Des scientifiques ont identifié une mutation génétique héritée d’une espèce ancienne

Le silence des crânes et les secrets de l’émail

Dans le calme singulier des galeries de musées, les individus de l’espèce Homo sapiens observent à travers des vitrines les crânes de leurs ancêtres Homo erectus qui semblent les dévisager. Des centaines de milliers d’années résonnent dans l’ombre de ces orbites vides. Ces bouches immobiles gardent de nombreux silences, mais un matériel génétique extrait de leurs dents livre aujourd’hui de nouvelles informations sur notre passé commun, comme le relate un article initialement rédigé par Elizabeth Rayne.

Jusqu’à récemment, il était presque impossible d’extraire du matériel génétique des fossiles d’Homo erectus sans les détruire. Cependant, une équipe de chercheurs chinois a mis au point une solution pour surmonter cet obstacle. Ils ont utilisé une méthode très peu invasive permettant d’extraire des protéines de l’émail de dents appartenant à des Homo erectus et à des Dénisoviens.

Ces échantillons ont ensuite été analysés par spectrométrie de masse. Cette analyse protéique a mis en évidence deux mutations génétiques distinctes. La première était totalement inconnue jusqu’alors, tandis que la seconde a été transmise par Homo erectus aux humains modernes après un croisement avec les Dénisoviens.

Une migration millénaire et des fossiles muets

L’émergence de l’espèce Homo erectus en Afrique est estimée à près de 2 millions d’années. L’espèce a ensuite entamé une longue migration à travers les montagnes du Caucase et est arrivée en Asie il y a environ 1,6 million d’années. Ces populations y ont continué leur existence jusqu’à il y a environ 250 000 ans.

Les restes squelettiques exhumés, principalement en Afrique et en Asie, ont fourni des indications précises sur l’apparence physique de ces ancêtres humains. Néanmoins, une grande partie de leur matériel génétique s’est dégradée depuis longtemps, entourant leurs origines d’un grand mystère.

Jusqu’à cette nouvelle percée, la seule exception à cette absence de données génétiques concernait des peptides extraits d’une dent vieille de 1,77 million d’années découverte à Dmanissi, en Géorgie. Auparavant, les méthodes de recherche moléculaire nécessaires pour analyser le matériel génétique de ces échantillons auraient été beaucoup trop destructrices pour être appliquées à ces spécimens anciens inestimables.

L’innovation de la paléoprotéomique

La paléogénéticienne Qiaomei Fu, de l’Institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie (IVPP) de l’Académie chinoise des sciences, a voulu changer cette situation en recourant à la paléoprotéomique. Elle a dirigé une équipe de chercheurs pour effectuer un échantillonnage de protéines très peu destructeur sur l’émail de six dents d’Homo erectus. Ces dents, datant toutes d’environ 400 000 ans, ont été découvertes sur trois sites différents en Chine. Une dent dénisovienne provenant de Harbin a également été intégrée à l’analyse pour servir de point de comparaison.

L’équipe ne pouvait pas se contenter de broyer ces dents d’Homo erectus qui sont irremplaçables. Ils ont donc d’abord mené un test pilote sur des fossiles d’animaux sacrifiables provenant des mêmes sites archéologiques, afin de vérifier si des protéines avaient survécu. Lorsque ces tests ont montré des signaux positifs, ils ont appliqué aux dents d’hominines une technique douce de mordançage à l’acide, une méthode qui dissout uniquement la couche superficielle sans détruire l’intégrité morphologique du spécimen. Les peptides extraits ont ensuite été analysés. L’équipe a utilisé deux types de spectrométrie de masse pour identifier 11 protéines différentes et des centaines de positions d’acides aminés.

Dans une étude récemment publiée dans la revue Nature, Qiaomei Fu déclare : « Comprendre les caractéristiques moléculaires de cette lignée est essentiel pour nous aider à mieux comprendre la biologie des hominines à travers le genre Homo. Néanmoins, les seules données moléculaires précédemment récupérées d’Homo erectus comprennent des peptides extraits de la dent de Dmanissi… ces séquences manquent de tout polymorphisme d’acide aminé unique (SAP) qui peut distinguer Homo erectus d’autres lignées humaines. »

La première mutation et l’adaptation évolutive

Lorsque les résultats de la spectrométrie de masse ont été analysés plus en profondeur, un nouveau polymorphisme d’acide aminé unique (SAP) connu sous le nom de AMBN-A253G a été découvert. Cette mutation a été repérée dans l’améloblastine, une protéine indispensable à la formation de l’émail dentaire.

Les SAP représentent des positions spécifiques dans une séquence d’ADN qui présentent des variations nucléotidiques. Ces variations peuvent différer d’un individu à l’autre. Si un nucléotide particulier ne se trouve pas dans la même position chez plus d’un pour cent d’une population donnée, cette variation est classée comme un SAP.

Étant donné qu’ils peuvent modifier les fonctions de certaines protéines, les SAP sont nécessaires pour les adaptations évolutives. La présence de la mutation AMBN-A253G dans l’ensemble des échantillons d’émail indique que les six individus Homo erectus appartenaient à la même population évolutive.

Héritage génétique et rencontres interespèces

La seconde mutation identifiée, nommée AMBN-M273V, a créé la surprise chez Qiaomei Fu et son équipe. Il était admis jusqu’alors que cette variation ne se produisait que chez les Dénisoviens. Les chercheurs estiment qu’elle a en réalité été transmise d’Homo erectus aux Dénisoviens par le biais d’un métissage, signifiant que les deux groupes se sont croisés en Asie de l’Est.

Ce variant existe aujourd’hui dans certaines populations humaines modernes d’Asie du Sud-Est et d’Océanie. Il a probablement été hérité par Homo sapiens via une introgression provenant des Dénisoviens. En clair, lorsque les Dénisoviens et les humains modernes se sont croisés, le variant que les Dénisoviens avaient initialement acquis d’Homo erectus a été transmis à Homo sapiens. Avant cette analyse moléculaire, la relation entre ces populations chinoises d’Homo erectus et les Dénisoviens n’était pas claire si l’on se basait uniquement sur les traits physiques. En effet, les paléoanthropologues classifient traditionnellement les espèces selon la morphologie, c’est-à-dire la taille et la forme des os et des dents, ce qui ne permet pas de révéler les croisements entre les groupes.

Les chercheurs expliquent dans leur publication : « Les Dénisoviens ont reçu un flux génétique de 0,5 à 8 % d’un hominine dont les ancêtres ont divergé il y a plus d’un [million d’années] de la lignée commune ancestrale aux Néandertaliens, aux Dénisoviens et aux humains modernes, et environ 15 % de ces régions d’ADN ‘super-archaïques’ se sont introgressées des Dénisoviens vers des individus asiatiques et océaniens. » L’auteur de l’étude pense que cet hominine est « lié à Homo erectus du Pléistocène moyen. » Il se peut que ces crânes désincarnés d’Homo erectus derrière leur vitrine observent silencieusement le chemin parcouru par leurs gènes depuis que le dernier d’entre eux a disparu.

Selon la source : popularmechanics.com