent éventuellement le même). Ceci implique que, parmi tous les emplacements du génomes, le bout d’ADN dont l’ancêtre commun est le plus récent marque la limite maximale de l’âge de l’ancêtre commun le plus récent de l’humanité. Par exemple: Si toutes les mitochondries humaines remontent à 150 000 ans, alors on est sûr que le dernier ancêtre commun de l’humanité a au plus 150 000 ans. Mais si on découvrait par exemple que le gène MC1R avait un ancêtre commun datant de  80 000 ans, alors on pourrait rabaisser l’âge du dernier ancêtre commun de l’humanité à au plus 80 000 ans. Ce raisonnement laisse penser que les ancêtres communs à toute l’humanité sont un peu plus jeunes que les ancêtres de la plupart de leurs gènes, mais dans un même ordre de grandeur. 
 Mais c’est faux. En fait, c’est beaucoup moins!
En effet, si partager des gènes implique le partage d’ancêtres humains, l’inverse n’est pas vrai. On peut partager des ancêtres humains sans partager d’ADN.
Les arbres généalogiques humains ne se comportent pas du tout comme les arbres de gènes, et en fait, la génétique n’est de presque aucun secours pour évaluer l’âge du dernier ancêtre commun des Inuits, des Han, des Zoulous, des Fremens et des Tasmaniens. Il nous faut donc maintenant comprendre comment marche la propagation de la descendance dans un arbre généalogique.

 

Le mixeur généalogique

Combien avez-vous de parents? Deux
Combien de grands-parents? Quatre
Combien d’arrières grands-parents? Huit

à chaque génération que l’on remonte dans le temps, le nombre d’ancêtres est multiplié par deux. 10 générations en arrière vous avez 2 048 ancêtres, 20 générations en arrière 1 048 576 ancêtres, 32 générations en arrière 8 589 934 592 anc… euh une minute… Oui, quelque chose cloche, c’est plus que le nombre d’humains vivants actuellement! 32 générations humaines font approximativement 1000 ans. Il y avait il donc 8 milliards d’humains sur terre il y a 1000 ans? Non, il y en avait probablement 20 fois moins. Le problème avec ce calcul est que tôt ou tard quand on remonte une généalogie, on finit fatalement par tomber sur un mariage entre cousins!
Cette petite expérience de pensée montre que mixer la descendance commune d’une généalogie dans une population va vite, très vite même. Même si à cause des mariages entre cousins on multiplie par moins de deux le nombre de ses ancêtres à chaque générations, après une trentaine de générations, on est quasiment certain que tout le monde est cousin quelque soit la taille d’une population.   La rapidité avec laquelle l’ascendance se répand est  plutôt contre intuitive. En 2014, le gouvernement espagnol a offert une possibilité d’obtenir la nationalité espagnole à tous les juifs  descendants de juifs séfarades chassés du royaume en 1492. Il semble que l’annonce ait été faite sans trop d’étude de la question car le gouvernement a annoncé estimer à 150.000 le nombre de candidats potentiels. Or après 500 ans, ou 20 générations humaines, les 200.000 personnes exclues au 15ème siècle sont les ancêtres de l’ensemble des juifs séfarades (qui étaient ciblés par le gouvernement) mais aussi tous les autres juifs du monde (voir (1)), soit entre 13 et 18 millions de personnes. (le projet de loi demandait explicitement que les candidats soient Juifs, sans cela il faudrait rajouter quasiment toute la population d’Europe, d’Afrique du Nord et d’Amérique du Nord).

 

Épidémie mondiale de fraternité

Le seul facteur qui limite l’extension de l’ascendance commune c’est l’isolement géographique (l’isolement culturel pourrait marcher s’il était strict, mais même s’ils sont rares, il y a toujours quelques unions entres religions, castes, ou même entre espèces d’Homo).


On peut voir le problème comme une épidémie : l’ascendance se répand très vite au sein d’une population donnée, mais nécessite l’émigration d’au moins une personne pour commencer à contaminer une autre population. Dès qu’une nouvelle population est touchée, il faut un rien de temps (20 ou 30 générations au plus) pour qu’elle soit totalement contaminée. De proche en proche, l’ascendance peut ainsi se répandre sur toute la planète pour peu qu’il n’existe pas de populations totalement isolées sur des îles inaccessibles depuis des milliers d’années (2). Combien de temps faut-il pour que tous les humains vivants soient contaminés?

Épidémie de zombis ou d’ascendance, c’est un peu la même histoire: ça va vite, il vaut mieux se planquer dans des endroits isolés, mais au final, personne n’en réchappe.

On ne saura jamais la réponse exacte, car ces évènements de migrations rares et de proche en proche ne laissent pas de traces génétiques. Il faut se baser sur des estimations archéologiques de mouvements humains (notamment ceux provocant des naissances! Un détail pas très glamour est que ceux-ci sont en partie constitués par des viols, par exemple lors de guerres et invasions.) et de répartition des population, sur quelques approximations à la louche et un peu de mathématiques… et puis faire le calcul plein de fois en changeant un peu les hypothèses pour voir quelles sont les valeurs possibles.

Une équipe (Rhode & al., 2004) a tenté de simuler des planètes terre habitées par des populations humaines organisées en villes emboitées dans des pays eux-mêmes organisés en continents. Au sein des villes les unions ne sont pas contraintes, les villes d’un même pays échangent beaucoup de migrants (5%), les pays quelques migrants (0.05%), les continents peu de migrants. Les continents diffèrent en leur densité en villes et cette densité varie pour refléter les grandes tendances démographiques qui échangent un faible nombre de migrants par génération.
Une illustration du modèle de Rhode & al. (2004). Chaque carré représente un “pays”, doté de villes. La densité en villes varie entre continents.  Les flèches indiques les flux de migrations entre continents, avec nombre de migrant par génération et période historique du flux.
Et la réponse est: il y a seulement environ 3500 ans!
On peut critiquer tous ces détails et les simplifications qui y sont attachées. Certaines augmentent, d’autres réduisent l’estimation de l’âge de l’ancêtre. Cependant, l’ordre de grandeur est assez stable: en changeant les paramètres, les estimations de cet article varient entre 2000 et 3700 ans (2).  Pour finir, une conclusion subsidiaire de cette publication, déjà discuté plus formellement auparavant (Derrida & al. 2000), est qu’en remontant un peu plus dans le passé, autour de -5000 (c’est à dire il y a 7000 ans), TOUS les humains actuels partagent exactement TOUS leurs ancêtres!
Ou pour le dire autrement: tous les humains qui vivaient il y a 7000 ans et qui ont encore des descendants (environ 80% d’entre eux) sont tous les ancêtres de chaque humain vivant aujourd’hui!

On peut donc s’émerveiller avec les auteurs de cette publication:
Pour peu que l’on considère l’ascendance en terme généalogique plutôt que génétique, nos résultats suggèrent un fait remarquable: quelque soit notre langage ou la couleur de notre peau, nous partageons des ancêtres qui ont planté du riz sur les rives du Yangtze, qui ont domestiqué les chevaux des steppes Ukrainiennes, qui ont chassé des paresseux géants des forêts d’Amérique et qui ont travaillé pour bâtir la grande pyramide de Khéops.” (ma traduction de Rhode & al. (2004), voir (3) pour la version originale)
Donc (même si c’est inapproprié de faire porter des implications morales aux résultats scientifiques) : les enfants, paix, amour et ouverture aux autres.
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Notes

(1) Malgré un taux de mariage 1000 fois moins élevé entre Séfarades et Ashkénazes, qu’entre individus d’une même communauté. (Weitz 2014) Je découvre juste que ce projet de loi n’a pas fini aux oubliettes. Il semble que le gouvernement ait parié que peu des personnes pouvant réclamer un passeport Européen feraient la démarche au final. Cependant, d’après cet article du New York Time, le gouvernement n’a toujours pas réévalué ses chiffres et compte toujours 150.000 candidats potentiels, alors que 200.000 personnes avaient été exclues et que l’article de Weitz laisse peu de doute sur le nombre réel de personnes concernées. (2) Il se peut que la Tasmanie soient l’unique emplacement de la planète qui ait tiré l’âge de l’ascendance commune de l’humanité jusqu’à il y a 12 000 ans. Entre -10 000 et le 18ème siècle, il est possible qu’il n’y ait eu aucun contact entre les populations vivant sur l’île et le reste de l’humanité. Cependant, la population était petite, a été décimée par les épidémies à l’arrivée des Européens, et a été “contaminée” par l’ascendance commune lors d’unions (je ne sais pas s’il s’agissait de mariages/unions forcées/viols) avec des Européens. Donc la Tasmanie a (hélas) définitivement fini de reculer l’ascendance commune de l’humanité.
(3) la citation originale: “But to the extent that ancestry is considered in genealogical rather than genetic terms, our findings suggest a remarkable proposition: no matter the languages we speak or the colour of our skin, we share ancestors who planted rice on the banks of the Yangtze, who first domesticated horses on the steppes of the Ukraine, who hunted giant sloths in the forests of North and South America, and who laboured to build the Great Pyramid of Khufu.

Références 

  • Pourquoi tous les Juifs du monde pourraient devenir espagnol. Weitz 2014. Let My People Go (Home) to Spain: A Genealogical Model of Jewish Identities since 1492. PLoS One. 9(1): e85673. :
  • Une tentative de datation du dernier ancêtre commun à toute l’humanité. Rhode & al. 2004.
    Modelling the recent common ancestry of all living humans. Nature 431, 562-566:
Rhode & al. (2004) Modelling the recent common ancestry of all living humans. Nature, 431, 562-566.  http://www.nature.com/nature/journal/v431/n7008/full/nature02842.html
  • Une démonstration plus formelle de pourquoi tout le monde fini par avoir exactement tous les mêmes ancêtres en commun quand on remonte suffisamment loin dans le passé. Derrida & al. 2000. On the Genealogy of a Population of Biparental Individuals. Journal of Theoretical Biology 203, 303–315:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022519300910956
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La prêtresse du Soleil allemande est allée mourir au Danemark

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La célèbre tombe danoise de la “fille d’Egtved”, vieille de 3400 ans, a révélé une partie de ses secrets. Son occupante était une jeune noble immigrée… 800px-Egtvedpigen.jpg C’était il y a près de 3400 ans. Les civilisations minoenne et mycénienne s’effondraient en Crète et en Grèce, le pharaon hérétique Akhenaton et son épouse Néfertiti allaient bientôt naître en Egypte, et les tout premiers Gaulois s’apprêtaient à s’installer dans ce qui est aujourd’hui la France. Le monde n’avait alors rien à voir avec l’antiquité classique des Grecs, des Romains et des Gaulois avec laquelle nombre d’entre nous sont familiers. C’était l’âge du Bronze, et la plupart des civilisations et des peuples qui vivaient en Europe ont été oubliés ou sont très mal connus. Vers -1390 naît une fille, quelque part près de l’actuelle Forêt Noire (Allemagne). A quelle tribu appartenait-elle, on n’en a aucune idée. En fait, on ne connaissait jusqu’ici pratiquement rien sur ses origines. En revanche, on connaît le lieu de son inhumation : près d’Egtved, petite ville du sud du Danemark. C’est en 1921 que sa tombe y a été découverte, avec à l’intérieur un grand cercueil de chêne. Là gisaient les restes de la jeune fille, avec une partie de ses possessions. De son corps, il ne restait que les cheveux, les dents, les ongles, le cerveau et un peu de peau. Elle portait une petite tunique et une jupe de corde descendant jusqu’aux genoux, décorée d’une boucle de ceinture de bronze avec une spirale gravée. Elle avait des anneaux de bronze aux bras, et un anneau dans l’oreille. A sa ceinture, un peigne de corne. A ses pieds, un récipient fait d’écorce, dont l’analyse a montré qu’il contenait une sorte de bière à base de myrte des marais, d’airelles, de tilleul et de miel. On a également retrouvé les restes calcinés et quelques os d’un enfant de cinq ou six ans. Depuis, la science a fait parler ces restes. On sait par exemple que la “fille d’Egtved” a été enterrée durant l’été de l’an 1370 avant notre ère. Elle avait alors entre 16 et 18 ans. Elle était mince, mesurait 1m60, avait les cheveux blonds et assez courts (23cm), et des ongles soignés. Ses parures montrent qu’elle faisait partie de la classe dirigeante de l’époque, et sa boucle de ceinture ornée d’un symbole solaire laissent penser qu’elle pouvait être une sorte de prêtresse du dieu Soleil, révéré par les civilisations européennes de l’âge du Bronze. 92233_web.jpgUne nouvelle étude, qui vient d’être publiée dans la revue Scientific Reports, apporte de nouveaux éléments sur la “fille d’Egtved”. Grâce à des analyses de ses restes et des objets présents dans la tombe, les chercheurs de l’université de Copenhague ont pu reconstituer les déplacements de la jeune femme, et ce depuis sa naissance. En effet, certains éléments (dont les isotopes de strontium) présents dans les tissus humains permettent de connaître assez précisément le lieu où une personne a vécu à une époque donnée de sa vie. Grâce à tout cela, l’équipe a pu déterminer que la “fille d’Egtved” (de même que l’enfant incinéré) était née loin du lieu de sa sépulture : quelque part dans la Forêt Noire allemande, à 800 kilomètres de là. C’est de cette région que venaient aussi les tissus qui l’ont accompagnée dans son dernier voyage… qui n’était pas le premier. “J’ai analysé les signatures isotopiques du strontium de l’émail d’une de ses premières molaires, qui était pleinement formée lorsqu’elle avait trois ou quatre ans, et les analyses nous disent qu’elle est née et a vécu ses premières années dans une région géologiquement plus ancienne et différente de la péninsule du Jutland au Danemark“, explique Karin Margarita Frei, du musée national du Danemark, auteur principal de l’étude. En analysant également les signatures du strontium dans ses cheveux, les chercheurs ont déduit qu’elle avait effectué un long voyage peu avant sa mort. “Si l’on considère les deux dernières années de sa vie, nous pouvons voir que de 13 à 15 mois avant sa mort, elle est restée en un endroit avec une signature isotopique très similaire à celle qui caractérise la région où elle est née. Ensuite, elle est allée dans une autre région qui pourrait bien avoir été le Jutland. Après une période de 9 à 10 mois là-bas, elle est retournée dans la région dont elle était originaire, et y est restée entre 4 à 6 mois avant d’aller rejoindre Egtved, où elle devait décéder un mois plus tard,” détaille la scientifique. La laine de ses vêtements, le tissu qui la recouvrait, la peau de boeuf sur laquelle elle était étendue ont également fourni de précieux renseignements afin d’établir ce scénario. A l’âge du bronze, il y avait donc des relations proches entre l’actuel Danemark et le sud de ce qui est aujourd’hui l’Allemagne, le premier échangeant son ambre contre le bronze du second. Selon le professeur Kristian Kristiansen, de l’université de Gothenburg, ces deux régions étaient à l’âge du Bronze “deux centres dominants de pouvoir, très similaires à des royaumes. Nous avons trouvé de nombreuses connexions directes entre les deux dans les découvertes archéologiques, et je suppose que la “fille d’Egtved” était une Allemande du sud donnée en mariage à un homme du Jutland pour forger une alliance entre deux familles puissantes“, et sécuriser ainsi les routes commerciales du bronze et de l’ambre. On le voit, les études pluridisciplinaires sur des découvertes archéologiques comme la tombe de la “fille d’Egtved” permettent de déboucher sur des résultats fascinants. Mais il reste encore des points d’ombre dans l’histoire de cette jeune noble. Par exemple, on ne sait pas de quoi elle est morte. Ou encore, d’où venait l’enfant dont on a retrouvé les restes dans sa tombe : il était trop âgé pour être son fils. Etait-il son frère ? Une victime sacrificielle ? Une prochaine recherche nous apportera peut-être d’autres réponses. Crédit photos :  - Le “cercueil de chêne” (Tommy Hansen via Wikimedia Commons) - Vue de la tombe de la “fille d’Egtved” (Musée national du Danemark)     Continue reading

Adam et Ève: Les arbres et l’ascendance de l’humanité, Partie 1.

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Un thème fréquent dans les mythes originels de l’humanité est celui d’un couple primordial, parents de tous les humains vivant aujourd’hui. Ainsi on a Adam et Ève dans les trois grands monothéismes du livre, Wurugag and Waramurungundi chez les Aborigènes, Fu Xi et Nüwa en Chine, Deucalion et Pyrrha en Grèce, les enfants de Pacha Kamaq au Pérou, Kumu-Honua et Lalo-Honua en Polynésie, Ask et Embla en Scandinavie… (1)
Au cours des deux derniers siècles, la biologie a révélé les origines communes que l’humanité partage avec le reste du vivant, et l’idée d’un couple primordial crée ex-nihilo semble désormais assez exotique.
Néanmoins, ces mythes trouvent un certain écho dans des études scientifiques récentes qui tentent d’identifier et de dater “l’Ève mitochondriale“.

Qui était cette Ève mitochondriale? Quel âge a-t-elle? Quand vécurent les plus récents ancêtres communs à toute l’humanité?
Les réponses à toutes ces questions murissent dans des arbres, laissez-vous tenter : venez donc cueillir quelques fruits!

Partie 1: Adam et Ève moléculaires

La phylogénie de la mitochondrie

La mitochondrie est un petit composant de nos cellules, qui possède son ADN rien qu’à elle, indépendant de l’ADN contenu dans le noyau. 
Le noyau est sur la gauche, les mitochondries au centre, la cuisine à droite et les chiottes au bout du couloir.
La mitochondrie n’est transmise que de mère à enfant: l’ADN des mitochondries de l’enfant est une copie de l’ADN des mitochondries de la mère. Les hommes ont aussi des mitochondries, mais dans l’immense majorité des cas ils n’en transmettent pas à leur descendance. Si une femme n’a pas d’enfants, ou si elle n’a que des enfants mâles, ses mitochondries ne sont pas transmises et la version d’ADN qu’elles portaient disparait. 
Pour que les mitochondries d’une femme soit préservées au fil des générations, il faut donc une suite ininterrompues de mères et de filles. Même si la probabilité d’avoir au moins une fille peut-être élevée pour toutes les femmes, la probabilité d’avoir une fille qui aura une fille, qui aura elle même une fille, etc… diminue rapidement quand on augmente les générations. Comme illustré dans le schéma ci-dessous, en partant d’une génération donnée et en allant vers le futur, on trouve toujours un moment où il ne reste des mitochondries ne provenant que d’une seule des femmes présentes initialement.

Un arbre de coalescence des mitochondries. Après 5 générations, seules les mitochondries de la femme en noir ont encore des copies dans la population. Les autres versions de mitochondrie ont disparu parce que certaines femmes n’ont pas eu de filles. Notez que le schéma est un peu ambigu: il n’est pas clair si tous les hommes à la dernière génération sont porteurs de la lignée mitochondriale noire, cependant, comme toutes les femmes vivantes le sont, la prochaine génération ne contiendra que des mitochondries “noires” et la première femme en noir, tout en haut, deviendra en effet la porteuse de la plus récente ancêtre commun (MRCA) des mitochondries (Creative Commons, by C. Rottensteiner).

Ce que l’on appelle lÈve mitochondriale, est la plus récente femme qui soit l’ancêtre de tous les humains, vivant actuellement, par une ligne ininterrompue de femmes. (2) On l’appelle “mitochondriale” parce que cette femme était porteuse de mitochondries qui ont totalement envahi l’humanité.

Notre Ève mitochondriale n’a pas grand chose à voir avec l’Ève biblique (n’en déplaise aux clowns de “Jounal of Creation” qui se contorsionnent pour faire coller l’Ève mitochondriale et autres découvertes scientifiques avec la bible!):
  1. Premièrement, comme on peut le voir sur le schéma ci-dessus, il n’y a aucune raison de penser que l’Ève mitochondriale était la seule femme vivant à son époque. En fait, c’est extrêmement improbable puisque la survie de l’humanité aurait été quasi-impossible (consanguinité, stochasticité démographique, effet Allee…); parce que le reste de notre génome porterait une trace, facile à identifier, de cette quasi-extinction; et parce que c’est en contradiction totale avec les restes paléontologiques, qui montrent que l’humanité n’était pas restreinte à une seule localisation.
  2. Deuxièmement, rien n’indique qu’elle ait été quelqu’un de spécial, qu’elle volait des pommes (3) ou tapait la causette avec des lézards, tout ce que l’on peut dire c’est qu’elle a eu au moins une fille. 
  3. Finalement, il est important de remarque que l’Ève mitochondriale n’est pas une personne fixe. Avant elle, sa mère l’avait été, et sa grand mère et ainsi de suite jusqu’aux origines des mitochondries, bien avant que les humains ou même les animaux n’existent, il y a deux milliard d’années, quand des bactéries sont devenues symbiotes de plus gros organismes unicellulaires pour donner la lignée des eucaryotes dont nous faisons parti. De même, chaque génération qui passe, une de ses filles peut prendre sa place d’ancêtre matrilinéaire la plus récente. 

Très bien, mais quelle âge a-t-elle? 

Pour répondre à cette question, une bonne méthode est de regarder encore notre arbre de femmes, depuis le présent vers le passé:
On prend toutes les versions de mitochondries actuelles (c’est à dire que l’on regroupe celles qui ont des séquences d’ADN identiques, par exemple “L0a”, “L0k” jusqu’à “N” dans l’arbre ci-dessous), et on relie celles qui se ressemblent le plus (qui ont le moins de mutations entre elles) pour construire leur ancêtre hypothétique (qui peut-être de nombreuses générations humaines plus tôt). Cet ancêtre remplace les deux lignées fusionnées dans la liste des lignées, et on relie les deux lignées qui se ressemblent le plus, et ainsi de suite, jusqu’à ce qu’il n’en reste plus qu’une. Une fois la topologie de cet arbre établie, on peut mettre des dates sur ses bifurcations en observant la distribution des mutations actuelles, et en faisant des hypothèses sur le taux de mutation dans le passé (classiquement on suppose qu’il est le même que celui observé actuellement).

On peut ainsi construire des arbres hypothétiques qui coalescent les lignées mitochondriales actuelles jusqu’à remonter à une lignée unique: Ève.
Verdict: Ève a probablement entre 100 000 à  230 000 ans! 
La fourchette est très large parce que le calcul doit faire des hypothèses sur le taux de mutation ou la force de la sélection naturelle (et donc aussi la taille des populations humaines qui affecte l’efficacité de la sélection), mais l’idée est là: ça fait un bail, et en tous cas beaucoup plus que les 6500 ans bibliques.

Et Adam?

L’équivalent mâle de l’Ève mitochondriale est l’Adam Y, c’est à dire le plus récent humain qui ait porté un chromosome Y ancêtre de tous les chromosomes Y actuels; ou de façon équivalente, le plus récent humain ancêtre de tous les humains par une chaine ininterrompue de mâles. En effet, chez notre espèce, le chromosome Y n’est transmis que de père à fils (il est absent des femelles).
On peut donc de la même façon étudier les propriétés des arbres qui réunissent les chromosome Y actuels, et en fonction de la topologie et des taux de mutation observés estimer l’âge et la localisation d’Adam Y.
En 2013, une étude a estimé l’âge d’Adam entre 120 000 et 156 000 ans. Cependant, cette même année, une version du chromosome Y inconnue jusqu’alors, et très différentes de toutes les autres versions, a été découverte chez un afro-américain dont les ancêtres vivaient au Cameroun. Ceci signifie que cette lignée de chromosomes Y a divergé des autres avant ce que l’on considérait comme l’Adam Y… et donc on a dû repousser l’Adam Y dans le passé, entre 192 000 et 300 000 ans, pour inclure la nouvelle version. Ceci démontre l’aspect très relatif de ces datations. Au gré des découvertes de nouveaux variants génétiques, les âges des Adam et Ève génétique pourraient être encore repoussés, tandis qu’il est possible que dans le futur des lignées s’éteigne, ce qui au contraire diminuerait leurs âges.

Un arbre des chromosomes Y de l’humanité. Tout en haut à gauche, l’ancêtre commun, qui était porté par “Adam”. Tout à gauche, on voit la lignée A00 qui a été découverte en 2013, et qui tire Adam de 100 000 ans en arrière. Remarquez que la diversité génétique ne se superpose pas vraiment à la géographie (oui les échantillons excluent les immigrants récents): seule l’Afrique a une signature génétique distincte, le reste n’est qu’un sous ensemble de cette diversité. C’est un des indices qui indique l’origine Africaine de Homo sapiens. Karmin & al. (2015) Genome Research
Il n’y a aucune raison pour qu’Adam et Ève aient vécu à la même époque, ils pourraient être séparés d’une centaine de millier d’années, ni au même endroit (les topologies des arbres de coalescence situent Adam plutôt en Afrique du nord-ouest, et Ève en Afrique de l’Est). Et il est donc extrêmement improbable qu’ils se soient connus et aient joué à touche pipi ensemble. En conclusion, malgré des choix de noms un peu maladroits, les Adam et Ève moléculaires n’ont vraiment rien à voir avec leurs contreparties bibliques, et le fait que la biologie soit parvenue à les dater ne supporte absolument pas les mythes originels de l’humanité.
Ici nous n’avons parlé que des ancêtres par une chaine ininterrompue de femmes (ou de façon équivalente, de mitochondries) ou par une chaine ininterrompue d’hommes (ou de façon équivalente, de chromosomes Y). Une chaine ininterrompue d’un seul sexe est une condition très stricte. Il y a énormément plus de chaines généalogiques qui passent par des hommes et des femmes. Pour toucher du doigt ce qui se passe, songez à tous vos cousins qui portent un nom de famille différent. 
Si maintenant on considère tous les chemins généalogiques existants, mâle ou femelle, une question qui me semble plus intéressante et plus concrète est: quand vivait donc le plus récent des ancêtres communs de tous les humains actuels?

Ce post est déjà bien trop long, la suite viendra donc très bientôt dans un article à part, je vous laisse juste une semaine pour digérer celui-ci! 
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Notes

(1) Tous ces couples mythiques diffèrent beaucoup sur leur statut (humain, demi-dieu ou dieu), sur la relation à leur créateur (enfant “biologique” ou création “artisanale”), sur le fait qu’ils sont les tout premiers humains ou les deux seuls humains à avoir survécu à un cataclysme… D’ailleurs il existe souvent de nombreuses versions divergentes de ces mythologie.
Si je les mets ensemble c’est que je trouve intéressant de noter cette convergences entre un vaste ensemble de cultures parfois très distantes les unes des autres. (Attention idée de sociobiologiste primaire, qui n’engage que lui:) Peut-être est-ce une tendance des cerveaux humains de concevoir leurs origines de cette façon. Notre cerveau n’est sans doute pas construit pour trouver intuitif une généalogie continue remontant jusqu’à des minéraux voire jusqu’aux particules élémentaires, c’est à dire sans début objectif, ni sans différences avec le reste du vivant. L’idée d’un couple originel est probablement assez naturelle si on ne considère pas la possibilité d’une parenté commune avec le reste du vivant et que l’on considère que l’humanité a eu un début (et n’a pas toujours existé).
(2) Ce n’est pas parce que les mitochondries ont un ancêtre commun (c’est à dire qu’elle sont toutes des copies de la même mitochondrie), que toutes les mitochondries actuelles sont identiques. En effet des mutations réintroduisent la diversité génétique qui a été perdue (ça veut dire que sur le schéma, les femmes en noir devraient être représentées avec différentes nuances de noir, aussi diverses et contrastées que les couleurs présentes dans la première génération). En fait, les mitochondries actuelles sont très différentes les unes des autres, et aussi très différentes de la mitochondrie que portait l’Ève mitochondriale.
(3) Le fruit de l’arbre de la connaissance du bien et du mal n’est pas identifié comme une pomme, ni dans la bible, ni dans le coran. Et plein de gens intelligents ont débattu pendant des siècles pour savoir s’il s’agissait d’une figue, de raisin, d’une caroube ou d’un citron (ça semblerait logique, point de vue métaphore sur la connaissance, le bien et le mal (bordel, y’a vraiment des compilations de bébés torturés par leurs parents!) ). La pomme a juste eu le bon gout de l’emporter en Europe occidentale durant le moyen âge (grâce au jeu de mot latin autour de Malum).

Références

  • Pour tout savoir sur la mitochondrie:

  • Pour rigoler un peu sur les contorsions de créationnistes qui pensent que l’existence d’une Ève mitochondriale (i.e. une nécessité mathématique) supporte l’existence d’une Ève biblique:

NB: ce journal est une tentative de contre-attaque pseudo-scientifique de la théorie de l’évolution, de la part de créationnistes de la tendance intelligent-design. Tout ce qui y est écrit est potentiellement une démonstration soit de l’ignorance, soit de la bêtise, soit de la mauvaise foi de ses auteurs, donc à lire avec un œil critique (ça peut être un bon exercice que de trouver les failles de raisonnement).
  • La nouvelle plus vielle lignée de chromosome Y:

Mendez & al. (2013) An African American Paternal Lineage Adds an Extremely Ancient Root to the Human Y Chromosome Phylogenetic Tree. The American Journal of Human Genetics, 92 (3) : 454-459

  • Des datations récentes des Ève et Adam moléculaires:

G. David Poznik & al. (2013). Sequencing Y Chromosomes Resolves Discrepancy in Time to Common Ancestor of Males Versus Females. Science 341 (6145), 562-565 Continue reading

Hubble a 25 ans !

  Introduction Hubble, avant d’être un télescope, c’est un astronome américain, Edwin de son prénom. Sa première découverte majeure est la découverte des galaxies en 1923. En effet, avant cela, on pensait que ces nébuleuses comme on appelait alors ces objets, qui étaient trop gros pour être des étoiles, étaient situés dans notre galaxie. Après avoir […]
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Richard Feynman

  Version audio : PodcastScience #209   Ce soir on va parler d’un des physiciens les plus importants de la seconde moitié du XXIème siècle : Richard Feynman. Ses apports à la théorie quantique des champs sont considérables. Je vais essayer d’expliquer ce que j’en ai compris.  En fait, il n’est pas du tout connu […]
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L’Homme de Néandertal fabriquait des bijoux

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87998_web.jpgParce qu’il n’est que notre “cousin” sur l’arbre de l’évolution des espèces, l’Homme de Néandertal a été longtemps sous-estimé. Mais les recherches récentes révèlent de plus en plus d’éléments montrant qu’il était aussi intelligent que nos ancêtres. Mieux encore, il aurait même eu la fibre artistique. Lorsque l’Homo Sapiens est arrivé d’Afrique en Europe, voici environ 50 000 ans, les Néandertaliens étaient déjà là depuis plus de 200 000 ans, ce qui en fait probablement les seuls vrais “Européens de souche”, si tant est que le concept puisse avoir une réalité scientifique. Ils étaient installés sur de nombreux sites, dont celui situé à Krapina, dans ce qui est aujourd’hui la Croatie. C’est là que des fouilles réalisées entre 1899 et 1905 ont mis au jour un ensemble de serres de grand aigle de mer (ou pygargue à queue blanche), parmi des restes d’os et d’outils néandertaliens. Oubliées pendant plus d’un siècle, ces serres ont été étudiées de nouveau par une équipe internationale, qui a pu s’apercevoir que les serres en question, datant de 130 000 ans, étaient très probablement les premiers bijoux que l’on puisse attribuer à l’Homme de Néandertal. Les serres portent en effet de nombreuses entailles, marques de coupe et signes de polissage. Trois des plus grandes ont aussi de petites encoches, à peu près au même endroit. Dans une étude publiée dans le journal PLOS One, les auteurs expliquent que ces différentes caractéristiques observées sur ces serres “suggèrent qu’elles feraient partie d’un assemblage de bijoux”, et qu’elles auraient été montées soit en collier, soit en bracelet. Pour les chercheurs, “La présence de ces huit serres indique que les Néandertaliens de Krapina ont acquis et collectionné ces serres d’aigles pour une sorte de but symbolique”. Si l’on avait déjà découvert sur d’autres sites quelques serres de rapaces et plumes qui laissaient penser que Néandertal les utilisait comme parures, la collection trouvée à Krapina est à la fois la plus importante et la plus ancienne. “C’est vraiment une découverte étonnante”, se réjouit David Frayer, paléoanthropologue de l’université du Kansas, et l’un des auteurs de l’étude. Il souligne non seulement la prouesse technique dans la réalisation des “bijoux”, mais aussi celle nécessaire pour capturer les rapaces qui ont fourni les serres. “Ce sont des oiseaux très puissants”, explique-t-il à Nature, “cela demande une certaine dose de courage, ou même de folie pure, que d’attraper l’un de ces animaux”. Le grand aigle de mer est en effet le plus gros prédateur aérien d’Europe avec ses deux mètres d’envergure… L’Homme de Néandertal avait donc des qualités que l’on considère comme propres à l’humain moderne : l’imagination, les connaissances techniques pour réaliser des bijoux, la capacité d’exprimer une pensée symbolique, et la bravoure nécessaire pour chasser un grand prédateur ailé. Crédit photo : Serres trouvées sur le site néandertalien de Krapina (Croatie). Elles portent des marques qui suggèrent qu’elles faisaient partie d’un collier ou d’un bracelet (Luka Mjeda, Zagreb) Continue reading

L’océan perdu de Mars

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eso1509a.jpg Un océan entier perdu dans l’espace : c’est ce qui serait arrivé à la planète Mars dans un lointain passé. L’océan en question était de la taille de l’océan Arctique, le plus petit des océans terrestres, mais comme Mars est grande comme une demi-Terre (53%), la proportion est plus importante : cette grande mer martienne aurait représenté, proportionnellement, un peu plus que ce que l’océan Atlantique représente sur notre bonne vieille planète. Si cet océan avait recouvert toute la planète rouge, il aurait formé une couche de 137 mètres de profondeur. Mais il était plus probablement limité à une partie de l’hémisphère nord martien, en occupant presque la moitié. En certains endroits, il y aurait même eu des fosses profondes de plus d’un kilomètre et demi ! Mais qu’est donc devenu cet océan ? Il s’est probablement évaporé, mais il est possible qu’il y ait encore des réservoirs souterrains qui n’attendent que d’être découverts, en plus des calottes polaires.

Une question de proportions

L’équipe internationale qui vient de publier les résultats de ses travaux dans la revue Science a utilisé non pas les mesures effectuées par les sondes en orbite autour de Mars, mais des télescopes terrestres, dont le Very Large Telescope de l’observatoire européen austral (ESO) au Chili et les instruments de l’observatoire Keck et de l’Infrared Telescope Facility de la NASA (à Hawaï). Ils ont ainsi pu collecter des données sur la durée : six années terrestres, soit à peu près trois années martiennes. Les éléments recherchés ? Il faut savoir que l’eau n’est pas entièrement composée de la fameuse molécule H2O. Du fait que l’hydrogène possède des isotopes naturels, dont le deutérium, il y a également des molécules d’eau qui en contiennent, formant des molécules HDO (un atome d’hydrogène “normal”, un atome de deutérium, un atome d’oxygène). Cette eau est plus lourde que l’eau normale, et va donc s’évaporer moins facilement dans l’espace. Mesurer le rapport entre ce HDO et l’eau H2O va permettre de déterminer la quantité d’eau perdue par Mars : plus il y aura de HDO, et plus cette quantité a été grande. Les données détaillées que l’équipe a recueillies ont ainsi servi à modéliser l’océan perdu… qui représentait un volume de plus de 20 millions de kilomètres cube. MARS_Oceans_1920x19202_1800_1800.jpg

Mars a été humide plus longtemps qu’on le pensait

Une conséquence de cette découverte est que “la planète a été très probablement humide pendant une plus grande période de temps qu’on le pensait précédemment, suggérant qu’elle a pu être habitable plus longtemps”, déclarait Michael Mumma, l’un des auteurs de l’étude. L’habitabilité, bien sûr, est toute théorique, mais plus les conditions propices auront été longues, et plus il y aura eu de chance qu’une vie puisse se développer. L’étude a également mis en évidence des changements saisonniers et des micro-climats aujourd’hui à la surface de Mars, ainsi que des variations dans la quantité d’eau présente dans l’atmosphère. La cartographie réalisée avec ces données pourrait donc être utile dans la recherche de nappes d’eau souterraines par les missions martiennes. Que Mars ait eu un océan avait déjà été envisagé à plusieurs reprises, même si la théorie n’a pas que des partisans. La NASA a même publié voici deux ans une vidéo illustrant l’aspect de cette planète dans le passé.  En 2013, des chercheurs du California Institute of Technologie avaient trouvé des traces du delta d’un fleuve qui se serait jeté dans ce fameux océan de l’hémisphère nord.  Mais aujourd’hui il ne s’agit pas seulement de traces géologiques, mais bien du début d’une étude détaillée de l’atmosphère martienne. La sonde MAVEN, qui s’est mise en orbite en septembre dernier, apportera probablement encore plus de détails : elle est en effet spécialement conçue pour l’étude de l’atmosphère de Mars, son histoire, et son habitabilité passée. On saura peut-être bientôt quand l’océan martien s’est évaporé, et s’il reste encore un peu de son eau quelque part, sous la poussière rouge du désert martien. Crédits photos :  Vue d’artiste de Mars il y a quatre milliards d’années (ESO/M. Kornmesser) Vue d’artiste de l’océan perdu de Mars (NASA/GSFC) Continue reading

Les taupes qui voulaient être archéologues

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800px-Mr_Mole.jpgDans le monde de l’archéologie, la concurrence est rude. Tout le monde ne peut pas être un Indiana Jones moderne, même en abandonnant le côté pilleur de tombes. Cela ne signifie pas pour autant qu’il faille ignorer sa vocation. Souvenez-vous de ce lapin des Cornouailles qui a très bien réussi dans la profession ! Mais le lapin a lui aussi de la concurrence. Une autre espèce souhaite en effet être associée aux travaux de découverte du passé de l’humanité. Les taupes, qui aiment fouiller par nature, sont ainsi devenues des auxiliaires précieux pour les archéologues à deux pattes. La dernière anecdote en date les concernant se passe au Danemark. Le très sérieux musée de Viborg a en effet reçu le soutien des autorités pour un projet impliquant la coopération des taupes pour fouiller les ruines d’un château médiéval enfouies dans le sol sans avoir à détruire la configuration actuelle des lieux en effectuant des fouilles classiques. Les animaux fouisseurs creusent tranquillement leurs galeries, et ensuite les archéologues humains analysent les piles de terre qu’elles laissent derrière elles. Dedans, ils trouvent des morceaux de briques, de poterie et autres petits objets, qui leur apprennent ce qui se trouve au-dessous. “Plus nous sommes près d’un bâtiment, plus nous trouvons une grande quantité d’objets par litre de terre” explique Jesper Hjermind, archéologue au musée de Viborg, au Copenhagen Post. ”C’est simple, mais ça marche”. Les informations ainsi recueillies sont collectées dans une base de données qui fournit une vue d’ensemble des bâtiments toujours enfouis dans le sol. “La grande récompense, c’est que nous n’avons rien détruit de ce monticule historique pour obtenir de nombreuses informations importantes”, ajoute l’archéologue. De la vraie “taupe-o-logie”.  Ce n’est pas la première fois que des taupes de choc sont ainsi mises à contribution. En 2013, des taupes britanniques ont participé aux fouilles du fort romain d’Epiacum (près d’Alston, dans le nord de l’Angleterre). Le fort en question date du début du deuxième siècle, et est probablement contemporain du fameux mur d’Hadrien. Ce site est classé monument historique en Grande-Bretagne, ce qui interdit toute fouille sans dispense spéciale… dont les taupes n’ont pas besoin. Les archéologues ont donc invité des taupes à rejoindre le chantier de fouilles effectué par un groupe de 500 bénévoles encadré par des archéologues professionnels. En analysant les taupinières, ils ont eu de très bonnes surprises, comme le rapporte le site de la BBC : en plus de fragments de verre et de poterie, les taupes ont ramené, entre autres, une perle d’un collier de jais et un dauphin de bronze. La datation de ces différents éléments permet de déterminer l’époque des différents bâtiments enfouis. Il n’est pas vraiment étonnant de voir les taupes ainsi collaborer avec les humains, du moins en Angleterre : là-bas, elles sont liées à l’histoire. On dit en effet que Guillaume III d’Orange serait mort des suites d’une chute de cheval, sa monture ayant trébuché… sur une taupinière. Les Jacobites, ses rivaux défaits, ont alors dédié un toast à l’animal : “le petit gentilhomme au gilet de velours noir”. Avec un tel pedigree, les taupes britanniques ne pouvaient que se passionner pour la recherche archéologique. Crédit photo : taupe européenne (Mick E. Talbot via Wikimedia Commons) Continue reading

Nos ancêtres étaient-ils des charognards ?

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elephantbutcheryreconstruction_kc_hoh.jpg__800x600_q85_crop.jpgL’image d’Epinal du brave chasseur préhistorique, affrontant les gigantesques mammouths et les féroces tigres à dents de sabre vient d’être sérieusement écornée par une étude publiée dans le numéro de ce mois du Journal of Human Evolution. La paléoanthropologue Brianna Pobiner, de la Smithsonian Institution, vient en effet de présenter les résultats de fouilles au Kenya qui montreraient que nos ancêtres Homo Erectus auraient profité des restes de proies tuées par les grands carnivores, et principalement des lions. En passant plusieurs mois dans une réserve naturelle kenyane, la chercheuse a pu observer les techniques de chasse des carnivores, essentiellement les lions. Cela lui a permis de constater que les restes de viande se trouvant sur une proie de grande taille déjà bien entamée par les carnivores étaient abondants. “Le plus surprenant est la grande quantité de viande que les lions abandonnent lorsqu’ils ont tué une proie”, précise-t-elle à Popular Archaeology. “En fait, les restes de viande provenant d’un seul zèbre tué par des lions pourraient avoir fourni presque 6100 calories pour nos ancêtres, ce qui représente les besoins caloriques journaliers de presque trois mâles Homo Erectus adultes, ou à peine plus de 11 Big Macs.” “Les preuves fossiles de la consommation de viande et de moelle par les humains préhistoriques datent d’au moins 2,6 millions d’années, sous forme d’os d’animaux débités”, explique Brianna Pobiner sur son blog. “Les outils de la même période suggèrent que nos ancêtres utilisaient des simples couteaux de pierre et des rochers arrondis pour détacher la viande des os et pour les briser afin d’accéder à la moelle riche en calories à l’intérieur. Mais à cette époque, les humains mesuraient à peine un mètre et n’avaient pas développé les technologies de chasse, comme les lances ou les arcs et les flèches. Alors, comment pouvaient-ils venir à bout d’animaux gros et dangereux comme des éléphants et des hippopotames?” Pour Brianna Pobiner, “attendre que de plus gros prédateurs abandonnent leur proie aurait valu la peine pour des espèces humaines comme Homo Erectus.” Ils pouvaient en effet patienter jusqu’à ce que les lions s’en aillent pour découper la viande restante des os, et briser ces derniers pour récupérer la moelle. “En plus, attendre aurait diminué les risques pour eux de se faire manger par les lions”, ajoute la paléoanthropologue. Elle supporte également la thèse de la récupération des restes de la chasse des tigres à dents de sabre, qui fréquentaient les mêmes régions que les humains. Ces gigantesques félins étaient probablement solitaires, et auraient donc laissé beaucoup de viande sur les grosses proies qu’ils avaient tuées. Là encore, de quoi nourrir quelques hommes préhistoriques… Le fait que des ancêtres de l’Homme aient pu se contenter de restes n’est peut-être pas aussi poétique que de grandes chasses dangereuses dans la savane, mais cela avait probablement le mérite d’être efficace. Crédit image : vue d’artiste d’un groupe d’Homo Erectus dépeçant un éléphant (Karen Carr Studios/Human Origins Program/Smithsonian Institution) Continue reading

Les Britanniques ont découvert l’import-export avant l’agriculture…

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800px-Wheat_close-up (2).JPGL’agriculture serait née il y a plus de 10 000 ans en Mésopotamie, lorsque nos ancêtres ont appris à domestiquer des plantes sauvages. Mais la pratique de ce qui était alors une nouvelle technologie ne s’est pas répandue aussi vite que celle de l’utilisation des téléphones portables ces dernières années. Dans de nombreuses régions du monde, il a fallu des milliers d’années pour que les habitants passent d’une vie de chasseurs-cueilleurs à une existence de fermiers… ou que les autochtones courant après les migrations saisonnières des animaux et récoltant les baies sauvages soient remplacés par d’autres tribus pratiquant l’agriculture. En Grande-Bretagne, on estimait jusqu’ici que l’agriculture s’était implantée voici 6000 ans. C’est en tout cas ce que les archéologues ont déduit des découvertes effectuées, et de la datation des os et des outils associés à l’agriculture. C’est pourquoi ce fut une surprise de découvrir des échantillons de blé beaucoup plus anciens lors de fouilles sous-marines au large de l’île de Wight. Une étude qui vient d’être publiée dans le journal Science fait état de cette découverte étonnante, dans des sols datant de 8000 ans, et qui démontre la présence de blé cultivé 2000 ans plus tôt que prévu, et aussi 400 ans plus tôt que sur les sites d’Europe continentale les plus proches. Le site de Bouldnor Cliff, aujourd’hui à 11 mètres de profondeur, était alors bien au sec. Là, un groupe de chasseurs-cueilleurs avait établi son camp. Les aliments qu’ils consommaient ont été depuis longtemps détruits, mais les sédiments du campement ont révélé leurs secrets grâce aux analyses ADN. Les spécialistes ont ainsi pu déterminer la présence de deux variétés de blé domestique originaire du Moyen-Orient, et qui n’ont aucun ancêtre sauvage dans le nord de l’Europe. “Cela signifie qu’ils étaient associés à l’apparition de l’agriculture au Moyen-Orient plutôt que domestiqués localement”, précise Science. Et ce à une époque où l’agriculture n’avait pas encore été plus à l’ouest que les Balkans. Alors, s’agit-il d’un exemple de fermiers qui se seraient répandus plus vite qu’on le pensait ? Pas du tout, selon les scientifiques. S’ils ont trouvé les traces du fameux blé, il n’y avait pas de pollen… ce qui indique que les céréales n’avaient pas effectué tout leur cycle de vie sur les lieux. Et si le blé n’était pas cultivé là, c’est qu’il avait été importé ! De plus, aucune graine n’a été retrouvée, ce qui laisse penser que ce blé était sous forme de farine. “Ces résultats suggèrent que des réseaux sociaux sophistiqués reliaient les communautés néolithiques du sud de l’Europe avec les peuples mésolithiques du nord de l’Europe”, expliquent les chercheurs. Le néolithique est en effet la période correspondant à l’arrivée des civilisations agraires, alors que le mésolithique, lui, concerne encore des chasseurs-cueilleurs. “Il y avait un réel lien culturel entre les anciens Britanniques et l’Europe”, explique à Phys.org Robin G.Allaby, de l’université de Warwick (Angleterre) et auteur principal de l’étude. “Les peuples du mésolithique n’ont pas été remplacés rapidement par ceux du néolithique. Il y a eu une longue période, des milliers d’années, d’interaction entre les deux”. Et dans les interactions, il y avait donc l’acquisition de farine de blé cultivé chez leurs voisins du sud. Un bel exemple d’importation de denrées alimentaires…   Crédit photo : Un champ de blé (Bluemoose via Wikimedia Commons) Continue reading