Paléogénétique

La paléogénétique est l'étude du passé par l'examen du matériel génétique préservé des restes d'organismes anciens. Emile Zuckerkandl et Linus Pauling ont introduit le terme en 1963, bien avant le séquençage de l'ADN , en référence à la reconstruction possible des séquences polypeptidiques correspondantes d'organismes passés. La première séquence d' ADN ancien , isolée à partir d'un spécimen de musée du quagga éteint , a été publiée en 1984 par une équipe dirigée par Allan Wilson .

Les paléogénéticiens ne recréent pas d'organismes réels, mais rassemblent des séquences d'ADN anciennes à l'aide de diverses méthodes d'analyse. Les fossiles sont « les seuls témoins directs d'espèces éteintes et d'événements évolutifs » et la découverte d'ADN dans ces fossiles révèle énormément plus d'informations sur ces espèces, potentiellement sur leur physiologie et leur anatomie entières.

La séquence d'ADN la plus ancienne à ce jour a été signalée en février 2021, à partir de la dent d'un mammouth de Sibérie congelée depuis plus d'un million d'années.

Des séquences similaires sont souvent trouvées le long de l'ADN (et des chaînes polypeptidiques protéiques dérivées) dans différentes espèces. Cette similitude est directement liée à la séquence de l' ADN (le matériel génétique de l'organisme). En raison de l'improbabilité qu'il s'agisse d'un hasard et de sa cohérence trop longue pour être attribuée à la convergence par la sélection naturelle , ces similitudes peuvent être liées de manière plausible à l'existence d'un ancêtre commun avec des gènes communs. Cela permet de comparer les séquences d'ADN entre les espèces. La comparaison d'une séquence génétique ancienne avec des séquences plus récentes ou modernes peut être utilisée pour déterminer les relations ancestrales, tandis que la comparaison de deux séquences génétiques modernes peut déterminer, avec une marge d'erreur, le temps écoulé depuis leur dernier ancêtre commun .

En utilisant l'os de la cuisse d'une femme de Néandertal , 63 % du génome de Néandertal a été récupéré et 3,7 milliards de bases d'ADN ont été décodées. Il a été démontré qu'Homo neanderthalensis était le plus proche parent vivant de l'Homo sapiens, jusqu'à ce que la première lignée s'éteigne il y a 30 000 ans. Le génome de Néandertal s'est avéré se situer dans la gamme de variation de celui des humains anatomiquement modernes, bien qu'à la périphérie de cette gamme de variation. L'analyse paléogénétique suggère également que les Néandertaliens partageaient légèrement plus d'ADN avec les chimpanzés que les Homo sapiens . Il a également été constaté que les Néandertaliens étaient moins diversifiés génétiquement que les humains modernes, ce qui indique que l'Homo neanderthalensis est issu d'un groupe composé de relativement peu d'individus. Les séquences d'ADN suggèrent que l'Homo sapiens est apparu pour la première fois il y a environ 130 000 à 250 000 ans en Afrique .

La paléogénétique ouvre de nombreuses nouvelles possibilités pour l'étude de l'évolution et de la dispersion des hominidés. En analysant les génomes des restes d'hominidés , leur lignée peut être retracée jusqu'à leur lieu d'origine ou d'où ils partagent un ancêtre commun. L' hominidé de Denisova , une espèce d'hominidé trouvée en Sibérie dont l'ADN a pu être extrait, pourrait montrer des signes de gènes qui ne se trouvent dans aucun génome de Néandertal ou d'Homo sapiens , représentant peut-être une nouvelle lignée ou espèce d'hominidé.

L'analyse de l'ADN peut donner un aperçu des modes de vie des peuples du passé. L'ADN de Néandertal montre qu'ils vivaient dans de petites communautés temporaires. L'analyse de l'ADN peut également révéler des restrictions alimentaires et des mutations, comme le fait que l'Homo neanderthalensis était intolérant au lactose .

L'étude de l'ADN des personnes décédées nous permet également d'étudier l'histoire médicale de l'espèce humaine. En remontant dans le temps, nous pouvons découvrir à quel moment certaines maladies sont apparues et ont commencé à toucher les humains.

Le cas le plus ancien de la maladie de Lyme a été découvert dans le génome d' Ötzi l'homme des glaces . Ötzi est mort vers 3 300 av. J.-C., et ses restes ont été découverts congelés dans les Alpes orientales au début des années 1990, et son matériel génétique a été analysé dans les années 2010. Des restes génétiques de la bactérie responsable de la maladie de Lyme, Borrelia burgdorferi , ont été découverts dans le corps.

La paléogénétique permet non seulement d’étudier les humains du passé, mais aussi les organismes sur lesquels ils ont eu un effet. En examinant les divergences observées entre les espèces domestiquées , comme le bétail , et les vestiges archéologiques de leurs homologues sauvages, on peut étudier l’effet de la domestication, ce qui pourrait nous en dire beaucoup sur les comportements des cultures qui les ont domestiqués. La génétique de ces animaux révèle également des traits qui ne sont pas présents dans les vestiges paléontologiques, comme certains indices sur le comportement, le développement et la maturation de ces animaux. La diversité des gènes peut également indiquer où les espèces ont été domestiquées et comment ces animaux domestiques ont migré de ces endroits vers d’autres régions.

Les restes anciens ne contiennent généralement qu'une petite fraction de l' ADN d'origine d'un organisme. Cela est dû à la dégradation de l'ADN dans les tissus morts par la décomposition biotique et abiotique. La préservation de l'ADN dépend d'un certain nombre de caractéristiques environnementales, notamment la température, l'humidité, l'oxygène et la lumière du soleil. Les restes provenant de régions à forte chaleur et humidité contiennent généralement moins d'ADN intact que ceux provenant du pergélisol ou des grottes, où les restes peuvent persister dans des conditions froides et pauvres en oxygène pendant plusieurs centaines de milliers d'années. De plus, l'ADN se dégrade beaucoup plus rapidement après l'excavation des matériaux, et les os fraîchement excavés ont beaucoup plus de chances de contenir du matériel génétique viable. Après l'excavation , les os peuvent également être contaminés par de l'ADN moderne (c'est-à-dire par contact avec la peau ou des outils non stérilisés), ce qui peut créer des résultats faussement positifs.