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Un ADN vieux de plusieurs millions d’années réécrit l’arbre généalogique des mammouths

Imaginez un éléphant, mais nettement plus grand et plus lourd et avec des défenses plus longues. C’est le mammouth colombien, un animal imposant qui a parcouru une grande partie de l’Amérique du Nord pendant la dernière période glaciaire.

En ce qui concerne l’arbre généalogique des mammouths, on a longtemps cru que le mammouth colombien avait évolué plus tôt que le mammouth laineux plus petit et plus poilu. Mais maintenant, en utilisant un ADN vieux de plus d’un million d’années – le plus ancien jamais récupéré d’un fossile – les chercheurs ont renversé cette hypothèse: ils ont découvert que le mammouth colombien est en fait un hybride du mammouth laineux et un lignée mammouth.

Ces résultats ont été publié mercredi dans la revue Nature.

Les mammouths sont représenté dans de nombreuses peintures rupestres, reflet de leur importance en tant que source de nourriture, de peau et d’os pendant le Pléistocène. Au cours de la dernière période glaciaire, les humains vivant dans ce qui est aujourd’hui les États-Unis auraient principalement rencontré le mammouth colombien, a déclaré Love Dalen, paléogénéticien au Center for Palaeogenetics à Stockholm. «C’est une espèce emblématique de la dernière période glaciaire», dit-il.

Restes fossilisés de mammouths, en particulier ceux conservé dans des détails exquis, peut éclairer la vie et la mort de ces animaux. Mais analyser le code génétique d’une ancienne créature – en récupérant son ADN et en le réassemblant en un génome – ouvre de vastes nouvelles possibilités de recherche, a déclaré David Díez-del-Molino, un autre paléogénéticien du Center for Palaeogenetics. «Vous pouvez suivre l’origine des espèces.»

Une équipe de chercheurs, dont le Dr Dalen et le Dr Díez-del-Molino, a récemment entrepris de faire exactement cela en utilisant trois molaires de mammouth découvertes dans le nord-est de la Sibérie.

Ces dents sont vieilles – environ 700 000 ans, 1,1 million d’années et 1,2 million d’années – et elles sont également impressionnantes à regarder, a déclaré le Dr Dalen. «Ils ont la taille d’un carton de lait.»

Les chercheurs ont commencé par extraire un peu de matière de l’intérieur de chaque dent avec un petit foret de dentiste. Ils ont ensuite utilisé des produits chimiques et des enzymes, suivis d’un protocole de lavage, pour isoler l’ADN de la poudre dentaire obtenue.

La plupart de l’ADN qu’ils ont extrait consistait en des séquences de quelques dizaines de paires de bases. Il faut s’y attendre car le passage du temps est difficile pour les molécules d’ADN. Les bactéries et les enzymes découpent l’ADN après la mort d’un organisme, et l’eau et les rayons cosmiques continuent le processus de dégradation même après qu’un échantillon est enterré dans le pergélisol.

Ce qui a commencé comme des brins de millions de paires de bases se dégrade bientôt, a déclaré Patricia Pecnerova, biologiste évolutionniste à l’Université de Copenhague et chercheuse dans l’équipe. «L’ADN est très fragmenté», dit-elle.

Mais avant que tout puisse être reconstitué numériquement, il est nécessaire de décontaminer chaque échantillon, a déclaré Tom van der Valk, un autre membre de l’équipe et bioinformaticien au laboratoire Science for Life de Stockholm. C’est parce que l’ADN des plantes, des bactéries et des humains est extrêmement habile à se faufiler dans les fossiles, a-t-il déclaré. «Une grande partie de nos données ne provient pas du mammouth.»

Pour éliminer l’ADN interloping, l’équipe a comparé les séquences avec le code génétique d’un éléphant d’Afrique, un proche parent des mammouths. Ils ont jeté tout ce qui ne correspondait pas. De plus, ils ont jeté des séquences correspondant au génome humain.

Après avoir retiré l’ADN non mammouth, l’équipe s’est retrouvée avec entre 49 millions et 3,7 milliards de paires de bases dans chacun de leurs trois échantillons. (Le génome de mammouth est d’environ 3,2 milliards de paires de bases, ce qui est légèrement plus grand que le génome humain.) Les chercheurs ont comparé leurs données avec l’ADN des éléphants d’Afrique une deuxième fois, ce qui leur a permis de mettre tous leurs fragments d’ADN dans le bon ordre.

Cet ADN gigantesque brise le record du plus ancien ADN jamais séquencé, qui était auparavant détenu par un spécimen de cheval d’environ 700000 ans, a déclaré Morten E. Allentoft, biologiste évolutionniste à l’Université Curtin de Perth, en Australie, qui n’a pas participé à la recherche. «C’est l’ADN le plus ancien qui ait jamais été authentiquement identifié», dit-il.

Lorsque les chercheurs ont examiné les trois génomes qu’ils ont reconstruits, le plus ancien s’est démarqué. «Le génome avait l’air bizarre», a déclaré le Dr Dalen. «Je pense que c’est probablement une espèce différente.»

Ce fut un choc: les chercheurs ont longtemps cru qu’il n’y avait qu’une seule lignée de mammouths en Sibérie qui a donné naissance aux mammouths laineux et colombiens. Cette découverte suggère qu’une lignée de mammouths jusqu’alors inconnue existait également.

«C’est une énorme surprise», a déclaré le Dr Dalen. «C’est complètement inattendu d’après la paléontologie qu’il y aurait une deuxième lignée.»

L’équipe a ensuite comparé les trois génomes avec la génétique du mammouth colombien, qui a parcouru une grande partie de l’Amérique du Nord il y a 12 000 ans. Le but était de déterminer comment, le cas échéant, ces deux espèces étaient liées.

Ils ont trouvé des preuves convaincantes que le mammouth laineux et cette nouvelle lignée inconnue se croisaient pour former le mammouth colombien, une espèce hybride.

Personne ne sait où et pendant combien de temps cette nouvelle lignée de mammouths a prospéré, a déclaré le Dr van der Valk. «Ce serait absolument incroyable si nous pouvions obtenir quelques échantillons supplémentaires de cette lignée.»

Il y a aussi la possibilité de reconstruire un ADN de plus en plus ancien, a déclaré le Dr Dalen. Nous ne recréerons pas Jurassic Park, a-t-il déclaré, mais des modèles théoriques suggèrent que l’ADN pourrait survivre jusqu’à quelques millions d’années. «Je ne pense pas que nous soyons encore à la limite.»