L’IA trouve les traces d’une espèce perdue dans l’ADN humain

Enfoui au plus profond de l’ADN d’individus asiatiques, un indice génétique montre l’existence d’un ancêtre humain inconnu. Remarquablement, ce n’est pas un humain qui est parvenu à cette hypothèse surprenante, mais plutôt un algorithme artificiellement intelligent. Bienvenue dans l’archéologie du 21e siècle.

De nouvelles recherches publiées la semaine dernière dans Nature Communications suggèrent qu’un hominidé qui n’a pas encore été découvert s’est croisé avec des humains modernes il y a des dizaines de milliers d’années. Cette espèce mystérieuse a fini par disparaître, mais une IA développée par des chercheurs de l’Institute of Evolutionary Biology (IBE) et de plusieurs autres institutions européennes a trouvé des traces de son existence dans l’ADN des personnes d’origine asiatique d’aujourd’hui. Selon un communiqué de presse publié par le Centre de réglementation génomique, c’est la première fois qu’un apprentissage approfondi est utilisé pour expliquer l’histoire humaine, “ouvrant la voie à l’application de cette technologie à d’autres questions en biologie, génomique et évolution”.

L’hominidé mystérieux est probablement une espèce hybride de Néandertaliens et de Denisoviens, selon les nouvelles recherches. Les Néandertaliens, qui vivaient en Europe, et les Denisoviens, qui se sont répandus en Sibérie, en Asie du Sud-Est et en Océanie, étaient un groupe étroitement lié d’humains primitifs, divergeant d’un ancêtre commun il y a environ 744.000 ans. Lorsque des humains anatomiquement modernes (Homo sapiens) se sont répandus en Eurasie depuis l’Afrique, ils se sont mélangés et se sont croisés avec des Néandertaliens et des Denisoviens, ce que nous savons par la recherche génétique. En plus de la généreuse quantité d’ADN laissée par les Néandertaliens, les scientifiques ont extrait l’ADN de Denisoviens d’un os de doigt bien conservé trouvé dans une grotte sibérienne. Aujourd’hui, nous trouvons des traces de ces espèces disparues dans l’ADN d’humains non africains, bien que seuls les Asiatiques conservent les restes génétiques des Denisoviens.

Mais comme le suggèrent les nouvelles recherches, les humains modernes, en plus de se croiser avec des Néandertaliens et des Denisoviens, se sont croisés avec une troisième espèce, bien qu’inconnue.

Cette idée n’est pas nouvelle. En 2016, une étude génétique co-écrite par Mayukh Mondal de l’Université de Tartu et Jaume Bertranpetit de l’Université Pompeu Fabra, tous deux impliqués dans la nouvelle étude, a démontré que les populations indigènes australasiennes d’Asie du Sud et du Sud-Est “abritent une petite proportion de descendants d’hominidés disparus et que ces descendants ne sont ni Européens ni Asiatiques”. Leur nouvelle étude tente de montrer d’où vient cette “petite proportion d’ancêtres”.

À cette fin, Mondal et Bertranpetit ont présenté des preuves sous la forme d’une analyse démographique, une analyse qui a été bousculée par l’apprentissage profond et parsemée d’une analyse statistique. Leur algorithme a conçu et comparé de nombreux modèles démographiques complexes pour faire des prédictions sur l’histoire des croisements en Eurasie. Pour ce faire, les chercheurs ont nourri l’algorithme d’une alimentation saine de séquences entières du génome dérivées de l’ADN contemporain et ancien, permettant au réseau neuronal de créer un large ensemble d’histoires démographiques possibles. Une analyse statistique a ensuite permis de déterminer lesquelles de ces histoires étaient les plus probables.

L’équipe a utilisé l’apprentissage approfondi pour enseigner l’algorithme afin de “prédire la démographie humaine” à travers “des centaines de milliers de simulations”, a déclaré Òscar Lao, chercheur principal au Centro Nacional de Análisisis Genómico et coauteur de la nouvelle étude, dans une déclaration. “Chaque fois que nous faisons une simulation, nous suivons un chemin possible dans l’histoire de l’humanité. De toutes les simulations, l’apprentissage profond nous permet d’observer ce qui fait que le puzzle ancestral s’emboîte.”

La reconstitution de ce puzzle génétique a donné lieu à la proposition d’une “troisième introgression archaïque”, c’est-à-dire un troisième événement d’hybridation chez les humains anciens (les deux autres étant le mélange génétique entre les humains modernes et les Néanderthaliens et les humains modernes et les Denisoviens). Les humains modernes se sont croisés avec une troisième espèce inconnue, et selon les modèles, il s’agit soit d’un hybride Néandertalien-Denisoviens, soit d’une ramification précoce de la lignée des Dénisoviens.

Que des Néandertaliens et des Denisoviens, qui partagent un ancêtre commun, se soient accouplés n’est pas une suggestion scandaleuse. L’an dernier, les scientifiques ont découvert les restes de l’une de ces personnes hybrides âgées de 90 000 ans – une fille dont la mère est néandertalienne et le père est Dénisoviens. En raison du manque de preuves, les scientifiques ne sont pas sûrs s’il s’agissait d’une chose unique, ou si les Néandertaliens et les Denisoviens s’entremêlent avec les réguliers. La nouvelle étude renforce la suggestion selon laquelle les deux espèces éteintes se reproduisent assez souvent pour produire une population hybride génétiquement distincte.

Serena Tucci, écologiste et biologiste de l’Université de Princeton, a déclaré que la nouvelle étude lui rappelait ses propres recherches de l’année dernière, bien que les auteurs aient utilisé une approche différente. Tucci et ses collègues ont utilisé des preuves génétiques pour montrer que les premiers humains modernes se sont accouplés avec des populations de Denisoviens à au moins deux occasions historiques différentes, ce qui signifie que les traces persistantes d’ADN de Denisoviens incorporées dans les génomes des populations asiatiques vivant aujourd’hui proviennent d’au moins deux populations Denisoviens distinctes.

Quant à l’existence de certaines espèces humaines inconnues, Tucci a déclaré que les auteurs de la nouvelle étude devraient s’abstenir de conjecturer au-delà des preuves disponibles.

“Bien que l’étude sur l’histoire de l’interaction entre les humains modernes et les hominidés archaïques contemporains reste fascinante, je serais très prudent avant de prétendre qu’un mélange génétique d’hominidés archaïques ‘inconnus’ a disparu ou de spéculer sur la ‘découverte’ d’un nouvel hominidé”, a déclaré Tucci à Gizmodo. “Comme les auteurs l’ont noté, la relation exacte entre cette population d’hominidés disparus et les autres populations archaïques connues (c’est-à-dire les Néandertaliens et les Denisoviens) n’est pas complètement démêlée – ce qui signifie que ce que les auteurs appellent un ‘hominidé inconnu’ pourrait probablement être un groupe Denisoviens. Il faut plus de travail – et plus de fossiles – pour élucider l’histoire du mélange archaïque des hominidés.”

Il ne fait aucun doute que d’autres preuves sont nécessaires. Cependant, à tout le moins, ces dernières études devraient encourager les archéologues à être à l’affût d’autres indices indiquant l’existence de l’espèce présumée.

Enfin, l’utilisation de l’intelligence artificielle dans l’archéogénétique est un développement très cool, et probablement un signe de méthodes de recherche innovantes à venir.

[Nature Communications]

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Source : Gizmodo – Traduit par Anguille sous roche

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