Des paléontologues isolent le plus ancien ADN du monde, issu de dents de mammouths

record ADN ancien mammouth
| Beth Zaiken/Centre for Palaeogenetics

Le matériel génétique étudié a été récupéré sur les dents de trois mammouths découverts dans le pergélisol sibérien, dans les années 1970. L’un d’eux, âgé de 700’000 ans environ, représente l’un des premiers spécimens de mammouth laineux ; les deux autres sont âgés de plus d’un million d’années et sont donc des ancêtres de cette espèce. Les scientifiques du Centre de paléogénétique de Stockholm se réjouissent de cette découverte qui a permis, par la même occasion, de mettre au jour une nouvelle lignée de ce mammifère mythique.

Le record précédent était détenu par Ludovic Orlando et son équipe, du Centre d’anthropobiologie et de génomique de Toulouse : en 2013, ils étaient parvenus à séquencer le plus ancien ADN, issu de l’os d’une jambe de cheval trouvé sur le territoire canadien, datant d’entre 560’000 et 780’000 ans. La technologie a une nouvelle fois repoussé les limites du possible. « Il s’agit, de loin, du plus ancien ADN jamais récupéré ! », a déclaré le professeur Love Dalén, généticien évolutionniste au Musée suédois d’histoire naturelle de Stockholm et co-auteur de l’article relatant cette nouvelle découverte.

Cet ancien ADN a été isolé à partir de dents de trois mammouths. Parmi les deux spécimens les plus anciens, les chercheurs ont identifié un mammouth des steppes (Mammuthus trogontherii), un ancêtre direct du mammouth laineux (Mammuthus primigenius). Le second, en revanche, appartenait à une lignée encore inconnue jusqu’alors, baptisée désormais mammouth Krestovka — du nom du village qui se trouvait à proximité. Les premières estimations établissent son âge à 1,2 million d’années.

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Un réassemblage minutieux

Cette nouvelle lignée de mammouth présente quelques similitudes avec le mammouth colombien (Mammuthus columbi), qui vivait en Amérique du Nord pendant la dernière période glaciaire et qui pourrait donc être un hybride du Krestovka et du mammouth laineux ; Dalén estime que les deux lignées se sont mélangées il y a plus de 420’000 ans. C’est la première preuve d’une spéciation hybride obtenue à partir d’ADN ancien.

Si les chercheurs estiment l’âge du Krestovka à 1,2 million d’années, c’est parce que c’est l’âge de la section géologique dans laquelle ses restes ont été découverts. Mais ce spécimen pourrait être encore plus âgé ! Les données concernant le génome mitochondrial indiquent que le spécimen pourrait en réalité avoir jusqu’à 1,65 million d’années, tandis que le second mammouth pourrait avoir 1,34 million d’années. Dans tous les cas, cet ADN bat tous les records. Mais étant donné son âge, son séquençage n’a pas été des plus simples ! Le génome de ces anciens mammifères s’est extrêmement dégradé au cours des millénaires.

En effet, lorsqu’un organisme meurt, ses chromosomes se brisent en morceaux, qui raccourcissent avec le temps. Finalement, même s’ils peuvent être isolés, les brins d’ADN deviennent si petits qu’ils perdent leur contenu informatif. En 2013, l’équipe d’Orlando avait toutefois constaté que des fragments aussi courts que 25 lettres d’ADN pouvaient encore été interprétés. Ils ont donc envisagé que des restes biologiques de plusieurs millions d’années, préservés dans le pergélisol (dont le froid glacial ralentit la fragmentation de l’ADN), pouvaient vraisemblablement contenir des fragments de cette longueur.

Dalén et ses collaborateurs leur ont donné raison. Mais pour obtenir un résultat, ils ont néanmoins été contraints de réassembler des milliards de minuscules fragments d’ADN : le séquençage a fourni 49 millions de paires de bases nucléiques à partir de l’échantillon le plus ancien et 884 millions de paires de bases à partir de la deuxième dent ; la dent de mammouth laineux a fourni, quant à elle, près de 3,7 milliards de paires de bases d’ADN ! « Une bonne analogie est de penser à un puzzle. […] Plus vous avez de petites pièces, plus il est difficile de reconstituer le puzzle dans son ensemble », explique le Dr Tom Van der Valk, bioinformaticien à l’Université d’Uppsala et auteur principal de l’étude.

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Et pour rendre la tâche un peu plus difficile, il se trouve que parmi ces fragments d’ADN, certains n’appartenaient même pas aux mammouths, mais à des bactéries ou des champignons ayant envahi l’échantillon. Les chercheurs pouvaient heureusement s’appuyer sur une base de données de génomes de haute qualité de mammouths laineux et d’autres parents des éléphants actuels, pour écarter tout génome « parasite ».

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Depuis cette importante découverte, l’équipe pense qu’il est théoriquement possible de récupérer et de séquencer de l’ADN encore plus ancien que celui de ces mammouths. « En franchissant ce seuil symbolique du million d’années, les chercheurs d’ADN ancien pourraient être en mesure d’accéder aux premières histoires d’autres mammifères, grands et petits », explique Dalén. Ses collègues et lui envisagent de se pencher notamment sur de très vieux échantillons de pergélisol de bœufs musqués, d’orignaux et de lemmings.

Le spécialiste fait remarquer que l’hémisphère nord ne contient pas de pergélisol de plus de 2,5 millions d’années, donc la récupération d’ADN au-delà de cette période pourrait s’avérer extrêmement difficile, voire impossible. Néanmoins, une grande partie de l’histoire naturelle pourrait déjà être extraite de cette période, notamment certains chapitres déterminants de l’histoire de l’humanité.

« Il est tout à fait possible qu’à l’avenir, de nouvelles méthodes permettent de récupérer l’ADN de spécimens humains hors pergélisol, ayant près d’un million d’années », suppose Dalén. Il estime qu’un environnement propice, tel qu’une grotte profonde, pourrait abriter des échantillons aussi anciens. Dans ce cas, il serait plus ou moins aussi facile de séquencer le génome de ces hominidés, tout comme cela a été fait pour les mammouths. Pour rappel, les plus anciens restes humains connus à ce jour, appartenant à l’Homme de Néandertal, sont datés de 430’000 ans.

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Source : Nature, Van der Valk, T. et al.

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