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Comment les humains ont-ils pu se croiser avec les Néandertaliens si nous sommes une espèce différente ?

Comment les humains ont-ils pu se croiser avec les Néandertaliens si nous sommes une espèce différente ?



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Pour être clair, je ne doute pas que l'homo sapiens et l'homo neanderthalensis se soient croisés : j'en suis convaincu.

Au cours des dernières années, j'ai vu une accumulation d'articles de science-fiction discutant du métissage entre les espèces préhistoriques d'humains. Dans tout ce que je vois dans ces articles, ainsi que dans la littérature scientifique (mon manuel de Bio à l'université, entre autres), je vois ces différents humains être appelés des espèces distinctes.

Cela entre en conflit avec ma compréhension d'une espèce. Compte tenu de la définition suivante, l'homo sapiens et l'homo neanderthalensis ne seraient-ils pas la même espèce ?

Une espèce est souvent définie comme le plus grand groupe d'organismes où deux hybrides sont capables de reproduire une progéniture fertile, généralement en utilisant la reproduction sexuée. ~Wikipédia

  • Cette définition est-elle incorrecte ?
  • Les publications utilisent-elles des « espèces » familièrement, par opposition à scientifiquement ?
  • L'« espèce » est-elle encore un concept mal défini ? (voir les espèces d'anneaux)

Merci!


Réponse courte

Le concept d'espèce est mal défini et souvent trompeur. Les concepts de lignée et de clade/groupe monophylétique sont beaucoup plus utiles. OMI, la seule utilité de ce concept mal défini qu'est « l'espèce » est d'avoir un vocabulaire commun pour nommer les lignées.

Noter que Homo néandertalien est parfois (bien que rare) appelé H. sapiens neanderthalis tout en soulignant que certains considéreraient les Néandertaliens et les humains modernes comme faisant partie de la même espèce.

Longue réponse

Les Néandertaliens et les humains modernes sont-ils vraiment considérés comme des espèces différentes ?

Souvent, oui ils sont considérés comme des espèces différentes, les néandertaliens étant appelés Homo néandertalien et les humains modernes sont appelés Homo sapiens. Cependant, certains auteurs préfèrent appeler les Néandertaliens Homo sapiens neanderthalis et les humains modernes Homo sapiens sapiens, mettant les deux lignées dans la même espèce (mais sous-espèces différentes).

Quelle était la fréquence des croisements entre H. sapiens et H. neanderthalis

S'il vous plaît, jetez un œil à la réponse de @iayork.

Le reste de l'article est là pour souligner que si vous considérez H. sapiens et H. neanderthalis être de la même espèce ou non est principalement une question de préférence personnelle étant donné que le concept d'espèce est principalement arbitraire.

Brève histoire du concept d'espèce

A ma connaissance, le concept d'espèce a d'abord été utilisé dans l'antiquité. À cette époque, la plupart des gens considéraient les espèces comme des entités fixes, incapables de changer dans le temps et sans variance au sein de la population (voir les pensées d'Aristote et Platon). Pour une raison quelconque, nous sommes restés fidèles à ce concept même s'il semble parfois ne pas être très utile.

Charles Darwin l'a déjà compris comme il le dit dans De l'origine des espèces (voir ici)

Certes, aucune ligne de démarcation nette n'a encore été tracée entre les espèces et les sous-espèces, c'est-à-dire les formes qui, de l'avis de certains naturalistes, se rapprochent beaucoup, mais n'arrivent pas tout à fait au rang d'espèce ; ou, encore, entre sous-espèces et variétés bien marquées, ou entre variétés moindres et différences individuelles. Ces différences se confondent en une série insensible ; et une série impressionne l'esprit avec l'idée d'un passage réel.

Vous voudrez peut-être aussi jeter un œil à l'article Pourquoi y a-t-il des espèces au lieu d'un continuum de divers animaux ?

Plusieurs définitions des espèces

Il existe plusieurs définitions d'espèces qui me conduisent une fois de plus à affirmer que nous devrions plutôt oublier ce concept et utiliser simplement le terme de lignée et utiliser une description précise des barrières reproductives ou de la divergence génétique/fonctionnelle entre les lignées plutôt que d'utiliser ce composé. mot qui est "espèce".

Je discuterai ci-dessous de la définition la plus couramment utilisée (celle que vous citez) qui s'appelle le concept d'espèce biologique.

Problèmes avec la définition que vous citez

Une espèce est souvent définie comme le plus grand groupe d'organismes où deux hybrides sont capables de reproduire une progéniture fertile, généralement en utilisant la reproduction sexuée.

S'applique uniquement aux espèces qui se reproduisent sexuellement

Bien entendu, cette définition ne s'applique qu'aux lignées qui utilisent la reproduction sexuée. Si nous devions utiliser cette définition pour les lignées asexuées, alors chaque individu serait sa propre espèce.

En pratique

En général, tout le monde se réfère à cette définition lorsqu'il parle de lignées sexuelles, mais selon l'OMI, peu de personnes postulent correctement pour des raisons pratiques de communication efficace.

À quel point la forme physique des hybrides doit-elle être faible ?

Il faut définir arbitrairement une limite de l'aptitude minimale (ou de la dépression de reproduction maximale) pour obtenir une définition précise. Une telle frontière peut être définie en termes absolus ou en termes relatifs (par rapport à l'adéquation des « lignées parentales »). Si l'hybride a une aptitude 100 fois inférieure à celle de l'une des deux lignées parentales, considéreriez-vous alors que les deux lignées parentales appartiennent à la même espèce ?

Type d'isolement reproductif

Nous classons généralement les types d'isolement reproductif en isolement reproductif post-zygotique et pré-zygotique (voir wiki). Il y a beaucoup à dire sur ce sujet mais concentrons-nous simplement sur deux cas hypothétiques intéressants :

  • Considérons deux lignées d'oiseaux. Une lignée a des plumes bleues tandis que l'autre a des plumes rouges. Ils ne se croisent absolument jamais car les oiseaux bleus n'aiment pas le rouge et les oiseaux rouges n'aiment pas le bleu. Mais si vous fusionnez artificiellement leurs gamètes, vous obtenez une progéniture viable et fertile. Sont-ils de la même espèce ?

  • Imaginons que nous ayons deux lignées de moustiques vivant dans la même région géographique. L'un vole entre 18h et 20h tandis que l'autre vole entre 1h et 3h. Ils ne se voient jamais. Mais s'ils se rencontraient en volant, ils s'accoupleraient et auraient des descendants viables et fertiles. Sont-ils de la même espèce ?

Dans quelles conditions la survie et la fertilité des hybrides sont-elles mesurées

La biologie moderne peut faire de grandes choses ! Cela compte-t-il si l'hybride ne peut pas se développer dans l'utérus de la mère (supposons que nous parlons de mammifères) mais peut se développer dans un autre environnement et devenir ensuite un adulte en bonne santé ?

Espèces de bague dans l'espace

Comme vous l'avez dit dans votre question, les espèces en anneaux sont un autre bon exemple de la raison pour laquelle le concept d'espèce n'est pas très utile (voir le post Transitivity of Species Definitions). Ensatina eschscholtzii (une salamandre ; voir DeVitt et al. 2011 et d'autres articles du même groupe) est un exemple classique d'espèce annulaire.

La transition des espèces à travers le temps

De nombreuses lignées modernes ne peuvent pas se croiser avec leurs ancêtres. Alors, les gens pourraient se demander quand exactement le changement d'espèce s'est-il produit ? Quelle génération de parent faisait partie de l'espèce A et de la progéniture faisant partie de l'espèce B. Bien sûr, il n'y a pas de période aussi clairement définie au cours de laquelle la transition s'est produite. Il s'agit davantage d'une transition en douceur entre le fait d'être clairement isolés sur le plan de la reproduction (s'ils étaient placés l'un à l'autre) et d'être clairement la même espèce.

Question pratique - Renommer les lignées

Comme ce serait ennuyeux si à chaque fois que nous découvrons que les deux espèces peuvent dans certaines circonstances se croiser, nous devions les renommer ! Ce serait un gâchis.

Temps

Bien sûr, lorsque nous parlons d'une espèce, nous nous référons à un groupe d'individus à un moment donné. Cependant, nous ne voulons pas renommer le groupe d'individus d'intérêt chaque fois qu'un seul individu meurt et naît. Cette notion cède à la question de savoir combien de temps une seule espèce peut exister. Considérons une lignée qui ne s'est pas divisée depuis 60 000 ans. La population d'il y a 60 000 ans était-elle de la même espèce qu'aujourd'hui ? Les deux groupes peuvent différer beaucoup sur le plan phénotypique et peuvent en fait être isolés sur le plan de la reproduction s'ils existaient en même temps.

Cas spéciaux

Lorsque l'on considère quelques cas particuliers, le concept d'espèce devient encore plus difficile à appliquer.

Les Amazone molly (un poisson) est une "espèce" qui a des "rapports sexuels" sans avoir de "reproduction sexuée" et il n'y a pas de mâles dans l'espèce ! Comment est-ce possible? Les femelles doivent chercher du sperme chez une espèce sœur afin d'activer le développement des œufs mais les gènes du père de l'espèce sœur ne sont pas utilisés (Kokko et al. (2008)).

Dans une "espèce" de fourmis, les mâles et les femelles peuvent tous deux se reproduire par parthénogenèse (une sorte de clonage mais avec méiose et croisement) et n'ont pas besoin l'un de l'autre pour se reproduire. À cet égard, les mâles pourraient en fait être appelés femelles. Mais ils se rencontrent quand même pour se reproduire ensemble. Les descendants d'un mâle et d'une femelle (via la reproduction sexuée) sont des ouvrières stériles. Ainsi, les mâles et les femelles sont comme deux espèces sœurs qui se reproduisent sexuellement pour créer une armée stérile pour les protéger et les nourrir (Fournier et al. (2005)).

Biais

Il apporte souvent la renommée de découvrir une grande nouvelle espèce. En conséquence, les scientifiques pourraient avoir tendance à appliquer une définition des espèces leur permettant de dire que leur espèce est nouvelle. Un exemple typique d'un tel biais éventuel concerne les dinosaures où de nombreux nouveaux fossiles sont abusivement appelés une nouvelle espèce alors qu'il ne s'agit parfois que de la même espèce mais à un stade de développement différent (selon ce TED).

Alors pourquoi utilise-t-on encore le concept d'espèce ?

Appellation

OMI, sa seule utilité est de nous permettre de nommer des lignées. Et il est très important que nous ayons le vocabulaire approprié pour nommer différentes lignées même si cela nous amène à faire quelques erreurs et à utiliser de mauvaises définitions.

L'utilisation alternative du concept de lignage

Il est important cependant que nous soyons conscients que le concept d'espèce est mal défini et que si nous avons besoin d'être précis, nous pouvons parler en termes de lignées. Le principal problème avec le terme lignée n'est pas sémantique et vient du fait que les lignées de gènes peuvent très bien différer considérablement de ce que l'on pourrait considérer comme la « lignée d'espèces » telle que définie par les « lignées de la plupart des séquences »… mais c'est une histoire pour une autre fois.

En conséquence

En conséquence des problèmes ci-dessus, nous appelons souvent deux lignées qui peuvent se croiser dans une certaine mesure par des noms d'espèces différentes. D'un autre côté, deux lignées qui peuvent difficilement se croiser sont parfois appelées par le même nom d'espèce mais je m'attendrais à ce que ce cas soit plus rare (comme discuté par @DarrelHoffman et @AMR dans les commentaires).

Lignées homo

J'espère qu'il est logique d'après ce qui précède que la question n'est vraiment pas liée au cas particulier du métissage entre les Homo sapiens et le Homo néandertalien lignées. La question est une question de définition des espèces.

Vidéo et podcast

SciShow a réalisé une vidéo sur le sujet : Qu'est-ce qui fait qu'une espèce est une espèce ?

Pour les francophones, vous trouverez un podcast intéressant (d'une heure) sur la conséquence de la fausse croyance que le concept d'espèce est un concept objectif sur la science de la conservation sur podcast.unil.ch > La biodiversité - plus qu'une simple question de conservation > Pierre-Henry Gouyon


Voici une réponse connexe


La définition des espèces est ouverte au débat, et c'est particulièrement le cas lorsque vous essayez de la définir d'un point de vue paléontologique.

Homo neanderthalensis a été découvert et défini pour la première fois dans les années 1860, bien avant que nous ne puissions séquencer son génome, qui a été publié en 2010. Le génome était suffisamment différent pour que la plupart des scientifiques disent encore qu'il est distinct de l'homme moderne, mais ce n'est pas le cas. Cela signifie nécessairement que ces distinctions étaient suffisantes pour affecter la capacité de produire une progéniture fertile entre les accouplements sapiens/neanderthalensis.

En fait, sur l'article wikipedia que j'ai lié à l'alternative Homo sapiens neanderthalensis est suggéré comme synonyme faisant de nous Homo sapiens sapiens pour les humains anatomiquement modernes. Ceci est similaire aux distinctions faites dans les lignées de loups où vous avez Canis lupus pour les loups gris, Canis lupus familiaris pour les chiens domestiques, Canis lupus dingo pour les chiens sauvages d'Australie, et ainsi de suite pour de nombreuses autres sous-espèces de Canis lupus. Les hybrides loup/chien sont connus pour être fertiles.

Les chevaux femelles et les ânes mâles peuvent se reproduire pour créer une progéniture stérile, des mules. La stérilité est probablement due au fait qu'il y a une plus grande distance phylogénétique entre les chevaux et l'âne qu'il n'y en a pour sapiens/neanderthalensis et aussi au fait que les chevaux ont un nombre de chromosomes différent de celui de l'âne, alors que sapiens/neanderthalensis ont le même nombre.

Une autre chose dont vous devez vous souvenir est que la découverte de l'Homo neanderthalensis s'est produite environ 5 ans après que Darwin a créé un tollé sur les humains étant des primates évolués. Maintenant, vous étiez confronté à un squelette qui était clairement différent de l'homme moderne mais qui était clairement un hominidé. L'opinion très répandue selon laquelle les humains étaient spéciaux et qu'ils dominaient donc toutes les autres créatures rendait difficile l'acceptation du fait que nous ayons pu réellement évoluer.


En plus de la réponse de @Remi.b sur le concept d'espèce et des dangers d'utiliser des définitions humaines pour essayer d'englober la réalité biologique, vous devez comprendre ce que signifie le "métissage" pour les humains et les Néandertaliens. Les croisements fertiles entre sapiens et neandertalis étaient très rares, probablement moins d'un croisement réussi par génération, et il existe des preuves que les hybrides mâles étaient presque tous stériles (ou que c'était une maladie mortelle). Ce croisement est probablement moins réussi que les croisements cheval-âne, où les deux partenaires sont des espèces clairement différentes selon à peu près n'importe quelle définition (ils ont des nombres de chromosomes différents !). Ce n'est donc pas comme si sapiens et neandertalis pouvaient s'hybrider sans effort ; c'était très rare et généralement infructueux.

Les références:

Nous constatons que les faibles niveaux observés d'ascendance néandertalienne chez les Eurasiens sont compatibles avec un très faible taux de métissage (<2%), potentiellement attribuable à un très fort évitement des accouplements interspécifiques, une faible fitness des hybrides, ou les deux. Ces résultats suggérant la présence de barrières très efficaces au flux de gènes entre les deux espèces sont robustes aux incertitudes sur la démographie exacte des populations paléolithiques, et ils s'avèrent également compatibles avec le manque observé d'introgression d'ADNmt. Notre modèle suggère en outre que des niveaux d'introgression tout aussi faibles en Europe et en Asie peuvent résulter d'événements de mélange distincts survenus au-delà du Moyen-Orient, après la scission des Européens et des Asiatiques.

--Fort isolement reproductif entre les humains et les Néandertaliens déduit des modèles observés d'introgression. Currat M, Excoffier L. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 13 sept. 108 (37) : 15129-34

Nos résultats indiquent que la quantité d'ADN de Néandertal chez les non-Africains vivants peut s'expliquer avec une probabilité maximale par l'échange d'une seule paire d'individus entre les sous-populations à chaque 77 générations, mais des fréquences d'échange plus importantes sont également autorisées avec une probabilité importante.

--Des événements de croisement extrêmement rares peuvent expliquer l'ADN de Néandertal chez les humains vivants. AGA de Neves, Serva M PLoS ONE 2012 7(10) : e47076

Ces résultats suggèrent qu'une partie de l'explication des régions génomiques d'ascendance néandertalienne réduite est les allèles néandertaliens qui ont causé une diminution de la fertilité chez les mâles lorsqu'ils sont passés à un arrière-plan génétique humain moderne.

--Le paysage génomique de l'ascendance néandertalienne chez les humains d'aujourd'hui Sankararaman et al Nature 2014 507:354-357


De la même manière, les lions et les tigres sont des espèces différentes mais peuvent se croiser. Ils le font mal, pas très souvent, et les hybrides mâles sont infertiles, bien que les hybrides femelles conservent une certaine fertilité. Le flux de gènes entre les deux espèces est possible mais très limité. Nous appelons les lions et les tigres deux espèces car le flux génétique entre les deux est limité. La libre circulation des gènes entre les deux espèces n'est pas possible.

Si nous regardons les articles qui sortent, il est évident que le flux de gènes entre Homo Sapiens et les Néandertaliens étaient limités. C'était tellement limité qu'on peut dire que deux espèces étaient sur le point de couper tous les liens entre elles.

Premièrement, il n'y a pas de mitochondries de Néandertal, ce qui signifie que l'accouplement réussi impliquant des Néandertaliens s'est principalement produit entre des femelles humaines et des Néandertaliens mâles. Ensuite, il n'y a pas de chromosomes Y de Néandertal, ce qui signifie que les hybrides mâles étaient stériles.

Bien qu'il y ait des gènes de Néandertal dans les autosomes, il n'y a pas de gènes de Néandertal sur les chromosomes X, qui abritent de nombreux gènes régulant l'intelligence et la fertilité. Ainsi, la sélection naturelle a éliminé sélectivement les gènes néandertaliens dans ces deux domaines, probablement parce qu'ils ne jouent pas bien avec leurs homologues humains (c'est-à-dire qu'ils causent un désavantage de fitness).

De plus, les segments de gènes néandertaliens, bien que trouvés chez tous les non-Africains, sont en petits morceaux. Les individus ont moins de 2% (bien que 35 à 60% du génome de Néandertal restent dans la population humaine non africaine). Cela signifie donc que l'événement d'hybridation s'est produit rarement et loin dans le passé - probablement lorsque le premier Homo sapiens quitté l'Afrique.


Le concept d'espèce est imparfait dans toute définition. Mais la définition la plus ancienne (et probablement la plus liée à la fonction) est cette capacité à se reproduire pour avoir une progéniture viable. Donc, selon cette définition, si les deux populations peuvent se croiser, ce ne sont pas des espèces distinctes.

A noter également, qu'il y a quelques décennies Néandertal et "Cro Magnon" étaient considérés comme faisant partie de la même espèce, l'homo sapiens. Cro Magnon serait Homo sapiens sapiens (sous-espèce) et Neandertal serait Homo sapiens neanderthalis. Donc, sous la nomenclature traditionnelle, il ne serait même pas si choquant d'avoir vu des croisements !

Dernièrement, la mode pour nommer les espèces a laissé certains de la définition fonctionnelle à d'autres définitions. En général, ceux qui font des espèces d'anciennes sous-espèces. Parfois, c'est pour protéger certaines créatures (questions juridiques de protection). C'est souvent parce que les biologistes universitaires gagnent en prestige en « découvrant » des espèces. (Très peu d'entre eux sont récemment vrais dans le domaine trouvent de nouvelles découvertes animales, beaucoup plus communément étant de simples débats de nomenclature.)

[Et ne me lancez pas sur l'ADN mitochondrial ("preuve génétique") dont beaucoup de gens ordinaires, comme sur Wikipédia, ne réalisent pas qu'il n'est pas "l'ADN" des chromosomes et de la reconnaissance phénotypique. Et pour les espèces avec des mâles errants, les "gènes" réels peuvent être bien mélangés, mais si les femelles ne voyagent pas beaucoup, vous verrez différentes populations d'ADN mito.]

*Par exemple, recherchez le problème « espèces annulaires ».