Les archéologues découvrent le passé en rassemblant des artefacts de la culture matérielle :les outils, les œuvres d'art et l'architecture laissées derrière nous racontent comment vivaient les anciens humains. Mais imaginez pouvoir étudier leur ADN, pour apprendre comment différents groupes de personnes étaient liés les uns aux autres, d'où ils venaient ou même de quels types de maladies ils souffraient ?

Le concept de récupération d'ADN à partir d'os anciens, en particulier ceux des humains et de nos parents évolutifs, est encore relativement nouveau. Les chercheurs peuvent étudier le génome des populations humaines modernes et extrapoler des éléments du passé en les comparant aux génomes d'autres groupes. Par exemple, si le génome d'un groupe diffère d'un groupe étroitement apparenté d'un certain pourcentage, les scientifiques pourraient travailler à rebours pour calculer depuis combien de temps les deux groupes se sont séparés, connaître le temps moyen qu'il faut aux mutations, ou des modifications aléatoires des gènes, accumuler.

Mais cette approche nécessite de faire de nombreuses hypothèses sur le taux de changement génétique et sur la façon dont ces groupes vivaient et interagissaient réellement les uns avec les autres. Ass. Prof. Maanasa Raghavan, un généticien qui a récemment rejoint la faculté de l'Université de Chicago pour construire un ancien laboratoire d'ADN, souhaite affiner certaines de ces hypothèses et modèles en allant directement à la source.

"Maintenant, nous avons les outils par lesquels nous pouvons réellement extraire et séquencer des génomes entiers directement à partir des restes squelettiques d'individus anciens, " a-t-elle dit. "C'est comme une capsule temporelle de l'époque où ces gens ont vécu. Soudain, nous avons un point d'ancrage dans le passé, donc vous n'avez plus à assumer les choses."

Être capable de séquencer l'ADN ancien fournit un instantané de ces personnes à un moment précis. L'extraction de cet ADN commence par trouver les bons types d'os, comme les dents ou le petit, os denses de l'oreille interne (os pétreux), qui préservent suffisamment d'ADN à l'intérieur. Les chercheurs broient ensuite une section ou forent dans l'os et préparent la poudre résultante pour l'extraction et le séquençage de l'ADN. C'est un délicat, processus soigneusement contrôlé. Le nouveau laboratoire de Raghavan est situé dans le sous-sol du Gordon Center for Integrative Science, délibérément séparés des autres laboratoires de génétique pour éviter de contaminer les échantillons avec de l'ADN moderne.

Il existe plusieurs anciens laboratoires d'ADN dans le monde maintenant, et plus Raghavan et ses collègues peuvent analyser d'échantillons de manière éthique, manière éclairée et durable, l'image à plus haute résolution qu'ils peuvent créer sur la façon dont les individus et les populations ont évolué au fil du temps. Ils peuvent ensuite ajouter ce que nous savons d'autres domaines comme l'anthropologie, archéologie, linguistique et écologie pour voir ce qui affecte les pratiques culturelles, mouvements et brassages de population, et les changements dans l'environnement ont eu sur l'histoire génétique humaine.

Par exemple, l'un des premiers projets de Raghavan est d'analyser d'anciens échantillons d'ADN d'Asie du Sud. Ce travail est réalisé en étroite collaboration avec des chercheurs et archéologues indiens. La région a été peu étudiée car l'ADN ne se conserve généralement pas bien dans les environnements tropicaux. Mais à mesure que les outils d'échantillonnage et de séquençage génétique se sont améliorés, les chercheurs sont en mesure de trouver de plus en plus de matériaux biologiques anciens utilisables.

Les cultures sud-asiatiques ont une histoire de systèmes de castes et de mariages entre parents proches, ce qui conduit à des taux plus élevés de maladies causées par des mutations dans les gènes récessifs. En étudiant l'ADN ancien de personnes ayant vécu à différentes époques, Raghavan et son équipe peuvent comparer les données génomiques anciennes aux échantillons modernes et déduire combien de mariages mixtes se sont produits dans le passé, et quels effets cela a pu avoir sur les taux de maladie au fil du temps.

De même, ils peuvent utiliser des données anciennes pour comprendre comment différentes populations humaines développent une sensibilité à certaines maladies. Si les données génomiques de l'homme moderne nous montrent que des changements génétiques spécifiques rendent les gens sensibles à certaines maladies, ils peuvent rechercher ces mêmes changements dans l'ADN ancien pour voir quand et comment cette susceptibilité a pu évoluer.

Le groupe de Raghavan travaille également sur des projets visant à reconstruire l'histoire de la population humaine des Amériques. Une région d'intérêt est le Chili, où les membres du groupe étudieront l'ADN humain ancien des cultures passées pour comprendre si l'évolution culturelle est en corrélation avec la génétique humaine. Par exemple, les nouvelles cultures étaient-elles accompagnées de nouvelles personnes migrant dans la région et apportant avec elles de nouveaux modes de vie et de nouvelles technologies ? Comment ces différentes populations ont-elles interagi, le cas échéant, et ont-ils apporté des gènes aux populations actuelles qui vivent dans cette région d'Amérique du Sud ?

Raghavan a déclaré que ce type de travail de détective aide à mieux comprendre comment les populations actuelles sont structurées. Certaines populations de personnes forment des sous-groupes parce que les gens ont tendance à se marier et à se reproduire au sein des mêmes groupes ou cultures. Heures supplémentaires, cela commence à créer des différences dans le génome qui peuvent signifier qu'un de ces groupes est plus sujet aux maladies (ou protégé contre différentes maladies) qu'un autre. Ces distinctions fines peuvent faire une grande différence dans la conception d'études d'association à l'échelle du génome qui comparent différentes populations et recherchent des changements génétiques qui pourraient expliquer la maladie.

En regardant dans le passé, Raghavan veut apprendre les origines des maladies. De nouveau, appliquer les leçons d'autres domaines d'études humaines :Y avait-il quelque chose dans l'environnement qui rendait les humains anciens sensibles aux maladies ? Ou y a-t-il eu un changement radical dans leur mode de vie ?

"Avec la capacité d'obtenir de l'ADN du passé, nous pouvons en fait commencer à regarder directement les changements du génome au fil du temps et les corréler avec les changements environnementaux ou de mode de vie dans le passé, " a déclaré Raghavan. " Nous pouvons commencer à mieux reconstituer non seulement la façon dont les humains ont évolué, mais comment ils ont évolué dans l'environnement dans lequel ils vivaient à une période donnée et comment cela a eu un impact sur l'histoire des maladies de notre espèce. »