Éthiopie : découverte du plus vieux crâne d'australopithèque jamais mis au jour

Une découverte fortuite dans un enclos éthiopien a permis de mettre à jour un fossile unique en son genre : le crâne quasi-complet d'un ancêtre de l'Homme décédé il y a 3,8 millions d'années.

Le nouveau spécimen - décrit cette semaine dans la revue Nature - est le plus vieux crâne d'australopithèque jamais découvert, un groupe pivot d'anciens ancêtres humains ayant vécu il y a entre 1,5 et 4 millions d'années. C'est aussi le tout premier crâne d'Australopithecus anamensis, l'un des premiers membres de ce genre, jamais découvert.

« Cela nous emmène 3,8 millions d'années en arrière et nous donne un aperçu de ce à quoi nos ancêtres ressemblaient à cette époque », explique l'auteur principal de l'étude, Yohannes Haile-Selassie, paléoanthropologue au Museum d'Histoire naturelle de Cleveland. « C'est vraiment un moment exaltant.

La découverte pourrait combler plusieurs lacunes importantes dans l’étude de l’évolution humaine. Les fossiles d'hominidés, ou ancêtres humains, de cette période sont extrêmement rares et il s'agit le plus souvent de simples fragments d'os. Mais contre toute attente, le nouveau crâne est presque intact, ce qui devrait nous en apprendre beaucoup sur la vie et l’évolution de nos plus vieux ancêtres.

« C'est le crâne que nous attendions », déclare Carol Ward, une paléoanthropologue de l'Université du Missouri qui n'a pas pris part à l'étude. « Les crânes d'Hominidés sont des trésors exceptionnellement rares, et en trouver un aussi ancien et aussi complet est presque sans précédent. »

« SES MAINS TREMBLAIENT »

Les racines enchevêtrées de l'arbre généalogique de l'Homme remontent au continent africain, il y a plus de 4 millions d'années, dans une ménagerie d'anciens primates tels que Ardipithecus et Sahelanthropus. Il a fallu jusqu'à trois millions d'années pour que notre genre Homo arrive, une saga évolutive dans laquelle des ancêtres comme l'Australopithecus afarensis ont joué un rôle de premier plan.

Surtout connu par le biais des fossiles appartenant à celle que les scientifiques ont appelée « Lucy », cet ancêtre de l'Homme avait un cerveau plus gros que les primates l'ayant précédé, était capable de marcher sur deux pieds et possédait une forte mâchoire qui lui permettait de manger une grande variété d'aliments. Cette flexibilité lui aurait été utile : à l'apogée de A. afarensis il y a 3,5 millions d'années, des changements climatiques naturels rendaient l'Afrique de l'Est plus fraîche et plus sèche, réduisant ainsi les forêts dans lesquelles nos ancêtres évoluaient. Au fil du temps, l'évolution a amené A. afarensis et ses descendants à tirer parti d'environnements plus ouverts et variés.

Mais A. afarensis n'était pas la première créature à posséder ces caractéristiques. En 1995, des scientifiques ont décrit A. anamensis, un australopithèque encore plus ancien et l’ancêtre probable de A. afarensis. L'espèce a séduit les scientifiques, car elle partageait les caractéristiques principales avec Lucy et d'australopithèques ultérieurs. Mais A. anamensis est resté un profond mystère. Les seuls vestiges connus qui lui sont rattachés sont des fragments de dents et de mâchoire. « Malgré les nombreux crânes d'A. Afarensis, nous n'avions pas d'idée précise de ce à quoi ressemblaient les tout premiers membres du genre », explique Zeray Alemseged, paléoanthropologue de l'Université de Chicago, qui n'a pas pris part à la présente étude.

Le mystère s'est un peu éclairci le 10 février 2016, grâce à la découverte fortuite faite par Ali Bereino, un éleveur.

À l'époque, une expédition co-dirigée par Haile-Selassie conduisait des fouilles à Woranso-Mille, un terrain situé dans la région d'Afar en Éthiopie, à moins de cinq kilomètres de Miro Dora, où Bereino vivait et travaillait. Selon Haile-Selassie, Bereino avait essayé pendant des années de se faire embaucher dans l'équipe d'Haile-Selassie. Il a même prétendu que des fossiles avaient émergé d'un rocher érodé ; mais quand Hailé-Sélassié lui rendait visite il n'en voyait aucun.

Ce jour-là, Bereino était en train de creuser pour ajouter un enclos temporaire pour ses chèvres lorsqu'il a remarqué un os exposé à la surface du grès. Bereino a contacté un représentant du gouvernement local, qui a convenu que cela pourrait être quelque chose d'intéressant pour Haile-Selassie.

Celui-ci était sceptique, et a simplement répliqué que Bereino devait marquer l'endroit où il avait trouvé le fossile et le lui apporter dans son camp. Quand Bereino et le fonctionnaire sont arrivés, Haile-Selassie a vite compris l'ampleur de la découverte. Bereino venait de mettre au jour un maxillaire supérieur appartenant à un ancien hominidé.

Haile-Selassie a immédiatement arrêté ce qu'il était en train de faire et a parcouru les quatre kilomètres qui le séparait de l'enclos de Bereino. À quelques pas de l'endroit où Bereino avait trouvé le maxillaire, Haile-Selassie a rapidement découvert la majeure partie du crâne restant. « Je ne l'ai même pas ramassé et j'ai commencé à sauter partout », explique Haile-Selassie. « Le [fonctionnaire] m'a regardé et a dit à ses amis : « Que se passe-t-il avec le docteur ? Est-ce qu'il est devenu fou ? »

Quand Haile-Selassie s'est aperçu que le maxillaire et le crâne s'emboîtaient l'un dans l'autre, il est revenu au camp avec les fossiles, les maintenant dans un foulard qu'il avait emprunté. « Je ne l'ai jamais vu aussi heureux de ma vie », se souvient la coauteure de l'étude, Stephanie Melillo, paléontologue à l'Institut Max Planck, spécialiste de l'anthropologie évolutive et membre de l'expédition. « Les mots ne sortaient même plus de sa bouche ; ses mains tremblaient. »

UN REPÈRE FAIT DE CENDRES

Le lendemain, Haile-Selassie, Melillo et leur équipe se sont rendus à Miro Dora. Déterminés à tamiser le moindre fragment d'os, ils se sont déployé sur une zone de cinq mètres de côté. Pour être minutieux, ils ne s'en sont pas moins salis. La zone était parsemée d'années de bouse de chèvres de plusieurs centimètres d'épaisseur. Mais braver la puanteur en valait la peine. Au cours des jours qui ont suivi, les chercheurs ont découvert une plus grande partie du crâne, notamment une pommette, sous la pile d'excréments.

De retour au laboratoire, l'équipe de Haile-Selassie a découvert que les maxillaires et les dents du crâne ressemblaient de près à ceux d'A. Anamensis. Mais associer le crâne à un de nos ancêtres, ce n'était résoudre qu'une partie du mystère. Quand et où A. anamensis avait-il vécu ? 

Pour le savoir, une équipe de géologues dirigée par Beverly Saylor a examiné en détails le terrain Woranso-Mille. Ils étaient plus particulièrement à la recherche de tufs, des couches de sédiments créées par d'anciennes chutes de cendres volcaniques. Certains minéraux du tuf contiennent des traces de potassium 40 radioactif. En comptant les éléments en désintégration, l'équipe de Saylor a pu déterminer quand les cristaux - et le tuf dans son ensemble - avaient été créés. Donc, pour dater le crâne, l'équipe devait trouver deux tufs qui prenaient en sandwich les sédiments du fossile.

Dans une deuxième étude publiée dans Nature, l'équipe de Saylor indique qu'un tuf s'était formé au-dessus du crâne s'est formé il y a entre 3,76 et 3,77 millions d'années et un second sous le crâne il y a un peu plus de 3,8 millions d'années. En outre, des chercheurs ont reconstitué l'environnement d'inhumation du crâne : ils ont découvert que le crâne était enterré dans un delta d'une rivière au bord d'un lac, entouré d'arbustes et de parcelles d'arbres. « C'était probablement le long de la rivière ou le long des rives de ce lac. Il est mort là-bas, puis il a été transporté et enterré dans le delta », explique Saylor, stratigraphe à la Case Western Reserve University.

LES NOMBREUX MODES D'ÉVOLUTION

À bien des égards, le crâne correspond bien aux attentes des chercheurs. Comme celui d’autres australopithèques, le visage de A. anamensis était long et incliné, contrairement aux visages plats de l’Homme moderne. Les dimensions de ses dents et de ses mâchoires font également sens : les australopithèques ultérieurs avaient des visages larges pour accueillir les os et les muscles nécessaires à des régimes alimentaires plus difficiles. Bien que A. anamensis ait été doté d'un visage plus robuste que les primates précédents, il n’était pas aussi grand que celui de ses cousins ​​ultérieurs.

Mais si Haile-Selassie et Melillo ont raison, le crâne pourrait soulever d'autres questions sur l'évolution d'A. Afarensis. 

Une caractéristique clef des crânes d'hominidés est la manière dont le crâne se rétrécit derrière les orbites. Les hominidés plus anciens et plus primitifs ont tendance à présenter un crâne plus étroit. Or le nouveau crâne de A. anamensis se rétrécit considérablement derrière les orbites. Cette caractéristique pourrait clarifier l'identité du « frontal de Belohdeli », un fragment de crâne d'australopithèque datant de 3,9 millions d'années découvert en 1981.

Lorsque le frontal de Belohdeli a été découvert, certains chercheurs ont pensé qu'il appartenait à A. afarensis, mais ils ne pouvaient en être sûrs. La situation s'est compliquée quand A. anamensis a été découvert. Les chercheurs n'ont pas pu confirmer si l'os appartenait à A. anamensis, car personne n'avait documenté de frontaux nets de cette espèce.

« Ce fossile a traîné dans des limbes taxonomiques pendant des décennies », explique Melillo.

Maintenant qu'ils ont le nouveau crâne pour référence, Melillo et Haile-Selassie indiquent que le frontal de Belohdeli n'appartenait pas A. anamensis mais plutôt à A. afarensis.

Parce que le frontal de Belohdeli est plus ancien que le nouveau crâne, la découverte suggère que A. anamensis et A. afarensis se sont chevauchées dans le temps, il y a 3,8 à 3,9 millions d'années. C'est un bouleversement évolutif : les scientifiques présupposaient jusqu'alors que les générations successives d'A. Anamensis avaient évolué en A. afarensis, un processus linéaire qui aurait permis d'éviter tout chevauchement. Les chercheurs affirment qu’il y a déjà 3,9 millions d’années, un groupe de A. anamensis s’est séparé du reste de l'espèce et a évolué pour devenir A. afarensis.

Pour les scientifiques, la confirmation de ce scénario évolutif nécessitera la mise au jour de davantage de fossiles. « Il faut de très bons échantillons », déclare William Kimbel, paléoanthropologue à l'Institute of Human Origins de l'Arizona State University, qui n'a pas pris part à l'étude. « Vous ne pouvez pas affirmer avec force un mode d'évolution basé sur seulement deux spécimens. »

L’équipe de recherche déclare avoir davantage d’études à l’esprit, notamment un examen plus détaillé des différences entre A. anamensis et A. afarensis dans leur régime alimentaire et leur mode de vie. Mais même maintenant, les scientifiques qui étudient le fossile doivent faire face à un nouveau plaisir : un fossile qui peut regarder en arrière.

« C'est vraiment merveilleux », dit Melillo. « Pouvoir voir le visage de cette entité avec laquelle j'étais déjà si familier et avoir tant d'idées était vraiment cool. »

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.