Les fossiles des premiers ancêtres humains d’une grotte sud-africaine ont entre 3,4 et 3,6 millions d’années, ce qui les rend plus âgés d’un million d’années qu’on ne le pensait auparavant et bouleverse la façon dont les chercheurs comprennent les origines et l’évolution humaines.

Cette nouvelle date rend les fossiles de la grotte de Sterkfontein plus anciens que le célèbre fossile de Lucy (également connu sous le nom de Dinkinesh) d’Éthiopie. Trouvée en 1979, Lucy représentait l’espèce Australopithecus afarensis et vivait il y a 3,2 millions d’années.

Les fossiles fraîchement datés appartiennent également au genre Australopithecus, un ancien hominidé dont on pensait initialement qu’il vivait il y a 2 à 2,6 millions d’années. Les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique pour dater les sédiments des grottes de Sterkfontein, qui font partie du site du patrimoine mondial de l’UNESCO du berceau de l’humanité, à environ 50 kilomètres au nord-ouest de Johannesburg.

Les grottes incluses dans ce réseau ont révélé des détails sur l’évolution humaine et environnementale qui s’étendent sur environ 4 millions d’années.

Le site abrite un trésor de fossiles qui aident à raconter l’histoire de l’évolution humaine – une histoire qui semble changer à chaque découverte.

Une nouvelle étude détaillant les résultats a été publiée lundi dans les Actes de l’Académie nationale des sciences.

L’importance des grottes de Sterkfontein est apparue en 1936, lorsque la découverte du premier fossile d’australopithèque adulte a été faite par le paléontologue Dr Robert Broom.

Des centaines de fossiles d’australopithèques y ont été retrouvés depuis, dont le célèbre Petit Pied, qui a vécu il y a 3,67 millions d’années. Aujourd’hui, elle représente le squelette d’australopithèque le plus complet et aide les chercheurs à en savoir plus sur nos ancêtres ressemblant à des chimpanzés.

« Sterkfontein a plus de fossiles d’australopithèques que partout ailleurs dans le monde », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Darryl Granger, professeur de sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes au Collège des sciences de l’Université Purdue, dans un communiqué.

« Mais il est difficile d’obtenir une bonne date sur eux. Les gens ont regardé les fossiles d’animaux trouvés près d’eux et ont comparé les âges des caractéristiques des grottes comme les coulées et ont obtenu une gamme de dates différentes. Ce que nos données font, c’est résoudre ces controverses. Cela montre que ces fossiles sont vieux – beaucoup plus vieux que nous ne le pensions à l’origine. »

UN NOUVEAU REGARD SUR LES ANCÊTRES ANCIENS

Les chercheurs ont déterminé que tous les sédiments des grottes, y compris les fossiles d’australopithèques, datent de 3,4 à 3,6 millions d’années, ce qui les situe vers le début de l’ère des australopithèques, plutôt que vers la fin. Ils sont maintenant antérieurs à d’autres hominidés des sites voisins de plus d’un million d’années.

De nombreux fossiles de Sterkfontein ont été trouvés dans le membre 4, le gisement le plus riche de fossiles d’australopithèques trouvé partout dans le monde. Des recherches antérieures avaient suggéré que le dépôt pourrait être aussi jeune qu’il y a 2 millions d’années – plus jeune que lorsque le genre Homo, auquel nous (Homo sapiens) appartenons, est apparu pour la première fois il y a environ 3 millions d’années.

Ces dates suggéraient que les Australopithèques chevauchaient des membres du genre Homo, ainsi qu’un hominidé à grandes dents appelé Paranthropus. Sur la base de cette idée, les chercheurs ont jusqu’à présent accepté que les australopithes sud-africains descendent d’espèces d’Afrique de l’Est, comme Lucy et d’autres membres d’Australopithecus afarensis.

« Ce que notre âge montre, c’est que cela ne peut pas être vrai, car ils ont pratiquement le même âge », a déclaré Granger. « Il doit y avoir un ancêtre commun plus ancien. Cela donne également beaucoup plus de temps à l’espèce sud-africaine pour évoluer et rouvre la discussion sur le rôle de l’espèce sud-africaine dans les hominidés ultérieurs tels que Paranthropus. »

La réévaluation de l’âge des australopithes de Sterkfontein a des implications importantes sur la façon dont l’Afrique du Sud a joué un rôle dans la diversification et l’expansion de nos premiers ancêtres humains, a déclaré le co-auteur de l’étude, Dominic Stratford, directeur de recherche dans les grottes et professeur à l’Université du Witwatersrand à Johannesburg. .

REGARD SUR LE PASSÉ

Pour dater les sédiments des grottes, Granger a appliqué une méthode qu’il a d’abord développée au milieu des années 90 et qui est maintenant utilisée par de nombreux chercheurs dans le domaine.

Granger travaille avec des nucléides cosmogéniques, « des particules radioactives très rares qui sont produites à l’intérieur des grains minéraux par les rayons cosmiques venant de l’espace », a-t-il déclaré. L’aluminium-26 et le béryllium-10 sont deux exemples de nucléides cosmogéniques, tous deux trouvés dans le quartz minéral. L’aluminium-26 se forme lorsqu’une roche est exposée aux rayons cosmiques alors qu’elle repose sur la surface de la Terre. Mais cela ne peut pas arriver une fois qu’il est à l’intérieur d’une grotte.

« Leur désintégration radioactive date du moment où les roches ont été enterrées dans la grotte lorsqu’elles sont tombées à l’entrée avec les fossiles », a déclaré Granger.

Auparavant, il utilisait sa méthode pour dater le fossile de Little Foot. Mais l’âge des autres fossiles d’australopithes dans les grottes de Sterkfontein a été débattu, principalement parce que le système de grottes profondes et complexes a une longue histoire d’occupation par des hominidés qui vivaient dans la région à l’époque.

L’Afrique de l’Est est un autre endroit riche en fossiles d’homininés anciens, et beaucoup ont été trouvés dans la vallée du Grand Rift, où les volcans ont créé des couches de cendres plus faciles à dater.

Il n’en va pas de même pour les grottes d’Afrique du Sud, où les chercheurs doivent s’appuyer sur l’utilisation de fossiles d’animaux pour aider à déterminer l’âge d’autres os dont ils sont proches, ou de calcite. Lorsque l’eau coule sur les murs ou les sols des grottes, elle peut déposer des couches de calcite ou d’autres minéraux carbonatés en forme de feuille.

La datation des sédiments des grottes est délicate – et cela devient encore plus difficile à mesure que les roches et les os se déplacent et tombent de différentes couches dans la grotte. Et des coulées plus jeunes peuvent parfois être trouvées mélangées à d’anciens sédiments.

Plutôt que de décoller simplement les couches, cela ressemble plus à un tri dans un mélange.

Granger a fait une percée en 2014 alors qu’il travaillait au Purdue Rare Isotope Measurement Laboratory, et les chercheurs ont découvert qu’ils pouvaient mesurer très précisément de petites quantités d’aluminium-26, ouvrant les portes à des sites qui étaient auparavant beaucoup plus difficiles à ce jour, a-t-il déclaré.

Granger et son équipe ont étudié la brèche, la substance semblable au béton dans laquelle les fossiles sont incrustés, et ont utilisé sa méthode pour déterminer les nouvelles dates des fossiles. Les chercheurs ont également dressé des cartes des gisements de grottes et ont montré comment certains d’entre eux se sont mélangés lors des fouilles qui ont eu lieu dans les années 1930 et 1940.

« Une partie de l’idée fausse sur son âge est venue du mélange de fossiles de différentes couches lors des premières fouilles », a déclaré Granger. « En utilisant cette méthode, nous pouvons placer plus précisément les anciens humains et leurs proches dans les bonnes périodes, en Afrique et ailleurs dans le monde. »