L'évolution humaine

9.6 Ce que les génomes anciens ont changé

9.6.1 Une révolution technique

Jusqu'aux années $1990$, la paléoanthropologie ne disposait que d'os. Depuis, elle dispose aussi d'ADN. Extraire l'ADN d'un fossile est un problème redoutable : la molécule se fragmente avec le temps, elle se modifie chimiquement, et surtout l'échantillon est massivement contaminé par l'ADN des bactéries du sol et par celui des personnes qui ont manipulé la pièce. Il a fallu vingt ans pour apprendre à distinguer l'ADN ancien authentique de la contamination : salles blanches, contrôles croisés, et surtout la reconnaissance des dégradations chimiques caractéristiques de l'ADN ancien, qui servent aujourd'hui de signature d'authenticité.

Les étapes sont datables avec précision.

• $1997$ : première séquence d'ADN mitochondrial néandertalien, obtenue sur le fossile de la vallée de Neander lui-même, par l'équipe de Svante Pääbo.
• Mai $2010$ : publication d'une première version du génome nucléaire néandertalien. Elle contient une surprise que personne n'attendait : les génomes humains actuels hors d'Afrique contiennent des fragments néandertaliens.
• $2010$ : une phalange et une molaire trouvées dans la grotte de Denisova, dans l'Altaï sibérien, livrent un génome qui ne correspond ni à Homo sapiens ni à Néandertal. Une population humaine entière est identifiée par son ADN avant de l'être par son anatomie — situation inédite. C'est pourquoi on parle des « Dénisoviens » sans leur avoir attribué de nom d'espèce.
• $2018$ : le séquençage d'un fragment osseux de la même grotte, surnommé Denny, montre un individu dont la mère était néandertalienne et le père dénisovien. Non pas un métissage lointain : un individu de première génération.
• $2022$ : Svante Pääbo reçoit le prix Nobel de physiologie ou médecine pour ces travaux sur les génomes des hominines disparus.

Relations entre les trois lignées humaines dont on possède le

génome. L'axe du temps est dilaté pour les cent derniers milliers d'années, ce que signale le double trait. Les flèches figurent des échanges génétiques documentés : la parenté entre ces populations n'est pas seulement un apparentement lointain, c'est un croisement effectif. Les dates et les pourcentages sont des ordres de grandeur, révisés à chaque nouvelle étude.</div>

9.6.2 Savoir-faire : lire les arguments

Méthode : Analyser les arguments qui précisent la parenté d'*Homo

sapiens avec les autres Homo*</h4><div class="text-gray-700 leading-relaxed font-sans text-xs select-text"> Devant un document, procéder en cinq temps.

• Identifier la nature de l'argument. Est-il morpho-anatomique (forme d'un os, mesure d'un crâne), chronologique et géographique (qui vivait où, quand), archéologique (outils, sépultures, pigments) ou génomique ? Ces quatre types n'ont ni la même portée ni les mêmes limites.
• Chercher ce qui est comparé à quoi. Un pourcentage n'a de sens que rapporté à une référence : « $2\%$ d'ADN néandertalien » signifie « $2\%$ du génome d'un individu actuel provient d'ancêtres néandertaliens », et non « nous ressemblons à $2\%$ à un Néandertalien ».
• Vérifier la taille de l'échantillon et sa provenance. Deux crânes ne fondent pas une espèce. Un génome unique ne décrit pas une population.
• Distinguer l'observation de l'interprétation. « Le génome des Européens actuels contient des segments d'origine néandertalienne » est une observation. « Néandertal et sapiens appartenaient donc à la même espèce » est une interprétation, qui suppose une définition de l'espèce.
• Formuler le degré de certitude. Établi ? probable ? discuté ? Un bon compte rendu scientifique porte cette information.

9.7 Ce qui se transmet sans passer par les gènes

9.8 Histoire des sciences : comment le récit s'est construit, et défait

9.8.1 Cinq épisodes

$1856$ — On trouve avant de comprendre. Des ouvriers dégagent, dans une carrière de la vallée de Neander près de Düsseldorf, une calotte crânienne et des os épais. L'instituteur Johann Carl Fuhlrott et l'anatomiste Hermann Schaaffhausen y voient les restes d'une forme humaine ancienne ; le grand anatomiste Rudolf Virchow soutient qu'il s'agit d'un individu moderne pathologique. Le nom Homo neanderthalensis est proposé en $1864$ par William King. Le débat durera des décennies. Notons la chronologie : le premier fossile humain reconnu a été trouvé avant la publication de L'Origine des espèces de Charles Darwin, en $1859$. Il n'y avait pas encore de cadre pour l'interpréter.

$1871$ — Darwin fait un pari géographique. Dans La Filiation de l'homme, Darwin remarque que nos plus proches parents vivants, le gorille et le chimpanzé, vivent en Afrique, et en déduit que c'est là qu'il faut chercher nos origines. À l'époque, l'idée est minoritaire : on cherche en Asie, et bientôt en Europe. Il faudra un demi-siècle pour lui donner raison.

$1912$-$1953$ — Piltdown, ou comment une fraude tient quarante ans. En $1912$, on annonce en Angleterre la découverte, dans une gravière du Sussex, d'un crâne humain associé à une mâchoire simiesque : le « chaînon manquant », enfin, et britannique. Le fossile est intégré aux ouvrages de référence. En $1953$, une équipe démontre qu'il s'agit d'un assemblage : un crâne humain récent et une mandibule d'orang-outan, limés et colorés. Pourquoi la fraude a-t-elle tenu ? Parce qu'elle correspondait exactement à ce que l'on attendait — un grand cerveau apparu avant le reste — et parce que l'original était peu accessible, la plupart des chercheurs travaillant sur des moulages. La leçon est de méthode : une découverte qui confirme trop bien l'hypothèse dominante mérite un examen plus sévère, pas moins.

$1924$-$1925$ — Taung : le bon fossile rejeté. Raymond Dart décrit en $1925$, dans la revue Nature, le crâne d'un jeune individu trouvé à Taung, en Afrique du Sud, qu'il nomme Australopithecus africanus : petit cerveau, mais trou occipital en position centrale, donc bipède. C'était le résultat majeur. Il a été très largement rejeté pendant près de vingt ans, pour deux raisons dont aucune n'était bonne : il contredisait Piltdown, et il venait d'Afrique. Deux fossiles, deux réceptions inverses, et dans les deux cas les attentes ont primé sur les données.

$1974$ — Lucy. Le $24$ novembre $1974$, à Hadar, en Éthiopie, l'équipe franco-américaine de Donald Johanson, Maurice Taieb et Yves Coppens dégage un squelette exceptionnellement complet, daté de $3,2$ millions d'années, attribué à Australopithecus afarensis. Pour la première fois, on dispose d'assez d'os d'un même individu pour établir sans ambigüité une bipédie très ancienne associée à un petit cerveau. Deux ans plus tard, les empreintes de Laetoli, mises au jour par l'équipe de Mary Leakey, confirment de façon spectaculaire.

9.8.2 Vie et mort d'une théorie : l'East Side Story

Dans les années $1980$, la découverte de tous les fossiles anciens à l'est du grand rift africain inspire à Yves Coppens une explication élégante, popularisée sous le nom d'East Side Story. Le raisonnement est le suivant : la formation du rift, il y a une dizaine de millions d'années, aurait séparé une population ancestrale en deux ; à l'ouest, un climat resté humide et forestier aurait favorisé les ancêtres des chimpanzés ; à l'est, un climat devenu plus sec et plus ouvert aurait favorisé la bipédie. Un obstacle géographique, deux milieux, deux destins.

L'hypothèse a toutes les qualités d'une bonne hypothèse scientifique : elle est simple, elle explique les faits connus, elle relie la biologie à la géologie — et surtout elle est réfutable. Elle prédit qu'on ne trouvera pas d'hominine ancien à l'ouest du rift.

Elle a été réfutée. En $1995$, l'équipe de Michel Brunet décrit Australopithecus bahrelghazali, surnommé Abel, découvert au Tchad — à environ $2500$ km à l'ouest du rift. En $2001$, la même mission découvre au Tchad Sahelanthropus tchadensis, encore plus ancien. La prédiction était fausse ; l'hypothèse est abandonnée.

9.9 Sciences, société : ce que le récit des origines a servi à dire

9.9.1 Un savoir qu'on a beaucoup voulu faire parler

Aucun domaine scientifique n'a été autant sollicité pour justifier des positions qui ne relevaient pas de lui. Au XIX^e siècle et pendant une bonne partie du XX^e, des mesures de crânes ont été mobilisées pour établir des hiérarchies entre populations humaines. Ces travaux ont été réfutés sur tous les plans : les mesures elles-mêmes étaient biaisées par les attentes de ceux qui mesuraient ; la grandeur choisie ne prédit pas ce qu'on lui faisait prédire ; et, on l'a vu, la structure de la diversité génétique humaine interdit tout découpage en groupes.

Deux idées à tenir ensemble, et elles ne se contredisent pas. D'une part, les êtres humains ne sont pas identiques : les populations diffèrent par la fréquence de certains variants, ce qui a des conséquences médicales réelles. D'autre part, ces différences ne dessinent aucune frontière : elles varient graduellement dans l'espace, elles ne se regroupent pas en paquets, et elles sont bien plus faibles que la variation entre deux voisins de palier. Le concept de « race » suppose des paquets. Il n'y en a pas.

9.9.2 Sciences et croyances face à l'évolution

Le récit de nos origines croise, plus que tout autre, des convictions personnelles. Un cours de sciences n'a pas à en juger. Il a en revanche à énoncer clairement ce qui distingue les deux registres.

• Un énoncé scientifique porte sur des faits observables, s'appuie sur des données publiées et vérifiables, et indique ce qui le réfuterait. Il est provisoire par construction : il peut être corrigé.
• Une croyance relève d'un autre ordre — celui du sens, des valeurs, de la foi. Elle n'est ni vraie ni fausse au sens où l'est un énoncé de physique, parce qu'elle ne se soumet pas au même test.

La confusion apparaît quand une croyance se présente comme une théorie scientifique concurrente. On peut alors poser une question simple : quelle observation, si on la faisait, obligerait à abandonner cet énoncé ? Si aucune réponse n'est possible, l'énoncé n'est pas scientifique — ce qui ne le rend pas illégitime, mais le situe ailleurs.

9.9.3 Qu'est-ce que l'être humain ?

Ce chapitre s'achève sur une question que la biologie ne peut pas trancher seule, et le programme invite à la poser en lien avec la philosophie.

Chaque fois qu'on a proposé un critère exclusif de l'humain, les données l'ont érodé. L'outil ? Les chimpanzés en fabriquent, et Homo naledi avait un petit cerveau. Le langage articulé ? Nous ne savons pas dire ce dont disposaient les Néandertaliens, dont l'anatomie de la gorge et certains gènes ne l'excluent pas. Le symbolique ? Des pigments et des objets perforés sont associés à des sites néandertaliens, et l'interprétation en est discutée. La conscience de la mort ? Des dépôts intentionnels de corps sont documentés chez Néandertal.

La conclusion n'est pas qu'il n'y a rien de propre à notre espèce. Elle est que la frontière n'est pas une ligne mais un dégradé, et que les critères que nous choisissons en disent beaucoup sur nous. La biologie fournit une réponse précise et limitée : Homo sapiens est une espèce du genre Homo, apparue en Afrique il y a environ trois cent mille ans, seule survivante d'un groupe qui en comptait plusieurs. Ce que « être humain » veut dire au-delà de cela n'est pas une question de biologie — et c'est une bonne raison de la poser en cours de philosophie.

9.10 Bilan

Ce qu'il faut savoir

• Homo sapiens appartient au groupe des primates et, plus précisément, aux grands singes, avec lesquels il partage des caractères morpho-anatomiques, des comportements et des similitudes génétiques.
• C'est avec le chimpanzé que l'espèce humaine partage le plus récent ancêtre commun. Cet ancêtre, qui n'était ni un humain ni un chimpanzé, a vécu il y a de l'ordre de $6$ à $9$ millions d'années.
• L'analyse comparée des fossiles permet de reconstituer l'histoire de nos origines. Les fossiles de $7$ à $3$ millions d'années portent les premières innovations de la lignée humaine : bipédie prolongée, modification de la forme de la mandibule et réduction des canines.
• Cette lignée est buissonnante : des espèces contemporaines, des branches sans descendance, et aucune direction privilégiée.
• Le genre Homo regroupe l'espèce humaine actuelle et des espèces fossiles caractérisées notamment par le développement de la capacité crânienne. Plusieurs espèces humaines ont cohabité sur Terre, encore il y a quelques dizaines de milliers d'années.
• Certains caractères se transmettent sans passer par les gènes : microbiote, comportements appris, langue, habitudes alimentaires, techniques.

Ce qu'il faut savoir faire

• Analyser une matrice de comparaison de caractères morpho-anatomiques et en tirer un arbre phylogénétique, en plaçant chaque innovation sur la branche du groupe qu'elle définit.
• Mettre en relation la ressemblance génétique entre primates et leur degré de parenté, en précisant toujours ce que le pourcentage compte.
• Positionner une espèce fossile dans un arbre à partir de l'étude de ses caractères, en distinguant les états ancestraux des états dérivés.
• Discuter la notion de lignée humaine : ce qu'elle range, et les quatre difficultés qu'elle soulève.
• Analyser les arguments — anatomiques, chronologiques, archéologiques, génomiques — qui précisent la parenté d'Homo sapiens avec les autres Homo, en particulier les Néandertaliens et les Dénisoviens.
• Distinguer, sur un énoncé donné, ce qui est établi, ce qui est probable et ce qui est discuté.

Cinq repères chiffrés

Séparation d'avec la lignée des chimpanzés : $6$ à $9$ millions d'années. Plus anciennes empreintes de pas bipèdes : $3,66$ millions d'années (Laetoli). Plus anciens fossiles attribués à Homo sapiens : environ $300000$ ans (Jebel Irhoud, datation publiée en $2017$). Part de segments d'origine néandertalienne dans le génome des populations non africaines : $1$ à $2\%$. Part de la diversité génétique humaine située à l'intérieur de chaque population : environ $85\%$.

Ce que ce chapitre dit de la science elle-même

Peu de domaines montrent aussi bien qu'une connaissance se construit, se corrige, et se corrige encore. En $1912$, un faux grossier a été accepté parce qu'il disait ce que l'on voulait entendre ; en $1925$, un fossile authentique a été rejeté pour la raison inverse. En $1974$, Lucy a établi que la bipédie précédait de loin le gros cerveau, renversant l'ordre que l'on croyait naturel. Dans les années $1980$, une belle hypothèse a été formulée assez précisément pour être réfutée, et elle l'a été. Depuis $2010$, les génomes anciens ont ajouté aux fossiles une source d'archives entièrement nouvelle, et montré que nos ancêtres avaient croisé d'autres humains.

Aucune de ces étapes ne ressemble à l'accumulation tranquille d'un savoir définitif. Toutes reposent en revanche sur la même exigence : dire sur quelles données on s'appuie, dire ce qui les réfuterait, et accepter le verdict des mesures plutôt que celui des attentes.

Il reste une dernière leçon, propre à ce chapitre. C'est le seul du programme où l'objet d'étude est celui qui étudie. La tentation d'y lire une marche triomphale vers nous-mêmes est donc permanente, et l'histoire montre qu'elle n'a épargné personne. Ce que les données disent est à la fois plus modeste et plus intéressant : nous sommes une branche parmi d'autres d'un buisson africain, la seule qui subsiste, porteuse de quelques pour cent d'ADN de cousins disparus, et dont l'essentiel de ce qui la caractérise — les langues, les techniques, les savoirs — ne se transmet pas par les gènes.