Little Foot est l'un des plus anciens hominins connus d'Afrique australe. Ce squelette presque complet, appartenant au genre Australopithecus, date de plus de trois millions d'années. Il a été trouvé en 1994 dans les grottes de Sterkfontein, près de Johannesburg, en Afrique du Sud, qui font partie du «berceau de l'humanité».
Nous en savons beaucoup sur le genre Australopithecus, grâce aux centaines de restes de fossiles trouvés en Afrique. Nous savons qu’il s’agissait de plusieurs espèces, dont certaines vivaient peut-être au même moment, et qu’elles consommaient une grande diversité de produits alimentaires.
Mais malheureusement, les fossiles étant souvent fragmentés, nous ne savons toujours pas à quoi ressemblait le cerveau des australopithèques, ni comment ils marchaient, ni pourquoi ils avaient évolué de certaines manières.
À présent, une combinaison du crâne relativement intact de Little Foot et d'une technique de numérisation de pointe appelée microtomographie nous a permis de révéler certaines des réponses.
Mes collègues et moi avons utilisé la microtomographie pour étudier virtuellement le crâne de Little Foot. Cette technique repose sur l'utilisation d'un scanner qui nous permet d'accéder à des détails très fins - quelques micromètres à la fois. Nous avons exploré diverses structures anatomiques du crâne et plus particulièrement les empreintes cérébrales et l'oreille interne.
Nous avons ensuite comparé ce que nous avons trouvé à d’autres spécimens d’ Australopithecus et à des restes de fossiles appartenant à différents groupes: Paranthropus et Homo ancien. Ceux-ci sont géologiquement plus jeunes, ce qui nous a permis de suivre l'évolution.
Le cerveau et l'oreille interne sont également des interfaces intéressantes entre les hominines fossiles et leur environnement physique et social. Grâce à ces études, nous pouvons présenter et explorer de nouveaux scénarios sur la façon dont nos ancêtres ont vécu et évolué.
Étudier les empreintes cérébrales
Le cerveau ne peut pas se fossiliser. Cela signifie que toute compréhension de l'évolution du cerveau des hominines repose sur l'analyse des empreintes du cerveau préservées à l'intérieur de nos crânes, également appelées endocast.
L'endocast peut fournir des informations sur la taille, la forme et l'organisation du cerveau, ainsi que sur le système vasculaire qui le nourrit. Malgré la présence de fissures et le fait que certaines parties du crâne soient déformées, l'endocast de Little Foot est relativement complet et conserve des empreintes claires du cerveau.
Le crâne de «Little Foot» et un rendu tridimensionnel de l'endocast. (Beaudet et al. 2019 Journal of Human Evolution) Les empreintes du cerveau dans les lobes frontaux de Little Foot ressemblent aux spécimens d' australopithèque géologiquement plus jeunes: elles présentent un motif semblable à celui du singe qui diffère considérablement de celui des humains vivants. Le cortex visuel dans la région arrière de l'endocôt de Little Foot semble quant à lui plus étendu que chez les plus jeunes australopithèques et les humains vivants, où il est plus réduit.
Cette information est essentielle car la réduction du cortex visuel dans l'hominine est liée à l'expansion du cortex d'association pariétale, impliqué dans des fonctions critiques comme la mémoire, la conscience de soi, l'orientation, l'attention ou l'utilisation d'outils. Cela pourrait signifier que ces fonctions n'étaient pas aussi développées chez Little Foot que chez les hominines plus récentes.
Notre hypothèse est que les changements environnementaux il y a environ 2, 8 millions d'années pourraient avoir entraîné une pression sélective sur le cerveau de l' australopithèque . Un environnement imprévisible pourrait avoir modifié les habitats et les ressources alimentaires des Australopithèques, qui ont dû s'adapter pour survivre. Cela expliquerait les différences cérébrales entre Little Foot et les australopithèques plus jeunes.
Et notre étude suggère également que le système vasculaire dans l'endocast de l' Australopithèque était plus complexe qu'on ne le pensait, en particulier dans les vaisseaux méningés moyens. Cela signifie que Little Foot aurait pu être relativement proche de nous en termes de débit sanguin cérébral.
Ce trait pourrait avoir joué un rôle crucial dans l'émergence d'un cerveau de grande taille dans la lignée humaine, car cette partie du système vasculaire est probablement impliquée dans le système de refroidissement du cerveau.
Explorer l'oreille interne
Dans un deuxième article, nous décrivons également des détails fascinants sur l'oreille interne de Little Foot. L'oreille interne contient les organes de l'équilibre - le système vestibulaire avec ses canaux semi-circulaires - et l'audition à travers la cochlée en forme d'escargot.
Traditionnellement, l'oreille interne des fossiles pouvait être décrite à travers la forme du labyrinthe osseux intégré à l'os temporal. Nos analyses microtomographiques nous ont permis de reconstruire virtuellement l'oreille interne de Little Foot. Nous avons constaté qu'il combinait des caractéristiques ressemblant à des humains et à des singes. Cela ressemble beaucoup à un autre spécimen d’ Australopithecus trouvé dans la caverne de Jacovec à Sterkfontein, dont l’âge est similaire à celui de Little Foot. Ces deux spécimens peuvent représenter la morphologie ancestrale de l'oreille interne de l' australopithèque .
Il existe une relation étroite entre le système vestibulaire et la locomotion - notre façon de marcher. Dans Little Foot et d'autres Australopithèques, le système vestibulaire est différent de celui de l'homme et du Paranthropus, mais présente des similitudes avec les singes.
Cela pourrait être cohérent avec l'hypothèse de longue date selon laquelle les australopithèques auraient pu marcher sur deux jambes au sol, mais aussi passer du temps dans les arbres. Paranthropus est également différent d' Homo : c'étaient des bipèdes comme nous, mais ne pouvaient probablement pas participer à des activités spécifiques telles que la course à pied.
Nous avons acquis d'autres informations fascinantes de l'oreille interne. Ceux-ci incluent le fait que la cochlée de Little Foot, qui se trouve dans l'oreille interne, est similaire aux spécimens d' australopithèque géologiquement plus jeunes et au Paranthropus . Mais il diffère sensiblement de celui des spécimens d' Homo fossiles. Cet organe est lié à la perception du son et à des facteurs écologiques tels que le régime alimentaire, l'habitat ou la communication.
Nos résultats suggèrent donc que Little Foot aurait pu interagir avec son environnement différemment de nos ancêtres humains plus récents.
Cette recherche ouvre une fenêtre fascinante sur le cerveau et l'oreille interne de Little Foot et nous aide à mieux comprendre comment le cerveau et les oreilles de nos ancêtres ont évolué il y a des millions d'années.
Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation.
Amélie Beaudet, stagiaire postdoctorale, université du Witwatersrand
