On pensait que les mâles de l'espèce humaine éteinte Paranthropus robustus étaient considérablement plus gros que les femelles, tout comme les différences de taille observées chez les primates modernes tels que les gorilles, orangs-outans et babouins. Mais une nouvelle découverte de fossiles en Afrique du Sud suggère plutôt que P. robustus a évolué rapidement au cours d'une période turbulente de changement climatique local il y a environ 2 millions d'années, entraînant des changements anatomiques qui étaient auparavant attribués au sexe.

Une équipe de recherche internationale comprenant des anthropologues de l'Université de Washington à Saint-Louis a rapporté sa découverte dans le système de grottes de Drimolen, riche en fossiles, au nord-ouest de Johannesburg dans le journal. Écologie et évolution de la nature le 9 novembre.

"C'est le type de phénomène qui peut être difficile à documenter dans les archives fossiles, en particulier en ce qui concerne l'évolution humaine précoce, " a déclaré le détroit de David, professeur d'anthropologie biologique en Arts &Sciences à l'Université de Washington.

Le fossile remarquablement bien conservé décrit dans l'article a été découvert par un étudiant, Samantha bien, qui ont participé à la Drimolen Cave Field School co-dirigée par Strait.

Les chercheurs savaient déjà que l'apparition de P. robustus en Afrique du Sud coïncidait à peu près avec la disparition d'Australopithecus, un premier humain un peu plus primitif, et l'émergence dans la région des premiers représentants d'Homo, le genre auquel appartiennent les hommes modernes. Cette transition s'est faite très rapidement, peut-être en quelques dizaines de milliers d'années seulement.

"L'hypothèse de travail a été que le changement climatique a créé un stress dans les populations d'australopithèques conduisant finalement à leur disparition, mais que les conditions environnementales étaient plus favorables pour Homo et Paranthropus, qui peuvent s'être dispersés dans la région d'ailleurs, " a déclaré Strait. " Nous voyons maintenant que les conditions environnementales étaient probablement aussi stressantes pour Paranthropus, et qu'ils devaient s'adapter pour survivre."

Le nouveau spécimen découvert à Drimolen, identifié comme DNH 155, est clairement un mâle, mais diffère de manière importante des autres P. robustus précédemment découverts sur le site voisin de Swartkrans, où la plupart des fossiles de cette espèce ont été trouvés.

L'évolution au sein d'une espèce peut être difficile à voir dans les archives fossiles. Les changements peuvent être subtils, et les archives fossiles sont notoirement incomplètes.

D'habitude, les archives fossiles révèlent des modèles à plus grande échelle, comme lorsque des espèces ou des groupes d'espèces apparaissent dans les archives fossiles ou disparaissent. Cette découverte de Drimolen offre donc une fenêtre rarement vue sur l'évolution humaine précoce.

Le nouveau spécimen est plus grand qu'un membre bien étudié de l'espèce précédemment découverte à Drimolen, un individu connu sous le nom de DNH 7, et présumée être une femelle, mais elle est sensiblement plus petite que les présumés mâles de Swartkrans.

« Il semble maintenant que la différence entre les deux sites ne peut pas simplement être expliquée par des différences entre les hommes et les femmes, mais plutôt comme des différences au niveau de la population entre les sites, " a déclaré Jesse Martin, doctorant à l'Université de La Trobe et co-premier auteur de l'étude. "Nos travaux récents ont montré que Drimolen est antérieur à Swartkrans d'environ 200, 000 ans, nous pensons donc que P. robustus a évolué au fil du temps, avec Drimolen représentant une population ancienne et Swartkrans représentant une population plus tardive, population plus anatomiquement dérivée.

« On peut utiliser les archives fossiles pour aider à reconstruire les relations évolutives entre les espèces, et ce modèle peut fournir toutes sortes d'informations sur les processus qui ont façonné l'évolution de groupes particuliers, " dit Martin. " Mais dans le cas de P. robustus, nous pouvons voir des échantillons discrets de l'espèce tirés de la même région géographique mais à des moments légèrement différents présentant de subtiles différences anatomiques, et cela est cohérent avec le changement au sein d'une espèce."

"Il est très important de pouvoir documenter les changements évolutifs au sein d'une lignée, " a déclaré Angeline Leece de l'Université de La Trobe, l'autre premier auteur de l'étude. "Cela nous permet de poser des questions très ciblées sur les processus évolutifs. Par exemple, nous savons maintenant que la taille des dents change avec le temps dans l'espèce, ce qui pose la question du pourquoi. Il y a des raisons de croire que les changements environnementaux ont placé ces populations sous stress alimentaire, et cela indique des recherches futures qui nous permettront de tester cette possibilité. »

Co-directeur du projet Drimolen, Andy Herries de l'Université La Trobe a déclaré :"Comme toutes les autres créatures sur terre, nos ancêtres se sont adaptés et ont évolué en fonction du paysage et de l'environnement qui les entouraient. Pour la première fois en Afrique du Sud, nous avons la résolution de datation et les preuves morphologiques qui nous permettent de voir de tels changements dans une ancienne lignée d'hominidés à travers une courte fenêtre de temps."

Les preuves d'un changement climatique rapide mais significatif au cours de cette période en Afrique du Sud proviennent de diverses sources. De manière critique, les fossiles indiquent que certains mammifères associés aux environnements boisés ou de brousse ont disparu ou sont devenus moins répandus, tandis que d'autres espèces associées à des environnements plus secs, des environnements plus ouverts sont apparus localement pour la première fois.

"P. robustus est remarquable en ce qu'il possède un certain nombre de caractéristiques dans son crâne, mâchoires et dents indiquant qu'il était adapté pour manger un régime composé d'aliments très durs ou très durs, " a déclaré Strait. "Nous pensons que ces adaptations lui ont permis de survivre avec des aliments qui étaient mécaniquement difficiles à manger alors que l'environnement devenait plus frais et plus sec, entraînant des changements dans la végétation locale.

"Mais les spécimens de Drimolen présentent des caractéristiques squelettiques suggérant que leurs muscles à mâcher étaient positionnés de manière à les rendre moins capables de mordre et de mâcher avec autant de force que la dernière population de P. robustus de Swartkrans, " a-t-il dit. " Au cours de 200, 000 ans, un climat sec a probablement conduit à une sélection naturelle favorisant l'évolution d'un appareil d'alimentation plus efficace et plus puissant dans l'espèce.

Leece a déclaré qu'il était remarquable que P. robustus soit apparu à peu près en même temps que notre ancêtre direct Homo erectus, comme documenté par un nourrisson H. erectus cranium que l'équipe a découvert sur le même site de Drimolen en 2015.

"Ces deux espèces très différentes, H. erectus avec leur cerveau relativement gros et leurs petites dents, et P. robustus avec leurs dents relativement grandes et leur petit cerveau, représentent des expériences évolutives divergentes, " Leece a déclaré. "Alors que nous étions la lignée qui a gagné à la fin, les archives fossiles suggèrent que P. robustus était beaucoup plus commun que H. erectus dans le paysage il y a deux millions d'années."

Plus généralement, les chercheurs pensent que cette découverte sert de mise en garde pour reconnaître les espèces dans les archives fossiles.

Un grand nombre d'espèces humaines fossiles ont été découvertes au cours du dernier quart de siècle, et bon nombre de ces nouvelles désignations d'espèces sont basées sur un petit nombre de fossiles provenant d'un seul ou de quelques sites dans de petites zones géographiques et des plages de temps étroites.

"Nous pensons que la paléoanthropologie doit être un peu plus critique quant à l'interprétation des variations anatomiques comme preuve de la présence de plusieurs espèces, " Dit le détroit. " En fonction de l'âge des échantillons de fossiles, les différences dans l'anatomie osseuse pourraient représenter des changements au sein des lignées plutôt que des preuves de plusieurs espèces. »

La codirectrice du projet, Stephanie Baker, de l'Université de Johannesburg, a ajouté :"Drimolen est en passe de devenir un point chaud pour les premières découvertes d'hominidés, ce qui témoigne du dévouement de l'équipe actuelle à l'excavation holistique et à l'analyse post-terrain. Le crâne DNH 155 est l'un des spécimens de P. robustus les mieux conservés connus de la science. C'est un exemple de ce que prudent, la recherche à petite échelle peut nous renseigner sur nos lointains ancêtres. »