L’ADN permet maintenant de Retrouver l’origine des liens familiaux jusqu’à la préhistoire

L’ADN permet de Retrouver la nature des liens familiaux jusqu’à la préhistoire

Révélation sur la politique et la structure sociale du préhistorique, grâce aux arbres généalogiques géants basés sur l’ancien ADN de milliers de personnes.

La jarre funéraire, trouvée sous le sol d’une citadelle en haut d’une montagne appelée La Almoloya dans le sud-est de l’Espagne, posait une énigme. D’un diamètre de près d’un mètre, le récipient renfermait le corps d’une femme agé d’une vingtaine d’année, elle devait porter un diadème en argent très brillant sur le front. Elle portait également des boucles d’oreilles en argent traversées de cerceaux en argent, à côté d’elle se trouvait une alêne (sorte d’outil pointu utilisé traditionnellement pour percer des trous dans des matériaux tels que le cuir), on y a retrouvé également un homme d’âge moyen reposant dans le même récipient, proche de luis, il y avait quelque objet faisant précieux, faisant étalage de sa richesse. Le duo était probablement constitué de membres éminents de la gente dirigeante de cette époque de l’âge du Bronze appelé El Argar, qui a dominé une grande partie de la péninsule ibérique depuis des forteresses perchées pendant près de 700 ans, à partir d’environ 2200 avant notre ère.

Lorsque les archéologues ont d’abord excavé ces tombes il y a plus d’un siècle et ont découvert de nombreuses femmes et hommes enterrés ensemble dans de grandes jarres, ils ont supposé qu’il s’agissait de couples royaux. Cependant, compte tenu de l’écart de richesse entre les femmes et les hommes, des chercheurs ultérieurs ont conclu que les jarres contenaient des parents décédés à des années d’intervalle. Ils pensaient que les riches parures des femmes suggéraient un matriarcat, où des femmes puissantes étaient enterrées et que leurs fils ou petits-fils étaient ajoutés à leurs tombes plus tard.

Puis, en 2019, une équipe de généticiens et d’archéologues a extrait l’ADN de la femme de La Almoloya et de son compagnon, ainsi que de 66 autres personnes enterrées en couples et seules dans les murs et sous les planchers des maisons perchées. Contrairement aux ancêtres et descendants, l’analyse a montré que les couples étaient des partenaires. Dans trois cas, des enfants étaient enterrés près de leurs parents, qui étaient enterrés ensemble ; une petite fille était la fille de la femme et de l’homme enterrés dans le palais. « Nous ne nous attendions pas à cela », déclare le co-auteur Roberto Risch, un archéologue de l’Université autonome de Barcelone. « les couples devaient être contemporains, ils ont certainement eu ces enfants ensemble. »

Les résultats ont également révélé que ces femmes faisant partie de l’élite supérieure semblaient être natives d’autres endroits. Peut-être provenaient-elles d’autres établissements de haut statut avoisinant le secteur. Sans lien de parenté avec les autres personnes enterrées sur le site, ces femmes épousaient des hommes qui étaient apparentés les uns aux autres et apparemment locaux, peut-être comme moyen de tisser des liens entre les établissements dispersés d’El Argar pour former un État précoce cohérent. « Probablement, les femmes étaient cruciales dans les réseaux sociaux », déclare Risch. « Il est clair que les protagonistes de la culture sont des femmes. »

Les résultats de La Almoloya, publiés l’année dernière, font partie d’une vague de nouvelles études qui déplacent l’accent de la recherche sur l’ADN ancien des liens génétiques entre les populations vers des connexions intimes et interpersonnelles. Avec la baisse du coût du séquençage de l’ADN, les chercheurs ont commencé à séquencer les génomes de nombreuses personnes sur un site, révélant la structure des communautés anciennes. « C’est devenu tellement bon marché que vous pouvez séquencer des cimetières entiers », explique le biologiste computationnel Harald Ringbauer de l’Institut Max Planck d’anthropologie évolutionnaire (EVA). Associée à des données archéologiques plus traditionnelles, cette vague d’ADN ancien promet des perspectives inédites sur les pratiques familiales préhistoriques, l’identité de groupe et le pouvoir. « Nous pouvons déduire non seulement la parenté biologique, mais aussi les pratiques sociales », déclare la généticienne Vanessa Villalba-Mouco de l’EVA. « Nous pouvons peut-être comprendre les mariages dans le passé. »

Une grande équipe de généticiens et d’archéologues se sont associés pour disséquer les schémas matrimoniaux des nomades des steppes de l’âge du bronze. Ils ont retracé des milliers de descendants vivants de femmes esclaves enterrées il y a 200 ans dans un cimetière oublié du Maryland. Des arbres généalogiques anciens à venir, présentés lors de deux conférences récentes et sous forme de prépublications, promettent de révéler non seulement des frères et des relations parents-enfants, mais aussi des cousins éloignés de 10 degrés, comme dans un site anglais de l’âge du fer où les sépultures de 170 parents sur 10 générations sont regroupées par ascendance maternelle. Lors de la réunion de la Société internationale d’archéologie biomoléculaire le mois dernier, des chercheurs ont rapporté avoir retracé des liens de parenté parmi des centaines de personnes d’une île polynésienne isolée, montrant que les pratiques sociales millénaires sur l’île ont évolué avec l’arrivée de nouveaux habitants.

« Il se passe des choses extrêmement passionnantes, et ce ne sont pas seulement les généticiens qui en sont enthousiastes », déclare Catherine Frieman, archéologue à l’Université nationale australienne. « Nous sommes enfin à un point où vous pouvez réellement poser des questions archéologiques sur ces données », telles que la manière dont les gens organisaient les sociétés et vénéraient leurs ancêtres.

Le domaine « est vraiment en plein essor », convient Zuzana Hofmanová, généticienne à l’EVA travaillant à reconstruire la structure sociale de la Moravie médiévale à l’aide des ossements de personnes enterrées sous les églises tchèques et slovaques. « Nous ne faisons que gratter la surface. Il y a beaucoup à faire, et c’est vraiment amusant. »

Après la publication du premier génome humain ancien complet en 2010, démontrant la puissance de la technologie de l’ADN ancien, une vague d’études a cartographié les migrations anciennes et les changements de population. Les travaux utilisaient des échantillons largement dispersés dans le temps et l’espace, car séquencer les génomes anciens était initialement si coûteux que les chercheurs échantillonnaient souvent seulement un ou deux individus par site. Les généticiens se concentraient sur des schémas généraux de similitude dans l’ADN, et les archéologues cherchant des analyses fines de la structure sociale et de la culture étaient parfois mis de côté. « Nous racontions des histoires d’un point de vue biologique qui étaient seulement indirectement liées à l’histoire réelle », déclare Joachim Burger, généticien à l’Université Johannes Gutenberg de Mayence. « Les archéologues nous ont toujours détestés pour cela, et ils ont absolument raison. »

Aujourd’hui, le séquençage peut être effectué à une fraction de ce qu’il coûtait il y a une décennie, et il fournit souvent plus d’informations par échantillon. Les chercheurs peuvent analyser l’ADN bien préservé d’un os de l’oreille pour quelques centaines de dollars seulement, soit à peu près le même prix qu’une datation au radiocarbone. Sur la base de segments partagés d’ADN, les études peuvent identifier des frères et sœurs et relier les grands-parents aux petits-enfants, traçant la chronologie d’un cimetière d’une manière que la datation au radiocarbone traditionnelle, précise à quelques décennies au plus, ne peut pas. « Nous disons souvent aux archéologues d’attendre et de faire la datation au radiocarbone après avoir constitué le pedigree », explique Iñigo Olalde, généticien à l’Université du Pays basque.

Aux débuts de l’ADN ancien, de telles informations sur la parenté étaient considérées comme du bruit. En tant que doctorant en 2015, Olalde se souvient d’avoir élaboré une méthode pour identifier les relations au premier degré entre des individus anciens afin d’éliminer les frères et sœurs ainsi que les parents de ses ensembles de données. « Si vous voulez comprendre comment les gens se déplacent, vous voulez autant d’individus non apparentés que possible. Une famille, c’est juste le même ADN encore et encore« , explique Olalde. « Nous n’étions pas particulièrement intéressés par les familles. »

Il a été surpris de constater que les archéologues avaient une perspective différente. À mesure que la technologie de l’ADN ancien s’améliorait, « nous avons réalisé qu’il y avait beaucoup de potentiel… ce n’était pas seulement père-fils, ou quelques frères et sœurs », dit-il. « C’étaient des familles entières, sur plusieurs générations. » Bientôt, il va collaborer avec d’autres archéologues pour transformer des échantillons initialement collectés pour des études de population étendues en articles axés sur la parenté préhistorique.

À la fin des années 1970, des dizaines de squelettes furent découverts sous un tumulus de 50 mètres de long appelé Hazleton North, construit il y a 5700 ans par certains des premiers agriculteurs de Grande-Bretagne, faisant partie de la même population qui commença à construire Stonehenge 700 ans plus tard. Pendant des décennies, les archéologues se demandaient si Hazleton et des tumulus similaires étaient comme des cryptes familiales ou fonctionnaient plutôt comme des sanctuaires partagés, regroupant des membres de la communauté sans lien biologique.

L’ADN extrait de la tombe a maintenant fourni des réponses claires : Hazleton était une affaire de famille. Travaillant avec une équipe comprenant l’archéologue Chris Fowler de l’Université de Newcastle, Olalde a montré que la tombe contenait 27 parents répartis sur cinq générations, ainsi que sept personnes non apparentées. Quinze des hommes dans la tombe étaient liés par filiation à un seul homme, tandis qu’aucune des femmes adultes ne l’était. Bien que l’arbre généalogique incluait deux jeunes filles, les femmes adultes descendues du fondateur manquaient de manière notable (voir le graphique ci-dessous).

Cela suggère qu’entre ces Néolithiques britanniques, les femmes étaient enterrées avec la famille de leurs conjoints, pas avec leurs parents, évoquant les arrangements dans la culture ultérieure d’El Argar qui ouvre la possibilité que les gens à Hazleton étaient également patrilocal. « En l’absence de génétique, nous ne pouvions tout simplement pas le dire », explique Fowler. Maintenant, « nous pouvons combiner le sexe biologique avec ce que nous savons sur l’âge pour voir que socialement c’était quelque chose de significatif ». Les archéologues avaient spéculé sur la patrilocalité dans les sociétés passées sur la base de preuves ethnographiques et d’indices issus de la chimie osseuse, mais n’avaient jamais été en mesure de le démontrer de manière concluante. Fowler espère que des études des isotopes dans les os, qui peuvent servir de marqueur géographique, pourront montrer comment ces hommes et femmes se déplaçaient pendant leur vie.

Bien que les femmes à Hazleton n’étaient pas apparentées, elles ont apparemment contribué à structurer les familles élargies. Le père fondateur de la famille avait quatre partenaires féminines. Elles étaient apparemment de différentes générations, car une femme ultérieure dans la tombe avait des enfants avec le fils du fondateur ainsi qu’avec son petit-fils d’une autre partenaire, suggérant que le fils et le petit-fils étaient quelque peu similaires en âge. L’équipe suppose donc que les quatre unions du fondateur étaient séquentielles, étalées sur sa vie.

Au fil d’un siècle ou plus, les enterrements étaient organisés selon la lignée féminine. Deux femmes et leur descendance étaient enterrées dans la chambre sud de la tombe, tandis que la progéniture des autres femmes était enterrée dans un passage séparé de l’autre côté du tumulus. « Quand on regarde la disposition… il semble vraiment important à quelle première génération de femmes vous étiez lié, et cela semble avoir été suivi pendant cinq générations », explique Fowler. « Cette lignée masculine unifie la tombe, tandis que les ancêtres féminins subdivisent la communauté. »

Une affaire de famille néolithique

L’arbre généalogique complexe d’un clan néolithique enterré dans une tombe à chambre appelée Hazleton North montre le potentiel de l’ADN pour révéler des relations anciennes. Le fondateur était un homme ; les nuances de bleu indiquent ses descendants avec chacune de ses quatre partenaires féminines. La tombe contient de nombreux descendants masculins, ainsi que leurs jeunes enfants des deux sexes (symboles plus petits). Les filles adultes sont absentes, probablement enterrées ailleurs. Un homme de la troisième génération descend du fondateur des deux côtés.

/// Journal officiel de la Fédération mexicaine ; Medellín, Arita et Sánchez, Guide d’identification des chauves-souris du Mexique, Institut d’écologie de l’UNAM (2008) ///

Cet été, le pedigree le plus long et le plus vaste à ce jour a été publié, provenant d’un site néolithique en France appelé Gurgy ‘les Noisats’, où près de 100 individus ont été séquencés. Le site précède Hazleton de 1000 ans et fournit des preuves solides de la patrilocalité : des dizaines de personnes sur sept générations retracent leur descendance jusqu’à un homme. Jusqu’à présent, la plupart des douzaines d’arbres généalogiques préhistoriques d’Europe néolithique et de l’âge du bronze suggèrent la patrilocalité. « C’est surprenant à quel point cela a été cohérent », étant donné la variété des structures sociales observées dans les sociétés récentes, déclare Ian Armit, un archéologue de l’Université de York qui ne faisait pas partie de l’équipe de Gurgy.

D’autres mettent en garde en soulignant qu’une poignée d’études sur une période de 5000 ans à travers l’Europe n’est pas suffisante pour montrer que la patrilocalité était une règle. « Nous examinons toujours des études de sites uniques qui ne nous permettent pas de tirer des conclusions solides », déclare Wolfgang Haak, généticien à l’EVA.

Certaines séquences d’ADN de Gurgy posaient des énigmes. Il n’y avait pas de demi-frères ou sœurs, ce qui est étrange à une époque où les gens mouraient jeunes et où les partenaires auraient pu prendre un autre conjoint. L’absence suggère une évitement même des partenaires successifs, selon Maïté Rivollat, généticienne à l’Université de Gand. « Peut-être qu’ils avaient des règles dont nous ne savons rien en termes de qui était enterré là, ou peut-être étaient-ils strictement monogames. »

À Gurgy, l’équipe a également effectué un nouveau type d’analyse, en adaptant une technique couramment utilisée par les entreprises de tests généalogiques commerciaux pour identifier des cousins éloignés. Appelée « identique par descendance » ou IBD, l’analyse compare la fréquence et la longueur des segments identiques d’ADN pour trouver des parents plus éloignés. L’analyse standard de l’ADN ancien peut connecter des personnes à deux degrés au plus – par exemple, une grand-mère à son petit-fils. L’analyse IBD permet aux généticiens de retracer des cousins éloignés, des arrière-grands-parents, ou au-delà.

L’analyse IBD a montré comment les femmes ont influencé la communauté patrilocale de Gurgy. « Nous voyons qu’une femme quitte la communauté et quelques générations plus tard, ses descendants reviennent », explique Ringbauer. Par exemple, une femme qui n’avait aucune fille enterrée dans le cimetière avait des descendants maternels enterrés là-bas. Les parentes féminines manquantes doivent avoir quitté et eu des descendants ailleurs ; ces descendants sont ensuite revenus et ont été enterrés à Gurgy. Cela suggère que les femmes restaient connectées à leur village natal ou à leur famille de naissance dans le cadre d’un réseau régional plus vaste.

Une montée en puissance des génomes anciens

Grâce à de meilleures méthodes, en novembre 2022, les généticiens disposent de données génomiques complètes sur plus de 10 000 individus. Les chercheurs s’attendent à en obtenir beaucoup plus à l’avenir.

Les chercheurs commencent à appliquer l’analyse IBD à d’autres sites et périodes. Dans une prépublication récente, par exemple, Ringbauer a identifié des cousins au deuxième degré enterrés il y a 5000 ans – et distants de 1400 kilomètres – dans le sud de la Russie et en Mongolie centrale. Les deux hommes faisaient partie de la culture Afanasievo, une variante orientale du peuple Yamnaya des steppes qui a apporté une contribution génétique majeure aux populations européennes autour de cette époque. Au moins l’un des cousins a dû parcourir des centaines de kilomètres à travers la steppe au cours de sa vie, un exemple précoce d’une mobilité spectaculaire en l’espace de quelques générations.

À mesure que les bases de données d’ADN ancien croissent de manière exponentielle, Ringbauer espère que l’accès à des dizaines de milliers de génomes publiés créera une sorte de 23andMe pour le passé lointain, reliant les personnes préhistoriques les unes aux autres à travers le temps et l’espace. « Nous pouvons maintenant examiner des dizaines de milliers d’individus anciens pour l’IBD », déclare Ringbauer. « Ma vision est que vous ajouteriez une étude et verriez immédiatement : ‘Oh, il y a un cousin au deuxième degré là-bas’. »

Peut-être assagis par les critiques passées, les généticiens admettent désormais rapidement que la parenté biologique n’est qu’un élément de la parenté. Les études ethnographiques des sociétés récentes regorgent d’exemples où la filiation biologique cède la place à d’autres types de relations familiales. Cela inclut des systèmes matrilinéaires où le parent masculin le plus significatif est le frère de la mère, et des communautés où la paternité est déterminée par le transfert de bétail à la famille d’une femme. « La parenté n’est pas uniquement génétiquement déterminée, elle est socialement construite », déclare Joanna Bruck, archéologue à l’University College Dublin. « Il doit y avoir une reconnaissance que la génétique peut être interprétée de plusieurs façons. »

L’archéologie peut aider à orienter ces interprétations, comme l’a montré une étude précoce sur la parenté biologique. Elle a examiné les génomes de 84 personnes enterrées dans de petits cimetières le long de la vallée étroite et fertile du Lech en Allemagne entre 2500 av. J.-C. et 1650 av. J.-C., pendant la transition technologique de l’agriculture néolithique à l’âge du bronze. Publiés en 2017, les résultats ont montré la patrilocalité. Cependant, de nombreux cimetières de la vallée du Lech comprenaient à la fois des individus biologiquement liés et ceux sans liens génétiques avec d’autres dans le cimetière.

La culture matérielle a contribué à expliquer le schéma. Les personnes non apparentées avaient beaucoup moins d’objets funéraires, explique Alissa Mittnik, généticienne à l’EVA et coauteure de l’étude. « Les exploitations agricoles étaient probablement gérées par des familles qui accumulaient de la richesse. Les autres pourraient avoir été des travailleurs agricoles, des serviteurs ou des personnes asservies. » Ces personnes n’établissaient pas de familles en un seul endroit à travers les générations, mais étaient enterrées dans les parcelles des propriétaires terriens probablement plus riches, qui le faisaient.

Pour démêler de telles relations communautaires, les généticiens et les archéologues forgent des liens plus forts. Par exemple, lorsque Philipp Stockhammer, archéologue à l’Université Ludwig Maximilian de Munich et l’un des principaux auteurs de l’étude sur la vallée du Lech, a obtenu une subvention du Conseil européen de la recherche pour rechercher des schémas de parenté dans la Grèce et l’Égée de l’âge du bronze, sa première étape a été de contacter des archéologues grecs, demandant des sites et des questions où l’ADN pourrait contribuer. « L’analyse de la parenté oblige chaque laboratoire à travailler plus étroitement avec les archéologues locaux », déclare Stockhammer. « On ne peut plus s’en passer des archéologues. »

Plus tôt cette année, l’équipe de Stockhammer a découvert qu’un tiers de ses échantillons d’un autre projet en Égée avait de longs segments d’ADN partagés, indiquant qu’ils étaient les descendants de cousins germains. Ce taux d’accouplement étroit entre parents est le plus élevé documenté à n’importe quel moment du passé, bien que certaines sociétés modernes aient également des niveaux élevés de mariage entre cousins.

Bien que la pratique soit légèrement plus fréquente sur des îles isolées, elle était observée à travers l’Égée, suggérant qu’elle était le résultat d’une pratique ou d’un choix social, plutôt que d’un manque de partenaires potentiels.

« Pourquoi avez-vous une mobilité de partenaires de mariage à longue distance en Europe centrale à l’âge du bronze, mais pas en Grèce ? » demande Stockhammer. La culture pourrait avoir une réponse : les habitants de l’âge du bronze de l’Égée cultivaient des olives et des raisins. Ces cultures mettent des décennies à s’établir, offrant un incitatif à conserver la terre dans la famille. « Ce type de données nous permet de voir comment certaines pratiques se comparent à travers les régions », explique Stockhammer. « L’avenir de l’archéogénétique consistera à zoomer, puis à dézoomer. »

Les paléogénéticiens espèrent également élargir leur travail au-delà de l’Europe, où la recherche a prospéré grâce à un financement adéquat, à l’accès aux échantillons et à une bonne préservation dans les grottes et tombes relativement fraîches du continent. (Voir une revue de la recherche en dehors de l’Europe.) Le travail pourrait également éclairer la médecine moderne, si les chercheurs peuvent identifier une maladie génétiquement héritée et la retracer sur plusieurs générations. « Les études de pedigree sur des individus modernes ont été utiles pour retracer des variants rares et comment ils sont hérités », explique Hofmanová. « Des pedigrees de neuf générations du passé – et bientôt plus – vous permettront de retracer des variants rares beaucoup plus loin que ce que nous pouvons faire chez les individus modernes. »

En 2008, Haak a été l’un des premiers à appliquer l’ADN ancien pour identifier des parents et des enfants dans une tombe en Allemagne centrale. Quinze ans plus tard, la portée des informations que l’ADN peut révéler sur la vie passée s’élargit rapidement. « La question lorsque vous abordez chaque tombe est : Qui sont-ils ? Sont-ils apparentés ? La proximité spatiale signifie-t-elle la parenté ? » dit Haak. « Se rapprocher de répondre à certaines de ces questions est un rêve de longue date devenu réalité. »