Histoire génomique des fermiers Européens du Néolithique

Les dernières études d'ADN ancien ont montré que le processus de Néolithisation en Europe a été accompagné d'une migration de population en provenance d'Anatolie. Cette nouvelle population s'est mélangée avec les chasseurs-cueilleurs locaux, au cours des différents millénaires qu'a duré le Néolithique. Il reste cependant à comprendre comment ce mélange génétique s'est produit dans différentes régions d'Europe et à quels moments.

Mark Lipson et ses collègues viennent de publier un papier intitulé: Parallel ancient genomic transects reveal complex population history of early European farmers. Ils ont analysé le génome de 177 échantillons (dont 127 nouveaux) du Néolithique Ancien au Chalcolithique en Hongrie, Allemagne et Espagne. Ces individus ont été comparés avec 25 fermiers Néolithiques d'Anatolie et quatre chasseurs-cueilleurs de l'Ouest: KO1 de Hongrie, La Brana 1 d'Espagne, Loschbour du Luxembourg et Villabruna d'Italie:

Pour rechercher une sous-structure dans la population des chasseurs-cueilleurs d'Europe, les auteurs ont ajouté dans l'étude, les chasseurs-cueilleurs de l'Est de Russie, le chasseur-cueilleur de la grotte Bichon en Suisse et le chasseur-cueilleur de El Miron en Espagne. La corrélation obtenue entre la structure génétique et la longitude est représentée dans la figure D ci-dessus.

Les auteurs ont réalisé une Analyse en Composantes Principales. La figure ci-dessous montre que tous les fermiers Européens s'étirent entre les fermiers Anatoliens (FEF triangles noirs) et les chasseurs-cueilleurs de l'Ouest (WHG en rouge) avec différentes proportions d'ascendance WHG:

Les auteurs ont ensuite représenté la proportion de chasseur-cueilleur en fonction du temps pour chacune des trois régions d'Europe investiguées. La figure A ci-dessous montre que cette proportion augmente au cours du temps, bien que moins rapidement en Hongrie qu'en Espagne et en Allemagne. Les individus de la grotte de Blätterhöhle en Allemagne se situent à part. Une étude précédente avait montré que dans cette grotte on avait retrouvé les restes de deux communautés d'agriculteurs et de chasseurs-cueilleurs qui vivaient en parallèle dans le même endroit:

La figure B ci-dessus montre que cette ascendance chasseur-cueilleur est similaire aux chasseurs-cueilleurs situés à l'Est (KO1 et Villabruna) chez les fermiers de Hongrie et plus similaire aux chasseurs-cueilleurs situés à l'Ouest (La Brana 1 et Loschbour) chez les fermiers d'Espagne. Ce dernier résultat indique que, globalement, le mélange génétique entre fermiers et chasseurs-cueilleurs a eu lieu localement, là où ils vivaient, et n'est donc pas seulement un héritage de leurs ancêtres quand ils vivaient plus à l'Est.

Les auteurs ont proposé un modèle de mélange génétique entre les différentes populations. Ainsi le chasseur-cueilleur de La Brana a 34% d'ascendance issue d'une ancienne lignée dérivée de l'individu de Kostenki. Le chasseur-cueilleur de Hongrie KO1 retrouvé dans un contexte d'agriculteur a 15% d'ascendance FEF:

Les auteurs ont ensuite investigué la date de mélange génétique chez les fermiers avec le logiciel ADLER. Ainsi pour les fermiers de Hongrie ce mélange a eu lieu en moyenne entre 840 et 500 ans avant la période où ils vivaient. Cependant ce mélange a toujours augmenté au cours du temps. Il a commencé au début du Néolithique Ancien (5700 av. JC.). Ce mélange est plus important au Nord et à l'Est, ce qui est conforme aux données archéologiques qui montrent que les interactions entre fermiers et chasseurs-cueilleurs étaient plus importantes dans ces régions.

En Allemagne les dates de mélanges génétiques sont plus récentes qu'en Hongrie (5500 av. JC.). Parmi les quatre individus de la grotte de Blätterhöhle, les mesures isotopiques ont montré qu'il y avait trois fermiers et un chasseur-cueilleur. Cependant les trois fermiers ont au moins 40% d'ascendance chasseur-cueilleur, alors que le chasseur-cueilleur a 25% d'ascendance agriculteur. Ces deux communautés étaient donc mélangés avec cependant une asymétrie puisqu’il y a plus de mélange génétique chez les fermiers.

En Espagne le mélange génétique commence entre 5850 et 5650 av. JC. avant l'arrivée des premiers fermiers dans la péninsule Ibérique (5500 av. JC.), ce qui suggère que les colons qui sont arrivés là, avaient déjà connu un événement de mélange génétique avec une population de chasseurs-cueilleurs sur leur route. Les résultats pour le Néolithique Moyen et le Chalcolithique montrent que le mélange génétique a eu lieu bien avant le moment où ils vivaient: 1400 ans. Tous ces résultats sont synthétisés dans la figure ci-dessous:

Les auteurs ont ensuite réalisé des simulations de mélanges génétiques entre les différentes populations. Ils ont montré ainsi qu'en Hongrie, il y a eu un mélange génétique initial représentant environ un quart de l'ascendance chasseur-cueilleur observée à la fin du Néolithique, suivi par une flux de gènes continu tout le long du Néolithique. Cependant ce scénario varie d'une région à l'autre.