L’ADN ancien révèle l’évolution cachée de l’Europe

À l’aide d’échantillons anciens, les scientifiques ont pu se pencher sur le passé et révéler de nouveaux marqueurs d’adaptation datant des premiers jours de la révolution agricole.

En utilisant une nouvelle analyse statistique sur les anciens ADN À partir de restes squelettiques humains, des chercheurs de l’Université du Texas à Austin et de l’Université de Californie à Los Angeles ont découvert de nouvelles informations sur la manière dont les anciens Européens se sont adaptés à leur environnement sur 7 000 ans. Les résultats ont été récemment publiés dans Communications naturelles.

« L’étude de l’ADN ancien nous permet de remonter le temps et de suivre les changements évolutifs directement dans les populations historiques », a déclaré le chercheur principal Vagheesh Narasimhan, professeur adjoint de biologie intégrative, de statistiques et de sciences des données à l’UT Austin. « Nous révélons des signatures génétiques qui ont été largement effacées ou masquées dans les génomes actuels. »

Les chercheurs ont étudié plus de 700 échantillons prélevés sur des sites archéologiques à travers l’Europe et dans certaines parties de la Russie actuelle. Les échantillons vont de la période néolithique (il y a environ 8 500 ans) à la période romaine tardive (il y a environ 1 300 ans). Les chercheurs ont pu découvrir des traces de sélection naturelle – des signes d’adaptation génétique aux pressions environnementales – indétectables dans l’ADN des Européens modernes. Ces découvertes ouvrent non seulement une fenêtre sur un passé lointain, mais illustrent également comment les traits génétiques bénéfiques à la survie et au bien-être peuvent disparaître avec le temps.

Les études sur des échantillons génétiques modernes sont confrontées à des défis dans la détection d’événements de sélection naturelle anciens. La sélection naturelle laisse des signatures subtiles sur notre génome, mais ces marques peuvent s’éroder au fil des générations en raison de la recombinaison, où des segments d’ADN sont mélangés et dilués. De plus, les anciens signaux d’adaptation peuvent être masqués par la dérive génétique (fluctuations aléatoires de la fréquence d’apparition des gènes) et par le mélange des populations, qui entraîne la disparition de certains traits adaptatifs du pool génétique. L’ADN ancien fournit un aperçu direct des génomes des individus qui ont vécu plus près de ces événements, permettant aux chercheurs d’observer les changements évolutifs avant qu’ils ne disparaissent. De cette manière, l’ADN ancien aide les scientifiques à reconstruire la dynamique historique de l’adaptation humaine.

De nouvelles méthodes statistiques révèlent des modèles cachés

L’équipe de recherche a utilisé une nouvelle approche statistique particulièrement adaptée à l’examen des données ADN anciennes. Cette nouvelle technique a permis à l’équipe de détecter les signes de sélection naturelle plus efficacement que les méthodes traditionnelles. L’équipe a regroupé les échantillons en quatre périodes : Néolithique, Âge du bronze, Âge du fer et Historique. Cette approche leur a permis de suivre les changements génétiques en réponse aux changements de mode de vie, tels que la transition de la chasse et de la cueillette à l’agriculture.

« Notre méthode fournit une image plus claire de comment et quand certains traits ont été sélectionnés, en particulier lorsque ces signaux ont été perdus dans les génomes modernes », a déclaré Devansh Pandey, étudiant diplômé en biologie cellulaire et moléculaire et co-premier auteur de l’article.

En étudiant l’adaptation humaine lors de la transition de la chasse et de la cueillette à l’agriculture ainsi que le développement des sociétés au niveau étatique, les chercheurs ont pu observer comment les gènes changeaient lorsque les humains vivaient plus près les uns des autres et des animaux domestiques.

Principales découvertes génétiques

Au total, l’étude a identifié 14 régions du génome qui semblent avoir subi une sélection naturelle significative au cours de ces périodes. Par exemple, les gènes associés aux caractères qui permettaient aux premiers Européens de produire de la vitamine D et de digérer le lait jusqu’à l’âge adulte ont montré de forts signes de sélection, mais seulement au cours des périodes les plus récentes. Alors que la pigmentation claire de la peau a probablement aidé les premiers agriculteurs à produire de la vitamine D dans des climats moins ensoleillés, la capacité de digérer le lait animal a permis aux gens d’utiliser le lait comme source de nutrition après que l’élevage laitier soit devenu courant en Europe.

« Il est possible que cette capacité à digérer les produits laitiers ait été importante pour la survie pendant les périodes de mauvaises récoltes, de pénurie alimentaire et de maladie », a déclaré Narasimhan.

Les chercheurs ont également découvert que les gènes liés au système immunitaire subissaient des pressions sélectives sur plusieurs périodes, probablement à mesure que les anciennes populations s’adaptaient aux nouvelles maladies introduites par la propagation de l’agriculture et les migrations ultérieures. Il est intéressant de noter qu’environ la moitié de ces signaux adaptatifs n’étaient détectables que dans les périodes les plus anciennes, ce qui signifie qu’ils ont ensuite disparu en raison d’une dérive génétique ou ont été masqués par un vaste mélange de populations.

Cette recherche offre une vision sans précédent de la manière dont les populations européennes se sont adaptées aux défis environnementaux au fil des millénaires, nous aidant à comprendre comment certains traits ont persisté, disparu ou été modifiés au fil du temps. Ces découvertes soulignent l’importance de l’ADN ancien dans la reconstruction de l’histoire humaine, démontrant comment les traits qui conféraient autrefois un avantage de survie aux premiers Européens étaient rendus invisibles dans le paysage génétique d’aujourd’hui.

Référence : « Exploiter l’ADN ancien pour découvrir les signaux de sélection naturelle en Europe perdus en raison d’un mélange ou d’une dérive » par Devansh Pandey, Mariana Harris, Nandita R. Garud et Vagheesh M. Narasimhan, 12 novembre 2024, Communications naturelles.
DOI : 10.1038/s41467-024-53852-8

Mariana Harris et Nandita Garud de UCLA étaient également les auteurs du journal. La recherche a été financée par la Paul G. Allen Family Foundation, la Good Systems Fellowship for Ethical AI de l’UT Austin, la Paul G. Allen Foundation, la Research Corporation for Science Advancement, la Hellman Fellowship de l’Université de Californie, la National Science Foundation et le Instituts nationaux de la santé.