Les sédiments dans lesquels les découvertes archéologiques sont incrustées ont longtemps été considérés par la plupart des archéologues comme des sous-produits sans importance des fouilles. Cependant, ces dernières années, il a été démontré que les sédiments peuvent contenir d'anciennes biomolécules, dont l'ADN. "La récupération d'anciens ADN humains et fauniques à partir de sédiments offre de nouvelles opportunités passionnantes pour étudier la répartition géographique et temporelle d'anciens humains et d'autres organismes sur des sites où leurs restes squelettiques sont rares ou absents", déclare Matthias Meyer, auteur principal de l'étude et chercheur à l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutive de Leipzig.

Pour étudier l'origine de l'ADN dans les sédiments, les chercheurs de Max Planck se sont associés à un groupe international de géoarchéologues - des archéologues qui appliquent des techniques géologiques pour reconstruire la formation des sédiments et des sites - pour étudier la conservation de l'ADN dans les sédiments à une échelle microscopique. Ils ont utilisé des blocs de sédiments non perturbés qui avaient été précédemment retirés des sites archéologiques et trempés dans une résine synthétique de type plastique (polyester). Les blocs durcis ont été transportés au laboratoire et découpés en sections pour l'imagerie microscopique et l'analyse génétique.

Les chercheurs ont réussi à extraire l'ADN d'une collection de blocs de sédiments préparés il y a 40 ans, provenant de sites en Afrique, en Asie, en Europe et en Amérique du Nord. "Le fait que ces blocs soient une excellente source d'ADN ancien - y compris celui provenant d'hominines - malgré souvent des décennies de stockage dans du plastique, donne accès à un vaste référentiel inexploité d'informations génétiques. L'étude ouvre une nouvelle ère d'études sur l'ADN ancien. qui revisitera les échantillons stockés dans les laboratoires, permettant l'analyse de sites qui ont depuis longtemps été remblayés, ce qui est particulièrement important compte tenu des restrictions de voyage et de l'inaccessibilité des sites dans un monde pandémique », déclare Mike Morley de l'Université Flinders en Australie qui a dirigé certaines les analyses géoarchéologiques.

Abondance de microrestes dans la matrice sédimentaire

Les scientifiques ont utilisé des blocs de sédiments de la grotte Denisova, un site situé dans les montagnes de l'Altaï, dans le centre-sud de la Sibérie, où l'ancien ADN des Néandertaliens, des Denisoviens et des humains modernes a été récupéré, et ont montré que les petites particules organiques produisaient plus d'ADN que les sédiments échantillonnés au hasard. "Cela montre clairement que le taux de réussite élevé de la récupération d'ADN de mammifères anciens à partir des sédiments de la grotte Denisova provient de l'abondance de microrestes dans la matrice sédimentaire plutôt que de l'ADN extracellulaire libre des matières fécales, des fluides corporels ou des tissus cellulaires en décomposition potentiellement adsorbés sur les grains minéraux, " déclare Vera Aldeias, co-auteur de l'étude et chercheuse à l'Université d'Algarve au Portugal. "Cette étude est un grand pas en avant pour comprendre précisément où et dans quelles conditions l'ADN ancien est conservé dans les sédiments", déclare Morley.

L'approche décrite dans l'étude permet un échantillonnage à micro-échelle hautement localisé des sédiments pour les analyses d'ADN et montre que l'ADN ancien (ADNa) n'est pas uniformément distribué dans les sédiments ; et que les caractéristiques spécifiques des sédiments sont plus propices à la préservation de l'ADN ancien que d'autres. "Lier l'ADNa des sédiments au micro-contexte archéologique signifie que nous pouvons également aborder la possibilité d'un mouvement physique de l'ADNa entre les dépôts sédimentaires", déclare Susan Mentzer, chercheuse au Centre Senckenberg pour l'évolution humaine et le paléoenvironnement (Allemagne).

Diyendo Massilani, l'auteur principal de l'étude, a pu récupérer des quantités substantielles d'ADN néandertalien à partir de seulement quelques milligrammes de sédiments. Il a pu identifier le sexe des individus qui ont laissé leur ADN et a montré qu'ils appartenaient à une population apparentée à un Néandertalien dont le génome avait été préalablement reconstitué à partir d'un fragment d'os découvert dans la grotte. "L'ADN de Néandertal dans ces petits échantillons de sédiments enrobés de plastique était beaucoup plus concentré que ce que nous trouvons généralement dans les matériaux en vrac", dit-il. "Avec cette approche, il deviendra possible à l'avenir d'analyser l'ADN de nombreux individus humains anciens différents à partir d'un simple petit cube de sédiments solidifiés. Il est amusant de penser que c'est probablement le cas parce qu'ils ont utilisé la grotte comme des dizaines de toilettes. il y a des milliers d'années."

La recherche a été publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences .