29 notions-clefs : l'origine de l'homme

Enquête sur nos origines
Auteurs : Travail collectif(plus d'infos)
Résumé :
Document de Véronique Barriel issu de l'ouvrage "29 notions clefs pour savourer et faire savourer la science - primaire et collège", paru aux éditions Le Pommier en août 2009.
Publication : 13 Mai 2014

Que s’est-il passé après la séparation d’avec les chimpanzés ?

D’un point de vue historique, les premières découvertes de fossiles rapportés à l’homme datent de 1891, avec la découverte par Eugène Dubois de l’homme de Java, nommé Homo erectus. En Afrique, c’est en 1924 que Raymond Dart décrit un crâne, celui du célèbre enfant de Taung (Afrique du Sud), qu’il a découvert dans une carrière de calcaire et qu’il nomme Australopithecus (« singe du Sud ») africanus. Quelques années plus tard, en 1938, Robert Broom découvre des restes osseux de Paranthropus robustus dans la grotte de Kromdraai, également en Afrique du Sud. Un autre spécimen emblématique de ces dernières années est Lucy, découverte en 1974 et qui doit son succès à un squelette complet à 40 % (cinquante-deux fragments osseux), ce qui est extrêmement rare.

Comment établir la carte d’identité d’un fossile ?

Pour un spécialiste, il est possible d’obtenir de très nombreuses et précieuses informations à partir de l’étude très précise des restes osseux, même lorsqu’ils sont fragmentaires. Les différentes caractéristiques du squelette peuvent nous renseigner sur la taille et le poids de l’individu, sur son développement cérébral, sur son mode de locomotion, sur son régime alimentaire, sur son âge au moment de la mort, sur ses pathologies, etc.

En ce qui concerne le mode de locomotion, il peut être directement appréhendé par les éléments du squelette dit « post-crânien », c’est-à-dire… ce qui n’est pas le crâne. Les proportions des membres permettent une estimation de la taille et du poids tandis que certaines caractéristiques morphologiques des os longs des membres inférieurs et supérieurs vont fournir des informations sur le type de locomotion pratiqué (déplacement au sol, déplacement dans les arbres, adaptation au saut, au grimper…). Évidemment, pour les fossiles de la lignée humaine, la question centrale est celle de l’acquisition de la bipédie et il faut donc savoir si un individu est bipède ou quadrupède. À la base du crâne, il existe un orifice de grande taille, le trou occipital, ou foramen magnum, qui permet l’articulation avec la colonne vertébrale. Cet orifice se trouve en position avancée (axe du corps plutôt vertical) chez les bipèdes tandis qu’il est plus reculé chez les quadrupèdes. La forme du bassin (court et évasé chez l’homme, long et vertical chez les grands singes) ou l’orientation des fémurs (vers l’intérieur chez l’homme) sont évidemment des éléments de tout premier choix pour discuter du mode de locomotion et de l’acquisition de la bipédie.

Crânes d’homme (à gauche, en haut et en bas) et de gorille (à droite, en haut et en bas) illustrant la position du trou occipital et la forme de l’arcade dentaire.

Des informations sur le régime alimentaire peuvent être apportées par l’étude des dents. Chez les grands singes, les arcades dentaires sont en forme de U (bords parallèles) tandis qu’elles sont de forme parabolique chez l’homme actuel. La formule dentaire de tous les grands singes et de l’homme est la même (trente-deux dents avec deux incisives, une canine, deux prémolaires et trois molaires par mâchoire) mais le degré de développement de certaines dents (comme la canine) ainsi que la forme peuvent varier. Le type d’aliments ingérés entraîne des modifications de la forme des dents, de l’épaisseur de l’émail ou des stries d’usure dentaire (visibles par exemple au microscope électronique à balayage). Si l’individu consomme plus fréquemment des fruits, l’émail sera fin (comme chez les chimpanzés) tandis que s’il ingère des aliments plus coriaces, l’émail sera plus épais (homme). L’information phylogénétique portée par ce caractère est faible mais il nous renseigne grandement sur le type d’alimentation de l’individu considéré. Celui-ci est évidemment à mettre en relation avec l’environnement et les changements climatiques et donc avec le type de ressources disponibles.
Les nombreux caractères décrits sont comparés entre spécimens fossiles mais également avec les espèces actuelles. Ces comparaisons permettent de mettre en évidence des caractères dits « primitifs », souvent hérités d’un ancêtre commun éloigné, et des caractères dérivés, propres à un taxon et qui sont hérités d’un ancêtre plus récent. Il apparaît ainsi souvent des combinaisons nouvelles de caractères.
Une question particulièrement importante dans le contexte qui nous intéresse est celui de la datation des spécimens. Il est d’usage de distinguer les méthodes de datation absolue (ce spécimen est daté de – 3 millions d’années, ou Ma) et celles de datation relative (par rapport aux couches géologiques, les « strates », où il fut découvert ou par rapport à la faune et flore qui l’accompagnaient). La plupart des méthodes de datation absolue utilisées en anthropologie et en préhistoire sont fondées sur la radioactivité naturelle de certains éléments chimiques et couvrent des échelles de temps variées. D’autres méthodes utilisent des données « biologiques » (dendrochronologie), physico-chimiques (thermoluminescence) ou encore magnétiques (paléomagnétisme).

Les premiers représentants de la lignée humaine (– 7 à – 6 Ma)

Deux spécimens, Sahelanthropus tchadensis (Toumaï) et Orrorin tugenensis (Millenium), découverts respectivement en 2001 et 2000, se sont vu attribuer le titre de « plus ancien représentant de la lignée humaine ». Qui sont-ils ?
Toumaï (« espoir de vie ») fut découvert en 2001 dans le désert du Djourab (Tchad) par une équipe franco-tchadienne dirigée par Michel Brunet (professeur à l’université de Poitiers). Il daterait de – 7 Ma, époque où le Sahara était une plaine verdoyante et arborée. C’est un crâne déformé, mais quasi complet, qui montre une face plutôt plate, peu allongée vers l’avant (dite « peu prognathe » par les spécialistes) avec un fort bourrelet continu au-dessus des yeux appelé « bourrelet supra-orbitaire ». Le crâne est de forme allongée et le volume cérébral, ou capacité crânienne, n’est pas très important (350-380 cm3). Chez les chimpanzés, le volume crânien est de 380-400 cm3 tandis qu’il est en moyenne de 1 400 cm3 chez l’homme actuel (1 000-2 000 cm3). Ces valeurs permettent d’estimer le développement cérébral mais non les capacités cognitives ; il faudrait pour cela tenir compte du plissement de l’encéphale (sa surface totale) et de la quantité de neurones. La base du crâne est longue et horizontale, avec une crête nucale (montrant une importante musculature de la nuque) inclinée vers l’arrière et un trou occipital plus avancé que chez les grands singes. C’est cette dernière caractéristique qui permet d’avancer que Toumaï était certainement bipède ou, tout du moins, qu’il se tenait en position plutôt verticale. Il mesurait probablement 1,05 à 1,20 m, soit une taille semblable à celle du chimpanzé commun. La mandibule en forme de U est assez robuste, avec des dents plutôt petites. Les canines sont courtes et l’émail des dents est plus épais que chez les chimpanzés, suggérant une alimentation plus variée que celle des grands singes. L’émail est moins épais cependant que chez les australopithèques dont nous reparlerons plus loin puisqu’ils n’apparaissent que vers – 5 Ma. Cependant, les comparaisons se font souvent avec les spécimens Australopithecus car ils furent pendant longtemps les seuls représentants de l’histoire de l’homme (avant l’apparition du genre Homo) et qu’ils sont très bien représentés, avec de nombreux spécimens assez complets (comme Lucy).
Orrorin (Millenium) fut découvert en 2000 au Kenya, dans les collines de Tungen (formation de Lukeino). Il a livré des restes dentaires et osseux dont un fémur (avec en particulier un long col fémoral) qui montre qu’il était bipède et avait une certaine facilité pour le grimper (caractères visibles sur les membres supérieurs, notamment des phalanges des mains courbes). Il pouvait mesurer 1,25 m pour un poids de 40 kg. Si le crâne est inconnu, les molaires sont petites avec un émail épais. Son alimentation était certainement celle d’un omnivore (fruits, amandes, graines, baies, insectes et occasionnellement viande). Daté de – 6 Ma environ, il occupait un milieu de forêts entrecoupées de savanes.

Peut-on espérer trouver l’ancêtre de l’homme ou le chaînon manquant entre le singe et l’homme ?

La phylogénie exprime des relations de parenté entre taxons actuels et/ou éteints. Les ancêtres ne sont pas identifiés en tant qu’individus (il y a d’ailleurs peu de chances de découvrir l’individu qui aurait été à l’origine, au sens génétique, du phénomène de spéciation !) mais ils peuvent être reconstruits : ce sont des « ancêtres hypothétiques ». L’ancêtre commun à l’homme et aux chimpanzés peut être inféré mais non identifié : ce n’est ni un homme actuel ni un chimpanzé mais une combinaison particulière de caractères léguée à ses descendants. De la même manière, la notion d’intermédiaire ou de « chaînon manquant », souvent véhiculée, prête à confusion et conforte l’idée d’une linéarité de l’évolution.
Ni Toumaï ni Orrorin ne sont les ancêtres de l’homme moderne : ils sont proches de la date de la séparation d’avec les chimpanzés (estimée à – 7 millions d’années) mais ils possèdent déjà des distributions de caractères, une mosaïque de caractères qui leur sont propres. Ainsi, Toumaï possède à la fois des caractères ancestraux de grands singes (arcade en U, capacité crânienne) et des caractères plus dérivés (bipédie), mais ce n’est pas un intermédiaire entre les chimpanzés et les australopithèques. Les australopithèques possèdent, à leur tour, d’autres combinaisons de caractères (dont certains apparaissent ancestraux tandis que d’autres seront qualifiés de « plus dérivés »).

Les représentants de la lignée humaine entre – 5 et – 2 Ma

Jusque dans les années 1980, seuls quelques fossiles jalonnaient cette période. Ils avaient été découverts principalement en Afrique de l’Est et en Afrique du Sud et étaient regroupés sous l’appellation d’« australopithèques », la plus célèbre étant certainement Lucy. Le genre Australopithecus (apparu avant le genre Homo) comportait plusieurs espèces en fonction des différences morphologiques entre les spécimens, du degré de développement de certains caractères et du lieu géographique de leur découverte. Puis, dans les années 1990, les fouilles se multiplièrent et le nombre des genres décrits augmenta avec le nombre de découvertes. Voici les plus célèbres.
Ardipithecus ramidus fut découvert en 1992 en Éthiopie dans un habitat arboré de forêts humides et daté de – 5 à – 4,5 Ma. D’abord nommé Australopithecus ramidus, il fut rebaptisé en 1995 et un nouveau genre fut créé. Les fragments osseux retrouvés (base du crâne, mandibule, dents, os du bras…) laissent penser qu’il était bipède et se déplaçait avec aisance dans les arbres. Un autre représentant de ce genre fut identifié en 2001, toujours en Éthiopie, Ardipithecus kadabba (fragments de mâchoires, dents, os des membres, phalanges…). Ces spécimens montrent une mosaïque de caractères simiens (taille d’un peu plus de 1 m, émail mince) et de caractères plus « humains » (position du trou occipital, usure des dents).
Un nouveau genre, Kenyanthropus platyops, fut proposé à partir d’un crâne déformé découvert en 1999 sur la rive occidentale du lac Turkana, au Kenya, et daté de – 3,5 à – 3 Ma. Ses relations avec d’autres spécimens ne sont pas encore claires, car il possède à la fois des caractères ancestraux, primitifs, le rapprochant des australopithèques (volume crânien de 450-500 cm3) et un certain nombre de caractères plutôt « modernes » (une face très plate, peu prognathe, un émail dentaire épais et de petites dents).

Carte d’Afrique indiquant la répartition des australopithèques et des paranthropes © Belin

Les australopithèques

Pendant de nombreuses années, les deux spécimens emblématiques du groupe des australopithèques furent deux fossiles identifiés comme féminins : Mrs Ples (Australopithecus africanus, 1947, Sterkfontein, Afrique du Sud) et Lucy (A. afarensis, 1974, Hafar, Éthiopie). Par la suite, de nombreuses découvertes élargirent considérablement ce groupe, avec plusieurs espèces différentes comme A. anamensis (1965 puis surtout 1994, Kenya), A. bahrelghazali (dit Abel, 1995, Tchad), A. garhi (1997, Éthiopie).
Parmi tous ces spécimens, A. anamensis (« du sud du lac ») semble être le plus ancien australopithèque connu (plus de 4 Ma). Il présente pourtant des caractères de bipède très dérivés qui en faisaient certainement un marcheur hors pair. Quant à A. bahrelghazali (un morceau de mandibule datant de – 3,5 à – 3 Ma), il fut découvert au Tchad, très loin donc de l’Est africain et de la Rift Valley. A. garhi semble être l’un des derniers australopithèques puisqu’il est daté d’environ – 2,5 Ma (habitat de savane arborée) ; des ossements d’animaux avec des traces de découpes furent trouvés à proximité (serait-ce la première trace d’outils ?).
En Éthiopie, de nombreux fossiles ont été exhumés, dont le squelette de Lucy (A. afarensis). Elle mesurait environ de 1 à 1,20 m, possédait un volume cérébral d’environ 400 cm3 et vivait dans des régions boisées et plutôt humides. Son bassin court et large et l’orientation oblique de ses fémurs indiquent qu’elle marchait debout mais de manière assez « chaloupée ». Les caractéristiques de ses membres supérieurs montrent un fort potentiel pour le grimper.
Par ailleurs, les célèbres traces de pas découvertes par Mary Leakey à Laetoli (Tanzanie) en 1979 et datées de – 3,7 à – 3,6 Ma constituent le plus ancien témoignage de bipédie. Ces empreintes de pas, préservées dans la cendre volcanique, appartiennent à trois individus dont l’un marchait dans les traces d’un autre. Elles sont généralement attribuées à l’espèce A. afarensis et présentent des caractéristiques particulières (absence de voûte plantaire et axe du gros orteil écarté de l’axe du pied).

Les paranthropes

Les australopithèques dits « robustes » de nos anciennes classifications appartiennent désormais au groupe des paranthropes, les « presque hommes » : ce sont Paranthropus boisei (ci-contre) et P. robustus, auxquels il faut ajouter P. aethiopithecus. Ils possèdent un crâne avec un front très étroit orné d’un léger bourrelet supra-orbitaire et une forte crête sagittale (partie saillante sur le dessus du crâne) chez les spécimens mâles. Cette crête sagittale développée soutenait les muscles de la mandibule (muscles masticateurs) qui étaient très puissants. Le volume cérébral varie de 400 à 600 cm3. Les mâchoires sont énormes, avec des incisives et des canines réduites tandis que les molaires sont très larges avec un émail très épais qui indique un régime alimentaire constitué principalement de végétaux coriaces (racines). Ils étaient bipèdes et certainement arboricoles à l’occasion. Les paranthropes ont été retrouvés en Afrique du Sud (P. robustus, – 1 à 2,2 Ma) et en Afrique de l’Est (P. aethiopithecus, – 2,3 à – 2,7 Ma, et P. boisei, – 1,2 à – 2,4 Ma) et furent contemporains des premiers hommes. Il semble qu’ils aient utilisé des outils, voire fabriqué un outillage rudimentaire.
Moulage d’un crâne de Paranthropus boisei
(Olduvai, Tanzanie)

Les relations entre les différents genres (Ardipithecus, Australopithecus, Kenyanthropus, Paranthropus) que nous venons de voir brièvement – et plus encore les relations entre les différentes espèces – ne sont pas éclaircies aujourd’hui. Cette phase de l’évolution humaine comprise entre – 5 et – 2 Ma apparaît extrêmement buissonnante. Elle conduit généralement à un schéma hypothétique de relations par auteur, par découvreur, ce qui n’est pas pour faciliter le discours mais rend compte des lacunes qui persistent encore. Ce qui est sûr, c’est qu’aucun spécimen fossile découvert n’est un ancêtre de l’homme au sens généalogique.

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