L'ADN montre qu'une fille avait un néandertalien, un parent de Denisovan

On peut pardonner de penser que les premiers humains modernes qui se sont aventurés hors d’Afrique sont tombés dans une scène de bars animée. L'ADN provenant d'une seule grotte en Sibérie a révélé qu'elle avait été occupée par deux groupes humains archaïques qui s'étaient croisés avec les humains modernes nouvellement arrivés. Cela incluait à la fois les Néandertaliens, que nous connaissions auparavant, et les Denisovans, dont nous ignorions l'existence et ignoraient encore beaucoup d'autres choses que leurs séquences d'ADN. L’ADN a également révélé que l’un des Denisoviens avait un ancêtre néandertalien quelques centaines de générations dans son passé.

Mais dans presque tous ces cas, l'ascendance semble provenir d'un seul échange de chromosomes plusieurs générations auparavant. Il y avait peu d'indication que le métissage était fréquent.

Maintenant, la même grotte a donné un fragment d’os qui indique que le métissage pourrait avoir été commun. Le séquençage de l'ADN a révélé que le propriétaire initial du fragment d'os avait une mère, l'homme de Néandertal et un père, Denisovan. Le fait que nous ayons si peu d'échantillons d'ADN de cette époque et que celui-ci soit le produit immédiat de l'intermédiation nous donne une forte indication que nous devrions nous attendre à davantage d'exemples à l'avenir.

Qu'est-ce que c'est?

La grotte Denisova est située en Russie près de ses frontières avec la Chine, le Kazakhstan et la Mongolie. Il semble y avoir des conditions favorables à la préservation de l'ADN ancien, car les os du site ont produit des génomes de haute qualité provenant de Néandertaliens et de Denisovans. Cela ne semble pas avoir favorisé la préservation des squelettes eux-mêmes, car la plupart des matériaux ont été fragmentaires; tout ce que nous savons sur l'apparition de Denisovans provient d'une molaire et d'un petit doigt, bien que la datation indique qu'ils occupaient la grotte plus de 30 000 ans après le Néandertalien.

En raison de la nature fragmentaire de nombreux os, l'équipe d'exploration de la grotte les parcourt lentement pour déterminer lesquels sont humains en examinant le collagène qui constitue la majeure partie de l'os. Une identité humaine les a poussés à se concentrer davantage sur un fragment appelé Denisova 11, qui provenait d'un os long (comme un bras ou une jambe) d'un individu qui était au moins à l'adolescence. Au-delà, il n'y avait rien de suffisamment distinctif pour déterminer à quelle partie du corps le fragment provenait, encore moins à quel groupe d'humains appartenait son propriétaire, bien que la datation au carbone l'ait placé à une époque où on savait que les Denisovans occupaient la grotte.

Pour en savoir plus, les chercheurs ont séquencé son ADN mitochondrial. Comme cela n'est transmis que par l'œuf, il vous parle de la mère d'un organisme. Dans ce cas, l'ADN mitochondrial était clairement néandertalien, ce qui était quelque peu surprenant compte tenu de la date sur l'os. Quoi qu'il en soit, cela a suffi aux chercheurs pour décider de séquencer le génome de Denisova 11. Il a été complété de telle sorte que la base moyenne ait été séquencée 2,6 fois, ce qui signifie qu'il reste encore beaucoup de lacunes et d'incertitudes dans le génome. Néanmoins, il suffisait d’effectuer des analyses détaillées.

La première chose qui était claire était que Denisova 11 était une femme; Les séquences du chromosome X apparaissaient aussi souvent que celles de tout autre chromosome, suggérant qu'elle en avait une paire. L'autre était que les techniques d'excavation des chercheurs étaient très bonnes, la contamination avec l'ADN de ceux qui effectuaient l'excavation ne pouvant représenter plus de 1,7% du total des séquences. Au-delà de cela, la plupart des résultats étaient inattendus.

Parts égales

Parce que nous avons maintenant plusieurs génomes de Neandertal et de Denisovan, nous avons une idée de la façon dont ils diffèrent constamment les uns des autres et des génomes de l'homme moderne. Analyser ces différences avec Denisova 11 a montré qu’elle était un mélange à peu près égal. Au lieu d'être essentiellement néandertalien, comme on peut s'y attendre de l'ADN mitochondrial, seuls 39% des fragments d'ADN étaient clairement néandertaliens. En revanche, Denisovan représentait 42% de la population, ce qui signifie qu'elle était presque un mélange égal des deux groupes d'humains archaïques.

Les auteurs ont examiné d’autres échantillons qu’ils avaient séquencés au même moment, à la recherche de signes de contamination, et ont également vérifié s’il existait un problème logiciel, mais les résultats ont été conservés. Il y a deux façons d'expliquer cela. La première est qu’elle est le produit immédiat d’un mariage entre ces deux personnes différentes. La seconde est qu’elle fait partie d’une population d’hybrides, dans laquelle ses parents portaient des mélanges d’ADN de Neanderthal et de Denisovan.

Pour déterminer ce qui se passait, les chercheurs ont examiné chaque site individuel où les Néandertaliens et les Denisovans diffèrent. Si Denisova 11 était le produit d’une population mixte, vous vous attendriez à ce qu’un bon nombre de ces sites soient tous des Néandertaliens ou de Denisovan, étant donné que les génomes devraient être mélangés de manière assez aléatoire. Si elle était le produit immédiat d'un mariage entre des individus appartenant à des groupes distincts, on pourrait s'attendre à ce que beaucoup de ces sites possèdent une version de Neandertal et une version de Denisovan. (Vous ne vous attendriez pas à ce qu'ils soient tous comme cela, car nous ne connaissons pas toute la diversité des Néandertaliens ou des Denisovans à ce stade.)

Les résultats ont clairement favorisé son mélange 50/50. "Nous concluons que Denisova 11 ne provient pas d'une population ayant des proportions égales d'ascendance Neanderthal et Denisovan", concluent les chercheurs. "Elle était plutôt la progéniture d'une mère néandertalienne, qui lui avait fourni son ADN [mitochondrial], et d'un père de Denisovan." Les différences ont également été réparties uniformément dans son génome, comme on pouvait s'y attendre si chaque moitié de chaque paire de chromosomes provenait d'un groupe d'ancêtres différent.

Un regard plus détaillé sur ses ancêtres a montré qu'il y avait au moins cinq petites régions où les deux chromosomes semblaient avoir un ascendance néandertalien, suggérant que le père de Denisova 11 appartenait à une population qui s'était déjà croisée avec des Néandertaliens. Et sa mère semble être plus étroitement liée à un squelette de Néandertal trouvé en Croatie, plutôt qu’à un descendant des Néandertaliens qui occupaient la même grotte des dizaines de milliers d’années plus tôt.

Mélange et pourtant distinct

Les auteurs font valoir que, malgré les indications laissées dans les génomes modernes, Denisova 11 suggère fortement que le métissage était commun chaque fois que deux groupes différents se chevauchaient. Après tout, nous n'avons pas beaucoup de génomes d'êtres humains archaïques, et nous en avons déjà trouvé un qui est le produit direct du métissage entre deux groupes.

Alors, pourquoi y a-t-il une différence entre cette attente et ce que nous avons vu dans d'autres génomes, ce qui suggère que les deux groupes semblent être en grande partie des lignées distinctes? D'une part, nous ne savons pas vraiment à quelle fréquence différentes populations se chevauchent. En se basant sur les endroits où les populations modernes ont des niveaux plus élevés d’ADN de Denisovan, nous pouvons en déduire que les Denisovans ont habité l’Asie de l’Est, mais les détails concernant où et quand ne sont tout simplement pas connus. L'étendue de l'aire de répartition des Néandertaliens est également mal limitée.

Cela signifie que le métissage aurait pu être limité par le fait que les populations ne se sont tout simplement pas rencontrées aussi souvent. "Cela, ainsi que peut-être une aptitude réduite des individus d'ascendance mixte, peut expliquer pourquoi les Néandertaliens et les Denisovans sont restés génétiquement distincts", concluent les auteurs.

En revanche, les humains modernes semblent avoir assez rapidement remplacé les archaïques, ce qui laisse supposer une période limitée dans laquelle le métissage aurait pu avoir lieu. Néanmoins, les signes évidents de métissage et de volonté apparente de vivre ensemble par le passé peuvent indiquer que les humains modernes ont absorbé des populations antérieures plutôt que de les déplacer complètement.

Mais il y a aussi une petite pépite dans le journal qui suggère que ce ne sera pas la dernière fois que la grotte de Denisovan révolutionnera notre compréhension de nos ancêtres. Les seuls squelettes mentionnés dans le document sont Denisova 3 et Denisova 11, mais le document note qu’il a été découvert que "plus de 2 000 fragments d’os non diagnostiqués ont été mis au jour dans la grotte de Denisova". Cela signifie qu'il y a probablement beaucoup plus de sources potentielles d'ADN que nous n'avons pas encore examinées.

La nature2017. DOI: 10.1038 / s41586-018-0455-x (À propos des DOI).