Origine et Evolution de la lignée humaine Biol 301 Myriam HARRY

Biol 301
ET L’HOMME dans tout ça ?
Origine et Evolution de la ligné
lignée humaine
Myriam HARRY, Université Paris-Sud 11
HOMINOÏDES
(ou
(ou grands
grands singes)
singes)
Hylobatidae
Hominidae
L’homme ne descend pas du singe
Homininae
Ponginae
Famille
Sous-famille
Gorillini
Hominini
Homo
Super-famille
Tribu
Pan
Gorilla
Pongo
Homme
(1 espèce)
Chimpanzé
(2 espèces)
Gorille
(1 espèce)
Orang-outang
(1 espèce)
Homo sapiens
Pan paniscus
Pan troglodytes
Hylobates
Genre
Gibbon
(12 espèces)
Pongo pygmaeus
Gorilla gorilla
Les Primates
51 genres, 168 espèces
• Pouce et gros orteil (sauf humains pour le gros orteil)
opposables aux autres doigts
• Ongles plats à la place des griffes (sauf quelques
petites espèces d’Amérique du Sud)
• Orbite des yeux entièrement cerclé d’os. Yeux
rapprochés sur le devant de la face
(vision
binoculaire).
C’est un singe !
• Museau réduit.
• Cerveau développé.
• Arboricoles en général, parfois terrestres. Tendance
à se redresser.
• La plupart adaptés aux forêts tropicales humides.
1
Singes du Nouveau monde (Platyrhiniens)
Singes de l’Ancien Monde (Catayrhiniens)
Données paléontologiques => 7MA (8-9 MA)
Datation génétique de la divergence chimpanzés/ homme => 5 à 6 MA
Origine des Primates ~ 60 MA
• Petits mammifères insectivores arboricoles (les plésiadapiformes)
• fin du Crétacé (-70 MA).
• ressemblaient aux lémuriens actuels
• probablement nocturnes.
• Premiers Simiens (vrais singes) : vers 40 MA.
• Proviendraient de Prosimiens asiatiques (???), peut-être africains.
• Fossile le plus ancien connu (Siamopithecus, 40 MA) a été
. découvert en Thaïlande,
• Les simiens ont surtout prospéré en Afrique.
Les premiers Hominoïdes (grands singes)
La séparation entre Cercopithécoïdes (singes avec queue) et
Hominoïdes (grands singes) se produit en Afrique il y a environ
20-25 MA.
Plus ancien des grands singes connu = Proconsul
Pas de queue, mais locomotion semblable à celle des
cercopithèques.
Séparation des singes du Nouveau monde (Platyrhiniens)
de ceux de l’Ancien Monde (Catayrhiniens) : vers 40 MA.
Beaucoup d’espèces disparaissent suite à l’important
refroidissement du début de l’oligocène.
L’âge d’or des grands singes
À partir de 20 MA : le climat devient plus sec en Afrique de l’Est;
la savane boisée gagne sur la forêt tropicale humide.
Ces conditions profitent aux grands singes (Hominoïdes) aux
dépens des petits singes (Cercopithécoïdes).
Les grands singes constituent même, un moment, 90% des
espèces de singes (c’est l’inverse aujourd’hui).
2
Premiers pas vers l’humanité
Trois principales différences entre les grands singes et
l’humain
• Volume du cerveau
• Mode de locomotion
• Langage
• Utilisation d’outils
(certains grands singes
utilisent des outils
simples)
Bébé
chimpanzé
Volume du cerveau
Bébé humain
Homme
Chimpanzé
Ressemblance du crâne d’un
humain adulte à celui d’un bébé
chimpanzé.
Homme : volume important (~1400 cc)
et face réduite.
Grands singes : volume environ quatre
fois plus faible (350 à 400 cc).
Implication de gènes du
développement
=> Conservation chez l’humain
à l’état adulte des caractères
physiques typiques de
l’enfance (néoténie)
Homme : réduction de la mâchoire
=> formation du menton
Adultes
Mode de locomotion
Colonne vertébrale
Adaptations du squelette à la
bipédie
Grands singes :
Humains :
- parfois bipèdes (environ 10% à 20% du
temps chez les chimpanzés), mais peu
adaptés à ce mode de locomotion.
Colonne vertébrale
présentant 4 courbures
- se déplacent surtout à quatre pattes ou
suspendus par les bras aux branches.
L’adaptation à grimper et à se
suspendre aux branches
prédispose à la bipédie.
Humains : uniquement bipèdes
(sauf les bébés !).
grand singe
mêmes muscles des hanches et
du bas du dos sollicités pour
grimper et pour marcher.
homme
3
Bras et jambes
Adaptations du squelette à
la bipédie
Bassin
Humains :
Les bras sont plus
courts que les jambes
grand singe
homme
La morphologie des bras et
des épaules chez les
humains découle de
l’adaptation de leurs
ancêtres à se suspendre aux
branches.
Humains :
Bassin plus large et
plus robuste (doit
supporter presque
tout le poids du
corps en position
redressée).
Sacrum plus robuste
Position du trou occipital
et dents
Fémur
Grands singes :
Humains :
- Fémur et col du fémur
plus longs
grand singe
- Position du trou
occipital plus reculée
- Canines très
développées (surtout
chez les mâles)
- Fémur est orienté
différemment par
rapport au bassin
- Dentition en « U »
homme
Pieds
Chimpanzé
Evolution de la ligné
lignée humaine
Humains :
- gros orteil dans le
prolongement du pied
- pied non préhensile (le gros
orteil ne peut pas s’opposer aux
autres)
gros orteil
Homme
- Pied présentant une voûte
plantaire
4
Australopithecus afarensis
= Lucy
Homo habilis
Données paléontologiques
Homo erectus
Homo neanderthalensis =
Homme de Neandertal
Vision linéaire et ancienne
Et fausse
Toumaï
Toumaï
Sahelanthropus tchadensis
Homo sapiens =
Homme de Cro-Magon
Toumaï
Toumaï
Sahelanthropus tchadensis
Taille : 1 à 1,3 m
Trou occipital témoignant
d’une position dressée,
probablement bipède
-Découvert par Ahounta Djimdoumalbaye
de l’équipe de Michel Brunet
- juillet 2001
Autres caractéristiques
typiques des hominidés :
face plus aplatie que celle
des grands singes
- dans le désert du Djourab, au nord du
Tchad (Afrique centrale)
- crâne, quelques dents, fragments de
mâchoire.
- Datation : 7 MA (datation relative et
datation absolue au 10béryllium).
Toumaï signifie « espoir de vie » en langue Goran
Capacité crânienne proche
de celle du chimpanzé
Ancêtre de l’homme ?
ou un ancêtre commun aux grands singes actuels et aux
humains ?
Orrorin tugenensis
Australopithecus afarensis
Nombreux fossiles retrouvés dont Lucy
(AL 288-1), un squelette complet à 40%
découvert en 1974 par Donald Johanson,
Maurice Taieb et Yves Coppens sur le site
des Afars en Éthiopie
Découvert en janvier 2001 au Kenya
(Afrique de l’Est) quelques mois avant Toumaï
Fragment de mâchoire, restes du fémur et de
l’humérus, quelques dents, une phalange
Taille : 1,25 et 1,5 m
Datation : 6 MA
Taille entre 1 et 1,5 m
Datation : 4 et 3 MA
Volume crânien ~ celui des
grands singes : 450 cc
Mâchoire primitive comme celle des singes
Fémur indique nettement une locomotion bipède
(longueur, forme, orientation du col)
Humérus et phalange très allongée (comme celle des grands singes)
témoignent une aptitude à la suspension
Locomotion bipède, mais
moins spécialisée que celle
des humains modernes.
Lucy
5
Encéphale à peu près
de la taille de celle
d’un chimpanzé
(~ 25% de celle de
l’homme moderne)
En 1978, Mary Leakey et
Tim White mettent à
jour à Laetoli en Tanzanie
des empreintes de pas
fossilisées dans de la
cendre volcanique.
Australopithecus
afarensis
Orrorin, plus vieux de 3
MA serait meilleur
marcheur (fémur mieux
adapté à la bipédie)
Ces empreintes vieilles de 3,6 MA sont
attribuées à des A. afarensis (deux
individus, un grand et un plus petit, peutêtre un mâle et une femelle).
Toumaï
Marche bipède
Proportion bras/jambe intermédiaire
entre celle de l’homme et du chimpanzé.
Lucy n’est pas notre mère
mais notre cousine !
Comparaison entre Lucy
(Australopithecus afarensis)
et l’homme moderne
Orrorin
Forme du bassin, dentition et articulation
du genou intermédiaires entre l’homme et
le chimpanzé
Les Australopithè
èques ((Australopithecus)
Australopithecus)
Australopith
Australopithecus)
Australopithèques
Les premiers ont été découverts en Afrique du Sud (A. africanus par
Raymond Dart, 1924) d’où leur nom signifiant « singes du Sud ».
Ils étaient des grands singes bipèdes
Australopithecus afarensis
= Lucy
Plusieurs espèces se sont succédées ou ont coexisté.
Lucy n’était pas seule !
•
•
•
•
•
•
•
•
•
A. ramidus
A. anamensis
A. afarensis
A. africanus
A. garhi
A. bahrelghazali
A. aethiopicus
A. bosei
A. robustus
•
•
•
•
•
•
•
•
•
A. ramidus
A. anamensis
A. afarensis
A. africanus
A. garhi
A. bahrelghazali
A. aethiopicus
A. boisei
A. robustus
Les espèces aethiopicus, boisei et
robustus sont maintenant placés
dans le genre Paranthropus
A. ramidus a été placé dans le
genre Ardipithecus
Ont peuplé l’Afrique de 4 MA à 1 MA
Les Australopithè
èques ((Australopithecus)
Australopithecus)
Australopith
Australopithecus) =
Australopithèques
« singes du Sud ».
Répartition des
Australopithèques
(points rouges)
et des Homo
(points verts)
en Afrique et Europe
Répartition des
Australopithèques
(points rouges)
et des Homo
(points bleu)
en Afrique et Europe
Toumaï
L’évolution des grands singes
bipèdes se fera dans la
savane, à l’est du grand Rift
alors que celle des grands
singes arboricoles se fera à
l’ouest, là ou le climat plus
humide permet encore la
présence de forêts.
= East side story : théorie
proposée par Yves Coppens
En 2001, la découverte de
Toumaï à 2500 Km à
l’OUEST de la vallée du Rift
remet cette théorie en
question
West side story
6
Australopithecus africanus
Répartition des
Australopithèques
(points rouges)
et des Homo
(points verts)
en Afrique et Europe
On suppose qu’africanus a évolué à
partir d’ afarensis.
Datation : 3,5 à 2 MA
Taille comparable à celle d’afarensis
Capacité crânienne (450 à 530 cc)
En 2005 découverte de
trois dents de chimpanzés
datées de 500 000 ans
Moins prognathe que celui d’Afarensis
et molaires plus volumineuses
=> Contradiction de la East
side story
2005, dents d’ancêtres de
chimpanzés et de gorilles
datées de 12.5 et 5.9 MA
=> Séparation hommechimpanzés : 13 MA
Australopithecus anamensis
Meilleur marcheur qu’afarensis, mais
conserve ses aptitudes à la suspension
et au grimper
L’espèce s’est éteinte sans donner de formes plus modernes
Les Homo ne proviennent pas des Australopithecus africanus
Seraient peut-être à l’origine des Paranthropes
Paranthropus
Datation : 4,2 à 3,9 MA
Plus vieil Australopithèque
véritable connu
Bipède : meilleure bipédie que
A. afarensis même s’il le
précède d’un bon MA
P. aethiopicus
P. boisei
(2,7 à 2,3 MA)
(2,4 à 1,2 MA)
Donc A. afarensis n’est
probablement pas l’ancêtre
des Homo
Mais plutôt à A. anamensis
P. robustus
(2,2 MA à 1 MA)
Les premiers hommes du genre Homo ?
Deux espèces apparaissent à peu
près en même temps (2,5 MA) :
Homo rudolfensis
Homo habilis
Capacité crânienne : 600 cc pour habilis
Les différents caractères n’ont pas tous évolué
en même temps au même rythme
=> évolution en mosaïque
et jusqu’à 750 cc pour rudolfensis.
Taille ~ 1,4 m.
Bipédie encore archaïque pour habilis, mais
évoluée pour rudolfensis
Taille d’outils sommaires : galets
aménagés (pierres cassées pour
leur donner un tranchant et
utilisation des éclats comme
lames pour trancher ou gratter)
H. rudolfensis serait plus près des humains
mais dentition robuste (adaptation à une
nourriture coriace) proche de celle des
Paranthropes.
7
Homo habilis
Les Australopithè
èques robustes = Pranthropus
Australopith
Australopithèques
Capacité crânienne : 600 cc
Taille ~ 1,4 m.
Bipédie encore archaïque
Datation : 2,5 MA
H. habilis n’était pas un chasseur
(trop petit et pas d’armes)
même s’il devait avoir un régime
comprenant de la viande
(dents petites).
Taille d’outils sommaires : galets
aménagés (pierres cassées pour
leur donner un tranchant et
utilisation des éclats comme
lames pour trancher ou gratter)
Probablement charognard
opportuniste et aussi en partie
insectivore
Paranthropus boisei
(2,4 à 1,2 MA)
Des pierres taillées et des éclats
servant d’outil ont été trouvés sur les
sites associés à boisei,
d’abord attribué à Homo habilis
L’outil n’est pas le propre du genre Homo
H. habilis et H. rudolfensis, se rattacheraient plutôt au vaste
groupe des Australopithèques
Et d’autant moins que :
Renommination :
H. habilis => Australopithecus habilis
Homo habilis = Australopithecus habilis
H. rudolfensis => Kenyanthropus rudolfensis
le genre Homo n’apparaît qu’avec
l’émergence de H. erectus
Australopithecus afarensis
= Lucy
•
•
•
•
•
•
•
•
•
A. ramidus
A. anamensis
A. afarensis
A. africanus
A. garhi
A. bahrelghazali
A. aethiopicus
A. bosei
A. robustus
Homo erectus
Orrorin
Toumaï
Australopithecus anamensis
« Sangiran 17 »
Un crâne
découvert à
Java en 1969
1 MA
Première découverte à Java en
1891 par E. Dubois
(Pithecanthropus erectus ou
homme de Java, 0,5 MA
Indonésie et Chine
caractères physiques propres
Datation : ~ 1 MA
Australopithecus habilis
Homo erectus
Sinanthrope ou
« Homme de Pékin »
Ne conduit pas à Homo sapiens !!
~ 500 KA
utilisait le feu
8
Homo floresiensis
Le Hobbit de Flores
Restes de 7 individus retrouvés en 2003
au fond d’une caverne sur l’île de Flores
en Indonésie
Taille : un mètre
H. floresiensis et H. sapiens
Squelette quasi complet d’une femme de
30 ans, daté de 18 000 ans
Le genre Homo
Au moins 11 espèces décrites !
H. antecessor
H. ergaster
H. erectus
H. georgicus
H. habilis
H. heidelbergensis
H. neanderthalensis
H. rhodesiensis
H. rudolfensis
H. sapiens
H. floresiensis
Homo ergaster/
ergaster/ Homo erectus
Le dé
ébat
d
débat
Harry, 2008
Homo ergaster
Datation :~2 MA
Il y a environ 2 MA,
au moins de 5 espèces
d’hominidés bipèdes ont
coexisté en Afrique :
Le plus connu = l’adolescent du Turkana
Squelette presque complet découvert en
1984 à l’ouest du lac Turkana (Kenya).
Garçon d’une douzaine d’années :
mesurait 1,64m (1,90m)
Bipédie achevée comme chez l’humain moderne
Cerveau : 750 à 950 cc
Mâchoires moins robustes que habilis.
Il s’est répandu rapidement le long des fleuves et
des vallées du Rift puis, il a ensuite atteint
l’Afrique du Nord, l’Asie et l’Europe.
• Deux espèces de
Paranthropes (boisei au nord
et robustus au sud)
• « Homo » habilis
• Homo rudolfensis
• Homo ergaster
La période allant de 1,7 MA à 0,7 MA est marquée par d’importantes
glaciations qui accentuent l’aridité de la savane africaine. Ce changement
de climat semble avoir entraîné l’extinction de habilis et de rudolfensis qui
disparaissent il y a environ 1,6 MA. Les paranthropes disparaissent à leur
tour 500 KA plus tard. H.ergaster doit peut-être sa survie à sa mobilité
qui lui permettait de changer de milieu
9
Homo erectus
Il y a près de 1,8 MA, H.
ergaster sort d’Afrique et
colonise l’Europe et l’Asie.
Les populations qui atteignent
l’Indonésie et la Chine
développent avec le temps des
caractères physiques qui leur
sont propres.
L'é
L'émergence de la ligné
lignée né
néandertalienne
Données paléontologiques :
- 300 hommes issus de plus d'une centaine de sites
- souvent fragments de squelette (site de Croatie, 2568 ossements ont
été dénombrés appartenant à 70 individus)
- 38 dont 20 adultes présentent un squelette bien conservé
Isolement de populations en Europe durant le Pléistocène alternance de
périodes glacières assez longues et de périodes interglaciaires plus
courtes)
On leur donne le nom d’Homo
erectus
L'é
L'émergence de la ligné
lignée né
néandertalienne
Fossiles les plus anciens :
- site de la Gran Dolina d’Atapuerca en Espagne (près de 80 restes osseux
appartenant à au moins 6 individus) datés de... 800 000 ans
=> nommés Homo antecessor
-site de la Sima de los Huesos d’Atapercua, 32 individus datés de 500 000
ans,
-=> nommés H. heidelbergensis
Scénario
lignée européenne H. heidelbergensis H. neanderthalensis
H. antecessor
la lignée africaine H. sapiens
A l’origine des néandertaliens ?
Lignée néandertalienne :
- Lignée pré-néandertalienne : à partir de 450 000
- Néandertaliens anciens émergent vers 250 000 ans
- Néandertaliens récents (ou néandertaliens classiques) vers 70 000 ans 28 000 ans
Homo neanderthalensis : ll’homme
’homme de Neandertal
Homo heidelbergensis
Issu de populations d’ergaster sorties d’Afrique
atteignent l’Europe il y a 1,2 à 1,9 MA (?)
Plusieurs vagues de peuplement
Morphologie semblable à celle des H. erectus d’Asie
Capacité cranienne : 800 cc à 1200 c.
Des vestiges de feu sur un site daté de 400 000 ans
(Terra Amata, près de Nice en France)
Datation : ~ 500 KA
Proviennent de l’évolution de populations
européennes de H. heidelbergensis isolées
au cours des glaciations.
En Europe de 125 000 à 28 000 ans
Stature courte, trapue (membres courts),
robuste 1,55 à 1,65 m pour 70 à 90 Kg
Capacité crânienne : 1500 à 1750 cc
(environ 15% > à celle de l’H. sapiens)
Adaptés aux conditions glaciaires de l’Europe de cette époque
(glaciations successives)
Chasseurs, gibier (mammouths, chevaux, rhinocéros laineux et rennes surtout)
Cohabitation avec H. sapiens ?
Néandertal s’ éteint sans laisser de descendance.
N’est pas un ancêtre d’Homo sapiens.
10
Homo sapiens : ll’homme
’homme moderne
Le plus ancien crâne d’Homo
sapiens connu a été découvert en
Afrique (Éthiopie) en 1997 :
Datation : 160 000 ans
Présente des caractères intermédiaires
entre les Homo ergaster les plus
récents et H. sapiens moderne
Les plus anciens Homo sapiens
trouvés en Europe datent de
35 000 ans: « Hommes de
Cro-Magnon »
Taille : 1,70 - 2 m
1868,Les Eyzies-de-Tayac
Est-ce bien le premier Homo sapiens ?
Omo I et Omo II, Éthiopie, par
Richard Leakey en 1967, datés à 130
000 Nouvelle datation (Ar/Ar) en
2005: 195 000 ans (+ ou - 5000).
Capacité cranienne : identique à celle
de l’homme moderne.
⇒ Homo sapiens archaïques
crâne allongé
front bas,
fuyant
capacité
crânienne
1500 à 1750 cc
chignon
occipital
bourrelet
sus-orbitaire
prononcé
nez saillant et
cavité nasale
très grande (le
nez devait être
grand)
pas de menton
H. sapiens
Evolution de la ligné
lignée humaine
Apport de la gé
génétique des populations
Homo neanderthalensis / homo sapiens
Une ou deux espè
èces ?
esp
espèces
Donné
Données molé
moléculaires
Premières études
Spécimens :
-fémur du spécimen type de Neandertal de la grotte de Feldhofer, dans la
vallée de Neander en Allemagne de l’ouest
- une côte issue d’un squelette fragmentaire d’enfant néandertalien de la
grotte de Mezmaiskaya dans le nord Caucase daté d’environ 29 000 ans.
Données moléculaires :
-séquençage de 379 pb des régions hypervariables I et II (HVRI et HVRII)
ADNmt du spécimen allemand (Krings et coll., 1997)
Distribution
des
différences
appariées
d’après Krings
et al, 1997
- 345 pb de la région HVRI du spécimen du Caucase (Ovchinnikov et al.,
2000)
- vaste échantillon d’humains actuels (près de 2000 haplotypes dérivés de
quelque 6000 individus pour le travail le plus récent), les chimpanzés
servant de groupe extérieur.
11
741-317 Ka/ Feldhofer
853-365 Ka /Mezmaiskaya
Différences entre Homo neanderthalensis et H. sapiens
en fonction du continent d’origine d’Homo sapiens
95
246 à 106 Ka
5 846 hommes modernes
100
Néandertal
/europe
Néandertal/
Afrique
Néandertal/
Asie
Néandertal/
Amérique
Néandertal/
Australie
Effectif
510
478
494
167
20
Moy
28,2+/- 1,9
27,1+/- 2,2
27,7+/- 2,1
27,4+/- 1,8
28,3+/- 3,7
98
Néandertalien Feldhofer
Néanderthalien Mezmaiskaya
151-352 Ka
La reconstruction phylogénétique (NJ)
portant sur l’analyse de séquences d’ADN
(d’après Ovchinnikov et al., Nature, 404)
La divergence des humains modernes les plus anciens se situerait
dans une fourchette allant de 246 à 106 Ka.
« Multidimensional
scaling » :
distance entre deux
points proportionnelle
à la distance
génétique entre les
deux séquences
correspondantes
Autre étude : comparaison des 11 séquences de Néandertaliens
-9 autres séquences d’ADN de Néandertaliens
(dont deux proviennent de spécimens des sites français de La Chapelleaux-Saints et de Rochers-de-Villeneuve)
⇒ montre un haplotype commun
(combinaison des trois mêmes mutations aux positions 16234, 16244 et
16256)
=> jamais trouvé chez aucune des milliers de séquences d’Homo sapiens
disponibles)
Représentation schématique des résultats de
comparaison de séquences mitochondriales de
divers Hommes fossiles et Hommes actuels
(région hypervariable 1 boucle D ADN mt)
(D'après Caramelli et al., 2003)
Séquences des Hommes
de Cro-Magnon
=> sont très semblables à
celles des Hommes
actuels
=> se distinguent de
celles des
Néandertaliens, voisins
pourtant par la
géographie et pour
certains, par l'âge
Origine de l’homme moderne ?
Monocentriste
Arche de Noé
Out of Africa
Pluricentriste
Candélabre
Multirégionale
Intermédiaire
Evolution
réticulée
12
Ces différents modèles peuvent être testés en évaluant la divergence
moléculaire qui existe entre les populations humaines actuelles.
Les premières études (Cann et coll., en 1987
- ADNmt de 147 individus provenant de 5 régions géographiques distinctes à
l’aide de marqueurs RFLP
⇒ existence de 134 types d’ADNmt
⇒ arbre semble être enraciné en Afrique, il y a quelque 140-290 Ka.
=> les plus grandes divergences au sein des parties « non-africaines »
correspondent à un temps qui n’excéderait pas 90-180 Ka.
Aucune lignée d’ADNmt venant des Homo asiatiques les plus précoces n’aurait
survécu et contribué au pool de gènes de notre espèce.
S’il y avait eu hybridation entre les formes archaïques résidentes en Asie et les
formes anatomiquement modernes émergeant d’Afrique, on devrait s’attendre à
trouver des types d’ADNmt extrêmement divergents chez les asiatiques
actuels. Ce qui n’est pas le cas.
Ce travail portant sur l’étude du génome mitochondrial, d’hérédité
maternelle rebaptisée
=> théorie de l’Eve africaine
Sujet de controverses : utilisation de l’ADNmt, échantillonnage, les
méthodes de reconstruction phylogénétiques
Autres études portant sur un échantillonnage plus complet ont confirmé
ces résultats
=> la population erectus non-africaine a été remplacée (sans mélange) par des
sapiens migrant d’Afrique.
Distance génétique entre les individus
Am. J. Hum. Genet. 61:705–718, 1997
Multilocus Genotypes, a Tree of Individuals, and Human
Evolutionary
History
Joanna L. Mountain1 and L. Luca Cavalli-Sforza2
Department of Integrative Biology, University of California, Berkeley; and 2Department of Genetics, Stanford University, Stanfor
1
The 12 populations considered here are Australians,
Cambodians, Chinese, Europeans, Italians, Japanese, Nasioi Melanesians,
coastal New Guineans, highland
New Guineans, Biaka Pygmies, Mbuti Pygmies, and Senegalese Mandenka.
Australian and New Guinean
RFLP + microsatellites
CAR Central African Republic Pygmy; ZAI Zaire Pygmy; CHI Chinese; MEL Melanesian; NEU
northern European; JPN Japanese; AUS Australian; NGh New Guinea highland; NGc New
Guinea coastal; CAM Cambodian; SEN Senegalese; TRO
Trino Italian.
L’arbre des individus
À la recherche « d’Adam »
Etude des gènes portés par le chromosome Y
=> Confirmation d’une origine africaine pour de l’homme moderne à la même
période que celle qui avait été suggérée pour Eve.
Hammer et coll (2001)
- 2800 individus de 50 populations
- porte sur une combinaison d’approches notamment
sites polymorphes du chromosome Y,
partie non recombinante du chromosome Y (NRY),
du polymorphisme sur le chromosome Y de l’élément transposable Alu
nommé élément YAP
microsatellite tétranucléotidique.
13
Marqueurs sur le
chromosome Y
National Geographic, Mars 2006
⇒ Les résultats suggèrent qu’après une large expansion précoce en dehors de
l’Afrique,
⇒des migrations hors de l’Asie seraient à l’origine de variants NRY
Une lignée portant un haplotype différencié serait retournée en Afrique
quelques temps avant la dernière glaciation. Cet haplotype aurait donné
naissance à une série d’haplotypes africains ayant contribué pour une très
large part à la constitution du « pool » génétique paternel des populations
africaines actuelles
Chacun des points de couleur correspond à une variation d’un marqueur
génétique mitochondrial identifié sur des humains d’aujourd’hui.
Il y a beaucoup plus de diversité en Afrique que dans le reste du monde
=> ce qui suggère une longue présence africaine suivie d’une expansion mondiale
plus récente à partir d’un petit groupe venu d’Afrique (peut-être moins de
1000 personnes). Cette migration aurait commencé il y a un peu plus de 50000
ans.
La répartition de ces haplotypes montre qu’il y a eu plus d’une migration à
partir de l’Afrique et que ces migrations n’ont pas eu lieu que dans un seul
sens.
De multiples dispersions ont eu lieu hors d’Afrique et ce peut-être à des
époques différentes et par des voies diverses.
De tous ces travaux, nous pouvons en conclure que les modèles des
origines de l’Homme moderne sont certainement trop simpliste
Cavalli-Sforza & Cavalli-Sforza, 2008
200-100 000 ans
Cavalli-Sforza & Cavalli-Sforza, 2008
80-60 000 ans : Ré-expansion
Première sortie d’Afrique, par le Nil ou la mer rouge ?
14
Cavalli-Sforza & Cavalli-Sforza, 2008
60-30 000 ans : Cohabitation avec Homo neanderthalensis,
en Europe, colonisation de l’Australie et de l’Asie
Cavalli-Sforza & Cavalli-Sforza, 2008
30-20 000 ans : Extinction de Homo neanderthalensis en Europe et
colonisation du continent américain
(traversée du détroit de Behring, niveau de la mer plus bas)
4
Cavalli-Sforza & Cavalli-Sforza, 2008
20-15 000 ans : Retraite pendant le maximum glaciaire
Cavalli-Sforza & Cavalli-Sforza, 2008
15-2 000 ans : Recolonisation post-glaciaire
Origine des chordés
Opabinia
Anomalocaris
Pikaia
Pikaia
Wiwaxia
Marrella
Pourquoi Pikaia
Cavalli-Sforza & Cavalli-Sforza, 2008
Hallicigenia
Hallucigenia
a survécu ?
Faune des schistes de Burges (Cambrien, 530 MA)
Découverte en 1809 par C. Wlacott
Montagnes rocheuses canadiennes
15
Stephen Jay GOULD (1941-2002)
Ce ne sont pas obligatoirement
les espèces les plus adaptées qui
ont survécues au cours de
l’évolution
contraintes environnementales
contraintes génétiques
hasard / chance
Théorie de la contingence évolutive (1989):
L’évolution est un ensemble d’événements absolument
impossibles à prédire et non reproductibles
Ouvrages
L’évolution
(Et celle de l’homme)
N’est pas un long fleuve tranquille …
16