Une nouvelle espèce d’hominidé : l’Homo naledi

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Pratique du raisonnement scientifique 1 | Année : 2017 | Académie : Pondichéry


Pondichéry • Avril 2017

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Une nouvelle espèce d’hominidé : l’Homo naledi

En octobre 2013, une équipe de scientifiques américains a découvert dans une grotte d’Afrique du Sud plus de 1 500 ossements fossilisés appartenant à une quinzaine de grands primates. Selon Lee Berger, le responsable de cette équipe, il s’agit d’une nouvelle espèce du genre Homo, baptisée Homo naledi. Mais tous les spécialistes n’approuvent pas cette classification. C’est le cas du paléontologue français Yves Coppens, qui déclarait en 2015 dans les colonnes du journal Le Monde : « L’Homo en question n’est, bien sûr, pas un Homo […] mais un australopithèque de plus ».

À l’aide de l’exploitation des documents mise en relation avec vos connaissances, montrez que la place d’Homo naledi est encore discutable dans le genre Homo.

Votre réponse intégrera le tableau comparatif donné en annexe, que les scientifiques ont commencé à remplir à partir de l’analyse des ossements retrouvés d’Homo naledi, et que vous compléterez.

document 1 Comparaison du diamètre de la première molaire d’Homo naledi avec celui d’autres espèces fossiles

svtT_1704_12_01C_01

D’après L. Berger et al., eLife, 2015

document 2 Comparaison du volume de l’encéphale d’Homo naledi avec celui d’autres espèces fossiles

svtT_1704_12_01C_02

D’après L. Berger et al., eLife, 2015

document 3 Quelques caractéristiques des os de la jambe d’Homo naledi

a. Vue antérieure de la partie supérieure du fémur d’un Homo naledi, comparée à celle de deux autres espèces

svtT_1704_12_01C_03

D’après le site pourlascience.fr

Pour comparer cette partie supérieure du fémur, les scientifiques utilisent deux critères :

la tête du fémur, qui peut être réduite ou élargie ;

le col du fémur, qui peut être court ou long.

b. Longueur maximale du tibia d’Homo naledi, comparée à celle d’autres primates

svtT_1704_12_01C_04

D’après L. Berger et al., eLife, 2015

document 4 Pied d’Homo naledi, comparé à celui d’autres primates

svtT_1704_12_01C_05

D’après L. Berger et al., eLife, 2015 et le site evolution-biologique.org

Chez Homo naledi, les os représentés en blanc n’ont pas été retrouvés.

Chez le gorille :

le premier métatarsien s’écarte des autres, il s’agit d’une adaptation au grimper arboricole.

les tarsiens représentent à peine 1/3 de la longueur du pied contre 1/2 chez Homo sapiens.

Chez Homo sapiens, le fait que les tarsiens représentent la moitié de la longueur du pied rend ce dernier rigide, ce qui confère une aptitude à la course.

document 5 Comparaison de l’arcade dentaire de la mandibule inférieure d’Homo naledi avec celle de trois primates

svtT_1704_12_01C_06

D’après le site elifesciences.org

Les lignes tracées sur les arcades dentaires représentent le positionnement des dents (de la canine à la dernière molaire) sur la mandibule inférieure. La comparaison de l’arcade dentaire se réalise en fonction de ce critère. Ainsi, les dents sont positionnées soit sur des droites parallèles, soit sur des droites divergentes (de degré variable).

document 6 L’importance de la datation d’Homo naledi

Les fossiles d’Homo naledi n’ont pas encore pu être datés. Or, cette datation pourrait se révéler déterminante pour la classification.

En effet, si tous les paléontologues s’accordent à dire que cette nouvelle espèce n’appartient pas au genre Paranthropus, ils hésitent toujours entre le genre Australopithecus et le genre Homo. La frise ci-dessous indique les périodes d’existence des principales espèces de chacun de ces trois genres.

svtT_1704_12_01C_07

D’après La Recherche, hors-série, mars-avril 2016

Le tableau suivant a été réalisé par des scientifiques à partir de l’analyse de quelques caractères issus des ossements d’Homo naledi.

Caractères d’Homo naledi se rapprochant du genre Australopithecus

Caractères d’Homo naledi se rapprochant du genre Homo

Tête

Bourrelet sus-orbitaire développé : ce caractère primitif apparaît chez tous les primates hormis l’Homo sapiens

Inclinaison de la face montrant un fort prognathisme

Organisation de l’épaule

Articulation de l’épaule orientée vers le haut

Organisation de la main

Première phalange des doigts incurvée

Os formant le poignet et la paume de forme évoluée adaptés à la manipulation d’outils

Doc. 1

Doc. 2

Doc. 3a

Doc. 3b

Doc. 4

Doc. 5

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Analyser les documents

Les chercheurs ont placé la nouvelle espèce d’homininé trouvée dans une grotte d’Afrique du Sud dans le genre Homo. Il s’agit de discuter cette place dans la classification, la question posée suggérant – à la suite d’Yves Coppens – qu’elle est discutable. Vous devez argumenter à partir des documents fournis.

Pour cela, il faut avoir en tête les principes de la classification des êtres vivants et donc des homininés. Celle-ci doit rendre compte des parentés, établies à partir des états dérivés des caractères que possèdent les différents taxons. Autrement dit, naledi possède-t-il les états dérivés caractérisant le genre Homo ?

C’est avec cette perspective qu’il faut analyser de façon comparative les données de chaque document. Quand elles sont fournies, les données sur le chimpanzé ou le gorille renseignent sur l’état ancestral du caractère envisagé. Il faut bien voir que, pour chaque taxon, le trait horizontal renseigne sur l’étendue de la variabilité du caractère et prendre en compte cette variabilité dans les comparaisons. Attention à ne pas paraphraser les documents. Lorsque c’est possible, essayez d’aboutir à une conclusion sur l’état du caractère chez naledi.

Des caractères en mosaïque

Les conclusions tirées de l’analyse des documents servent à compléter le tableau fourni. Les états des caractères des Australopithèques que possèdent naledi sont considérés comme ancestraux, ceux partagés avec les Homo sont considérés comme dérivés au sein des homininés. Homo naledi présente ainsi une mosaïque de caractères, pour certains ancestraux, pour d’autres dérivés. À partir de là, il convient de discuter sur la place d’Homo naledi dans la classification. Tout repose sur la définition des états dérivés qui définissent le genre Homo. Si un volume endocrânien supérieur à 600 mL est un critère pour être rangé parmi les Homo, alors Homo naledi n’est pas un véritable Homo.

Intérêt de la datation

Le document 6 est intitulé « importance de la datation d’Homo naledi ». En quoi est-elle importante ? Pas pour classer un fossile, car la classification repose uniquement sur des données morphologiques, anatomiques, moléculaires. En revanche, elle peut apporter des informations sur l’histoire évolutive du genre Homo. Par exemple, si Homo naledi est âgé de 2,5 millions d’années ou plus, il se trouve à l’émergence du genre Homo et, sans être pour autant l’ancêtre commun à tous les Homo, il fournit une image de ce que pouvaient être les premiers représentants du genre.

Mobiliser ses connaissances

Le genre Homo regroupe l’homme actuel et quelques fossiles qui se caractérisent notamment par une face réduite, un style de bipédie favorisant l’aptitude à la course à pied, une mandibule parabolique, etc.

Corrigé

Corrigé

Introduction

Notez bien

Le titre du sujet évoque une nouvelle espèce d’hominidés. En réalité, le terme « hominidé » désigne l’ensemble formé par l’ancêtre commun au gorille, au chimpanzé, à l’homme et par toutes les espèces qui dérivent de cet ancêtre commun. Les homininés constituent un sous-ensemble des hominidés.

Récemment, des chercheurs ont trouvé de nombreux restes fossiles d’hominidés appartenant à une même espèce qu’ils ont nommée Homo naledi.

Il n’y a pas de discussion sur le fait que c’est un homininé, c’est-à-dire qu’il est plus apparenté à l’homme que ne l’est le chimpanzé. Les discussions persistent concernant sa place parmi les Australopithèques ou le genre Homo.

L’étude comparative des caractères anatomiques d’Homo naledi par rapport à ceux des Australopithèques et des autres Homo, permet de discuter la logique de ranger cette espèce fossile dans le genre Homo.

I. Caractères rattachant l’espèce fossile au genre Homo

A. L’arcade dentaire (document 5)

L’arcade dentaire du chimpanzé est en forme de U, alors que celle d’Homo sapiens est de forme parabolique. L’arcade parabolique est un état dérivé.

Homo naledi, qui présente une mandibule parabolique, possède donc l’état dérivé d’Homo sapiens, contrairement aux Australopithèques.

Ce caractère est en accord avec la place d’Homo naledi dans le genre Homo.

B. La première molaire (document 1)

Le diamètre de la première molaire d’Homo naledi (11,4 à 12,2 mm) est en dehors du domaine de variation de celui des Australopithèques (12,8 mm à plus de 14 mm). De même, il n’entre pas dans le domaine de variabilité de celui des Homo les plus anciens (habilis et erectus). Par contre, le diamètre de cette molaire entre dans le domaine de variabilité de celui des Homo heidelbergensis, espèce relativement récente (document 6).

Une première molaire de diamètre relativement faible est un état dérivé en accord avec la place d’Homo naledi parmi le genre Homo.

C. Caractéristiques du pied et du tibia

Le pied chez Homo naledi, comme chez Homo sapiens, possède le premier métatarsien qui ne s’écarte pas des autres métatarsiens contrairement à ce que l’on observe chez le gorille et les Australopithèques (document 4).

Chez le fossile, la longueur des os tarsiens représente presque la moitié de la longueur du pied comme chez les Homo sapiens, alors que chez les Australopithèques ils ne représentent qu’environ le tiers de la longueur du pied (guère plus que chez le gorille).

Homo naledi présente donc les deux états dérivés du pied d’Homo sapiens : gros orteil non écarté et taille importante des tarsiens montrant une aptitude à la course. Cela justifie pleinement sa place dans le genre Homo.

La taille maximale du tibia du fossile varie dans un domaine de variabilité qui se situe dans celui d’Homo erectus et d’Homo sapiens, mais également dans le domaine de variabilité des Australopithecus afarensis (document 3b). Sa taille correspond donc à celle du tibia de grands Australopithèques et à celle d’Homo (erectus et sapiens) de petite taille.

La comparaison avec le chimpanzé montre que l’allongement du tibia est un état dérivé au sein des Homininés, présent chez les Homo les plus récents, Homo erectus et Homo sapiens, à l’exception d’Homo floresiensis. Homo naledi présente cet état dérivé, ce qui justifie sa place dans le genre Homo. Toutefois, on peut nuancer cette conclusion dans la mesure où la grande variabilité d’Australopithecus afenrensis fait que certains d’entre eux ont cet état. Mais la variabilité chez Homo naledi est très faible, ce qui renforce sa place dans le genre Homo.

II. Caractères rattachant l’espèce fossile aux Australopithèques

A. Le volume de l’encéphale (document 2)

Le volume crânien d’Homo naledi est du même ordre que celui de deux Australopithèques, afarensis et africanus (ainsi que de celui du chimpanzé) et inférieur à celui d’Homo habilis. Il possède, au sein des homininés, l’état ancestral de ce caractère. Cela semble donc l’exclure du genre Homo.

B. Le fémur (document 3a)

La tête du fémur chez Homo naledi est relativement réduite, proche de sa taille chez les Australopithèques.

De même, le col du fémur est nettement plus long que celui d’Homo sapiens, proche de celui des Australopithèques.

Les caractères du fémur rapprochent donc l’espèce fossile des Australopithèques.

Récapitulatif

Caractères d’Homo naledi se rapprochant du genre Australopithecus

Caractères d’Homo naledi se rapprochant du genre Homo

Tête

Bourrelet sus-orbitaire développé : ce caractère primitif apparaît chez tous les primates hormis l’Homo sapiens

Inclinaison de la face montrant un fort prognathisme

Organisation de l’épaule

Articulation de l’épaule orientée vers le haut

Organisation de la main

Première phalange des doigts incurvée

Os formant le poignet et la paume de forme évoluée adaptés à la manipulation d’outils

Doc. 1

Faible diamètre de la molaire

Doc. 2

Volume endocrânien réduit

Doc. 3a

Fémur : tête réduite, col long

Doc. 3b

Longueur tibia = grands Australopithèques

Pouce non écarté. Longueur tibia semblable à celle de petits Homo erectus et sapiens

Doc. 4

Longueur tarsiens presque égale à la demi-longueur du pied

Doc. 5

Arcade dentaire parabolique

Bilan

Homo naledi, qui présente une combinaison de caractères dérivés et de caractères ancestraux, est une espèce différente des autres espèces d’homininés connues. Il s’inscrit dans l’évolution buissonnante des homininés.

Cette association de caractères traduit une évolution en mosaïque. C’est cette caractéristique qui rend difficile la détermination de la place d’Homo naledi dans la classification.

Possédant plusieurs états dérivés communs avec le genre Homo que ne possèdent pas les Australopithèques, cet homininé fossile apparaît plus étroitement apparenté au genre Homo que ne le sont les Australopithèques.

Si ces états dérivés communs (pied, arcade dentaire, première molaire) suffisent pour définir le genre Homo, alors Homo naledi appartient au genre Homo.

Si un volume crânien supérieur à 600 cm3 est un état dérivé indispensable pour définir le genre Homo, alors Homo naledi n’est pas un Homo mais un Australopithèque.

Même si l’âge d’un fossile ne permet pas de le placer dans la classification, sa datation peut procurer des renseignements intéressants.

Ainsi, si Homo naledi vivait il y a 200 000 ans, alors il s’agit :

soit d’une lignée d’Australopithèques ayant survécu alors que toutes les autres espèces d’Australopithèques ont disparu depuis longtemps, ce qui est peu probable ;

soit d’une lignée d’Homo ayant conservé des états ancestraux de quelques caractères. Il s’agit alors d’une nouvelle espèce d’Homo ayant vécu en même temps que les premiers Homo sapiens. L’existence de l’homme de Florès rend plausible cette interprétation.

Si Homo naledi vivait il y a 2 500 000 ans, il peut alors représenter une espèce qui, sans être l’ancêtre commun aux Homo, possède des caractères pouvant évoquer ceux d’un ancêtre commun possible.

Remarque

Une publication de fin avril 2017 – donc postérieure à la conception du sujet – indique un âge compris entre 236 000 et 335 000 ans pour Homo naledi.

Il n’y a donc pas de réponse définitive à la place de cette nouvelle espèce dans la classification. De nouvelles découvertes peuvent remettre en cause son appartenance à tel ou tel genre.