Dans un numéro spécial de Science, une équipe internationale de scientifiques a pour la première fois décrit en détail Ardipithecus ramidus, une espèce d’hominidé qui vivait il y a 4,4 millions d’années dans ce qui est maintenant l’Éthiopie. Ces recherches, sous la forme de 11 articles détaillés et de résumés plus généraux, paraîtront dans le numéro du 2 octobre 2009 de la revue.
Cet ensemble de recherches offre la première description complète, évaluée par des pairs, des fossiles d’Ardipithecus, qui comprennent un squelette partiel d’une femelle, surnommée « Ardi ».
Le dernier ancêtre commun partagé par les humains et les chimpanzés aurait vécu il y a six millions d’années ou plus. Bien qu’Ardipithecus ne soit pas lui-même ce dernier ancêtre commun, il a probablement partagé de nombreuses caractéristiques de cet ancêtre. À titre de comparaison, l’Ardipithecus est plus vieux d’un million d’années que le squelette partiel féminin « Lucy » de l’Australopithecus afarensis. Jusqu’à la découverte des nouveaux restes d’Ardipithecus, le registre fossile contenait peu de preuves d’autres hominidés plus anciens que l’Australopithecus.
A travers une analyse du crâne, des dents, du bassin, des mains, des pieds et d’autres os, les chercheurs ont déterminé que l’Ardipithecus avait un mélange de traits « primitifs », partagés avec ses prédécesseurs, les primates de l’époque Miocène, et de traits « dérivés », qu’il partage exclusivement avec les hominidés ultérieurs.
En raison de son ancienneté, Ardipithecus nous rapproche du dernier ancêtre commun encore insaisissable. Cependant, beaucoup de ses traits n’apparaissent pas chez les singes africains actuels. Une conclusion surprenante, donc, est qu’il est probable que les singes africains ont beaucoup évolué depuis que nous avons partagé ce dernier ancêtre commun, ce qui fait donc des chimpanzés et des gorilles vivants de mauvais modèles pour le dernier ancêtre commun et pour comprendre notre propre évolution depuis cette époque.
« Chez Ardipithecus, nous avons une forme non spécialisée qui n’a pas évolué très loin dans la direction des Australopithèques. Donc, quand vous allez de la tête aux pieds, vous voyez une créature en mosaïque, qui n’est ni un chimpanzé, ni un humain. C’est Ardipithecus », a déclaré Tim White de l’Université de Californie Berkeley, qui est l’un des principaux auteurs de la recherche.
« Avec un squelette aussi complet, et avec autant d’autres individus de la même espèce au même horizon temporel, nous pouvons vraiment comprendre la biologie de cet hominidé », a déclaré Gen Suwa de l’Université de Tokyo, paléoanthropologue du projet et également auteur principal de Science.
« Ces articles contiennent une énorme quantité de données recueillies et analysées grâce à un effort de recherche international majeur. Ils ouvrent une fenêtre sur une période de l’évolution humaine que nous connaissions peu, lorsque les premiers hominidés s’établissaient en Afrique, peu après avoir divergé du dernier ancêtre qu’ils partageaient avec les singes africains », a déclaré Brooks Hanson, rédacteur en chef adjoint, sciences physiques, à Science.
« Science est ravi de publier cette mine de nouvelles informations, qui nous donne de nouvelles perspectives importantes sur les racines de l’évolution des hominidés et sur ce qui rend les humains uniques parmi les primates », a déclaré Hanson.
La collection spéciale d’articles de Science commence par un article de synthèse qui résume les principaux résultats de cet effort de recherche. Dans cet article, White et ses coauteurs présentent leur découverte de plus de 110 spécimens d’Ardipithecus, dont un squelette partiel comprenant une grande partie du crâne, des mains, des pieds, des membres et du bassin. Cet individu, « Ardi », était une femme qui pesait environ 50 kilogrammes et mesurait environ 120 centimètres.
Jusqu’à présent, les chercheurs supposaient généralement que les chimpanzés, les gorilles et les autres grands singes africains modernes avaient conservé de nombreux traits du dernier ancêtre qu’ils partageaient avec les humains – en d’autres termes, on pensait que cet ancêtre présumé ressemblait beaucoup plus à un chimpanzé qu’à un humain. Par exemple, il aurait été adapté pour se balancer et se suspendre aux branches des arbres, et aurait peut-être marché sur ses jointures lorsqu’il était au sol.
Ardipithecus remet cependant en cause ces hypothèses. Ces hominidés semblent avoir vécu dans un environnement boisé, où ils grimpaient à quatre pattes le long des branches des arbres – comme certains des primates du Miocène – et marchaient, debout, sur deux pattes, lorsqu’ils étaient au sol. Il ne semble pas qu’ils aient été des marcheurs à quatre pattes, ni qu’ils aient passé beaucoup de temps à se balancer et à se suspendre aux branches des arbres, comme le font les chimpanzés. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que les hominidés et les singes africains ont chacun suivi des voies d’évolution différentes, et nous ne pouvons plus considérer les chimpanzés comme des « proxies » de notre dernier ancêtre commun.
« Darwin était très sage sur cette question », a déclaré White.
« Darwin a dit que nous devions être très prudents. La seule façon de vraiment savoir à quoi ressemblait ce dernier ancêtre commun est d’aller le trouver. Eh bien, à 4,4 millions d’années, nous avons trouvé quelque chose d’assez proche de lui. Et, tout comme Darwin l’appréciait, l’évolution des lignées de singes et de la lignée humaine s’est poursuivie indépendamment depuis le moment où ces lignées se sont séparées, depuis ce dernier ancêtre commun que nous avons partagé », a déclaré White.
Ce numéro spécial de Science comprend un article de synthèse, trois articles qui décrivent l’environnement dans lequel vivait l’Ardipithecus, cinq qui analysent des parties spécifiques de l’anatomie de l’Ardipithecus, et deux qui discutent de ce que ce nouvel ensemble d’informations scientifiques peut impliquer pour l’évolution humaine.
Au total, quarante-sept auteurs différents du monde entier ont contribué à l’étude totale de l’Ardipithecus et de son environnement. Les principaux auteurs sont Tim White de l’Université de Californie, Berkeley, Berhane Asfaw du Service de recherche de la vallée du Rift à Addis-Abeba, Giday WoldeGabriel du Laboratoire national de Los Alamos, Gen Suwa de l’Université de Tokyo et C. Owen Lovejoy de l’Université d’État de Kent.
« Ce sont les résultats d’une mission dans notre profond passé africain », a déclaré WoldeGabriel, qui est également codirecteur du projet et géologue.
Sur la piste de nos ancêtres
A Q&A avec la paléoanthropologue Leslea Hlusko
La découverte révolutionnaire du squelette partiel d’Ardipithecus ramidus, une espèce d’hominidé datant de 4,4 millions d’années, est la dernière d’une longue série de contributions des chercheurs de l’UC Berkeley à l’élucidation de l’arbre ancestral humain. Certains des fossiles d’hominidés les plus importants au monde, dont Ar. ramidus, ont été mis au jour dans la vallée du Moyen Awash, en Éthiopie, où se déroule le projet de recherche du Moyen Awash, créé en 1981 par feu J. Desmond Clark, éminent archéologue et professeur émérite d’anthropologie à l’université de Berkeley. La zone de recherche du projet s’étend le long des deux côtés de la rivière Awash moderne dans la dépression Afar d’Éthiopie, au nord de la ville de Gewane.
Avec la coopération du gouvernement éthiopien, le projet réunit une équipe internationale de paléoanthropologues, de géologues et d’archéologues pour étudier les origines et l’évolution de l’homme. Pour en savoir plus sur ce que c’est que d’être un chasseur de fossiles d’hominidés, Sarah Yang, du service des relations avec les médias de l’UC Berkeley, a interviewé Leslea Hlusko, professeur agrégé de biologie intégrative et membre associé de la faculté du Human Evolution Research Center de l’UC Berkeley. Hlusko est l’un des coauteurs des nouvelles études sur Ar. ramidus publiées dans le numéro du 2 octobre de Science.
Q. La dépression de l’Afar est un immense lieu de travail. Comment y trouver des fossiles, et comment distinguer les os des roches ?
A. La première fois que vous êtes sur l’affleurement en tant qu’étudiant, vous ne pouvez vous empêcher de vous inquiéter de ne pas pouvoir voir les fossiles sur le sol. Ce que vous apprenez rapidement, cependant, c’est que toute la formation que vous avez reçue en ostéologie vous aide énormément – vous cherchez des roches qui ont la forme de fragments de squelettes d’animaux. Mais vous réalisez aussi que la texture d’un os fossile est très différente de celle des roches. Trouver des fossiles peut toutefois s’avérer assez difficile, surtout lorsqu’ils sont recouverts d’une matrice et partiellement enterrés. Certaines personnes sont définitivement plus douées que d’autres. Tous ceux qui ont déjà travaillé dans ce domaine sont en admiration devant les grands découvreurs de fossiles.
Q. Le premier fossile de cet hominidé, surnommé « Ardi », a été trouvé en 1992. Pourquoi a-t-il fallu attendre 17 ans pour annoncer publiquement cette découverte ?
A. Ce projet était comme une photographie Polaroid. La découverte du site a été le clic initial de l’appareil photo, et ensuite nous avons eu beaucoup de travail à faire pour développer l’image finale. Compte tenu de la grande quantité de données récupérées sur le site d’Aramis où Ardi a été trouvé, 47 spécialistes ont été amenés à les analyser sous tous les angles possibles. Ces multiples approches de recherche prennent beaucoup de temps, puis les pièces doivent être réassemblées en une seule image cohérente. Le processus était semblable à l’attente du développement de ce Polaroïd – chaque pièce se révélant une à une, pour finalement aboutir à un incroyable instantané de la vie et de l’époque d’Ardi.
Q. J’imagine que les fossiles sont extrêmement fragiles. Comment les extraire de la roche, et comment garder les spécimens intacts pendant cette opération ?
A. Nous étudions d’abord les sédiments pour déterminer s’il y a ou non des fossiles qui s’érodent – beaucoup d’ossements trouvés à la surface à ce stade sont assez résistants. Ils ont survécu à l’homme et à de nombreuses années de pluie. Cependant, cela nous amène souvent à trouver des fossiles enfouis dans les sédiments qui sont extrêmement fragiles et qui seraient détruits lorsqu’ils atteignent la surface. Le squelette d’Ardi était certainement l’un d’entre eux. Je n’étais pas sur le terrain les années où ils ont fouillé le squelette, mais je suis impressionné par le fait que l’équipe a pu récupérer des os si fragiles que le simple fait de respirer dessus les aurait désintégrés. J’ai vu de tels os sur le terrain, et ils posent un sérieux problème. Il faut d’abord identifier l’os avant qu’il ne soit trop exposé, puis utiliser immédiatement un conservateur pour durcir l’os et la matrice environnante. Ensuite, vous creusez autour de l’os, en lui laissant une grande marge de manœuvre, afin que la matrice que vous avez solidifiée continue de maintenir l’ensemble. Nous utilisons des bandages en plâtre, comme ceux que les médecins utilisent pour fixer les bras cassés. Ces bandages sont enroulés autour du bloc de matrice. Une fois fixé, nous retirons soigneusement le bloc et l’emballons pour le long voyage qui nous ramène à Addis-Abeba pour le placer dans la collection du musée national. Dans le confort et l’environnement contrôlé du laboratoire, la matrice est très soigneusement retirée grain par grain de l’os fossile. Cela demande beaucoup de patience et prend énormément de temps. C’est aussi un art, et le professeur Tim White est le meilleur au monde dans ce domaine. C’est lui qui a fait tout le travail de préparation pour le squelette d’Ardi.
Q. Les morceaux d’Ardi étaient fracassés et endommagés lorsqu’ils ont été trouvés. Comment peut-on éventuellement reconstruire un squelette, en particulier le crâne, à partir de tous ces fragments ?
A. Heureusement, la technologie moderne a considérablement amélioré nos options pour résoudre ce problème. Le professeur Gen Suwa, à Tokyo, a mis en place un laboratoire de micro-TDM dans lequel les os écrasés ont été scannés. À partir de ces scans, les différents fragments d’os ont été remis numériquement en position anatomique. Ce travail a exigé une incroyable attention aux détails et il a fallu des années pour parvenir à un consensus au sein de l’équipe des hominidés. (J’ai étudié les fossiles de singes et j’ai donc assisté à cette partie de l’analyse depuis les coulisses). Parallèlement à la recherche par microtomographie, le professeur White a travaillé sur des moulages en plâtre du spécimen écrasé, découpant les morceaux de plâtre et les recollant en position anatomique. Après des années de ce travail méticuleux, White et Suwa ont comparé leurs deux reconstructions et ont constaté qu’elles avaient atteint la même configuration. C’était une belle façon de tester indépendamment leurs capacités à reconstruire des fossiles aussi endommagés.
Q. Combien de personnes travaillent sur le site, et d’où viennent-elles ?
A. Des centaines de personnes ont travaillé à Aramis pendant la durée du projet, y compris de nombreux Afars locaux, des étudiants diplômés et de premier cycle, des scientifiques de nombreux pays différents et des fonctionnaires du gouvernement éthiopien. Il y a eu non seulement beaucoup de recherches effectuées ici, mais aussi beaucoup de formation. J’ai acquis la plupart de mes compétences en paléontologie de terrain au cours des années où j’ai travaillé sur le projet Middle Awash, et maintenant je codirige un projet en Tanzanie avec Jackson Njau, qui est également un auteur de l’article sur la taphonomie d’Aramis et qui a travaillé sur le terrain en Éthiopie.
Q. Ces fouilles sont-elles menées toute l’année, qu’il pleuve ou qu’il vente ? Quels sont les plus grands obstacles que vous avez rencontrés dans cette ligne de travail ?
A. Nous nous rendons sur le terrain pendant la saison sèche, afin d’éviter d’avoir à traverser des rivières où l’eau coule. Mais c’est un exercice d’équilibre – arriver peu après la fin des pluies mais pas trop tard, car il fait très, très chaud en février. Les saisons de terrain s’étendent généralement d’octobre à janvier chaque année. L’équipe a passé beaucoup de fêtes juives et chrétiennes dans l’Afar (les Afars sont musulmans). Heureusement, tout le monde sur le projet aime une bonne fête, peu importe la raison.
Q. Quels conseils pouvez-vous donner aux paléoanthropologues en herbe ? Quelles sont les compétences et les caractéristiques les mieux adaptées à cette ligne de travail ?
A. La recherche publiée dans le paquet Ardipithecus cette semaine est un merveilleux exemple de la nature inter- et multidisciplinaire de la paléontologie moderne. Ce projet s’est appuyé sur les compétences de 47 scientifiques. Aucun individu ne pourrait jamais espérer pouvoir maîtriser lui-même tous ces domaines de recherche ; nous travaillons en équipe. Une bonne paléontologie n’est pas le fait d’un paléontologue solitaire caché dans son grenier. Ainsi, en tant que paléontologue en herbe, il est essentiel d’aborder le domaine comme un domaine dans lequel vous construisez des collaborations à plusieurs niveaux : avec une équipe scientifique, avec les gouvernements hôtes, les populations locales, etc.
Cela dit, vous devriez également construire votre base de connaissances afin qu’elle soit aussi large que possible. Vous avez certainement besoin d’une solide compréhension de la géologie, de l’anatomie, de la théorie de l’évolution et de la génétique, pour n’en citer que quelques-unes. Et vous voudrez également savoir comment conduire une boîte de vitesses manuelle, changer un pneu, utiliser une pelle, vous doucher avec seulement 1 litre d’eau – quand vous pouvez l’obtenir – et, bien sûr, identifier les serpents venimeux.