Notre arbre généalogique remonterait à plus de 3 millions d’années, d’après les fossiles d’australopithèques découverts en Afrique dans les années 30. Cependant, les techniques de datation de l’époque n’étaient pas encore assez précises, et résultaient en des fourchettes de dates incohérentes, longtemps débattues par les scientifiques. Ces derniers ont alors passé des décennies à tenter de résoudre cette controverse, et certains estimaient que notre arbre généalogique était moins linéaire qu’on ne le pensait, ressemblant davantage à un buisson qu’à un arbre. Une nouvelle technique de datation développée par l’Université de Purdue confirme cette hypothèse, et repousse l’âge des fossiles du « berceau de l’humanité » de plus d’un million d’années. D’après une nouvelle étude liée, les squelettes des grottes du Sterkfontein en Afrique du Sud seraient plus anciens que la célèbre Lucy, et pourraient bouleverser la compréhension de notre évolution.
Englobant une grande partie de l’Afrique de l’Est, le berceau de l’humanité s’étendrait jusqu’en Afrique du Sud, où les sites composés de large réseaux de grottes fossilifères renferment de nombreux squelettes liés à l’évolution des hominidés. Le premier australopithèque adulte a notamment été découvert en 1936 sur le site de Sterkfontein, à environ 20 km de Johannesbourg. Classé en tant qu’hominien, ce squelette serait l’ancêtre connu le plus proche des hominidés, déjà génétiquement éloigné des grands singes.
Depuis cette découverte, de centaines d’autres australopithèques ont été découverts dans les grottes du Sterkfontein, qui est par la suite devenu le site paléoanthropologique le plus productif au monde. Ce profond complexe de grottes est une précieuse mine d’informations pour la compréhension de l’évolution humaine, au cours de quatre derniers millions d’années. Cependant, l’architecture naturelle de la grotte complique considérablement la datation des fossiles, car ces derniers sont tombés au fond d’un profond gouffre. De plus, il n’existe encore que peu de moyens de datation pour les couches sédimentaires autour et au-dessus des fossiles. Les indices révélés par l’exhumation des squelettes des australopithèques, surnommés « Madame Ples » et « Little foot », indiquent que la plupart des fossiles y étaient vieux de 2,1 à 2,6 millions d’années.
Mais ces dates seraient incohérentes d’après les auteurs de l’étude décrite dans PNAS, car il y a 2,2 millions d’années, l’Homo habilis (la première espèce du genre homo et ultérieure à l’australopithèque) évoluait déjà dans la région. Or, il n’y avait aucune trace d’Homo habilis dans la grotte où l’on a découvert Madame Ples.
De plus, l’analyse des fossiles d’animaux du site et de différents sédiments autour ont donné une large gamme de dates différentes. « Nos données résolvent ces controverses, car elles montrent que ces fossiles sont beaucoup plus vieux que nous ne le pensions à l’origine », affirme dans un communiqué Darryl Granger, auteur principal de l’étude et professeur de sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes au Collège des sciences de l’Université Purdue.
Une datation par spectrométrie
Pour dater les fossiles en Afrique de l’Est, les scientifiques se basent en général sur la datation des prélèvements issus des couches de cendres volcaniques du Grand Rift, qui se déposent sur les fossiles. Dans les grottes en Afrique du Sud, la datation s’avère plus compliquée, car les fossiles dans les grottes ne recèlent pas les mêmes indices sédimentaires. Les archéopaléontologues se basent ainsi sur la datation des fossiles d’animaux retrouvés autour des restes humains, ou des coulées de calcites qui se déposent au fond de la grotte.
Cependant, ces os peuvent se déplacer, entraînés par des coulées de sédiments qui peuvent incruster les anciennes couches. Les datations ont ainsi tendance à être imprécises. La méthode exposée dans la nouvelle étude contourne cette difficulté en datant les roches réelles dans lesquelles les fossiles ont été encastrés. La matrice de type béton (dite « brèche ») qui renferme le fossile contient le matériau que Granger et son équipe ont analysé.
Ils ont appliqué la spectrométrie de masse par accélérateur pour mesurer les nucléides radioactifs dans les roches ainsi que la cartographie géologique et une compréhension précise de la façon dont les sédiments des grottes s’accumulent pour déterminer l’âge des sédiments.
Les nucléides dits cosmogéniques ont été utilisés pour analyser précisément les caractéristiques géologiques et des roches. Ces nucléides sont en effet des isotopes extrêmement rares produits par les rayons cosmiques, envoyant des particules de haute énergie qui bombardent constamment la Terre. Ces rayons cosmiques possèdent suffisamment d’énergie pour provoquer des réactions nucléaires à l’intérieur des roches à la surface du sol, créant de nouveaux isotopes radioactifs dans les cristaux minéraux.
Cette nouvelle méthode de datation a permis de dater Little foot à 3,7 millions d’années, un grand écart par rapport à l’âge antérieurement présumé de Madame Ples. Codirigée par l’Université du Witwatersrand à Johannesbourg et l’Université de Jean Jaurès à Toulouse, l’étude a démontré que la plupart des australopithèques du site sont en effet âgés de 3,4 à 3,7 millions d’années, au lieu des 2 à 2,5 millions d’années précédemment estimés.
Ces résultats signifieraient que l’âge réel d’Australopithecus africanus, l’espèce à laquelle appartient Lucy (datée à 3,2 millions d’années), remonterait à environ 3,9 millions d’années. Les fossiles de Sterkfontein dateraient ainsi du début de l’ère des australopithèques, au lieu de la fin (selon les études antérieures).