ADN : un mystère génétique résolu grâce à un artefact égyptien vieux de 2 000 ans (et pourquoi cela est important pour l’avenir)

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ADN : un mystère génétique résolu grâce à un artefact égyptien vieux de 2 000 ans (et pourquoi cela est important pour l'avenir)
ADN : un mystère génétique résolu grâce à un artefact égyptien vieux de 2 000 ans (et pourquoi cela est important pour l'avenir)

Africa-PressSão Tomé e Príncipe. C’est comme une histoire de détective fascinante, explique le chercheur colombien Óscar A. Pérez Escobar à BBC Mundo.

Le scientifique des Kew Gardens, les jardins botaniques de Londres, et ses collègues ont révélé ce qu’était la “vie amoureuse” complexe d’une plante il y a plusieurs siècles.

Et ils y sont parvenus grâce à un objet que quelqu’un a enterré, il y a plus de 2 000 ans, dans un cimetière égyptien d’animaux momifiés.

Le décryptage des secrets génétiques de cet artefact a révélé la domestication d’une culture consommée par des millions de personnes : le palmier dattier.

Et cette information est cruciale pour l’avenir, selon le chercheur.

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Le Dr Pérez Escobar est l’un des principaux auteurs de la nouvelle étude sur cette découverte, qui a été publiée dans la revue Molecular Biology and Evolution et qui est le résultat d’un effort international. Les chercheurs de Kew ont travaillé en coopération avec 15 institutions sur quatre continents.

L’étude est une application de ce que l’on appelle l'”archéogénomique”, une science que le scientifique compare à une “machine à remonter le temps”.

M. Pérez Escobar a parlé à BBC Mundo de cette découverte, de son importance face au changement climatique et de la vocation qu’il a découverte parmi les orchidées dans les forêts nuageuses de Colombie.

Où a été trouvé l’artefact égyptien qui a révélé, comme vous le dites, la “vie amoureuse” de cette plante il y a des milliers d’années ?

L’objet que nous étudions a été trouvé dans la nécropole animale de Saqqara, en Égypte. Le site présente un grand intérêt archéologique car on y a trouvé des millions d’animaux momifiés, entre autres objets, qui ont permis de comprendre les modes de vie et l’évolution des sociétés égyptiennes à différentes époques.

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L’artefact a 2 100 ans selon l’analyse de la datation isotopique au carbone 14.

Il a été découvert lors d’une expédition menée en 1971 par la Société d’exploration égyptienne (aujourd’hui le ministère des Antiquités égyptiennes) et a été étudié pour la première fois par le botaniste anglais Frank Nigel Hepper, associé à Kew à l’époque. L’objet a été donné par l’Egyptian Exploration Society à Kew pour la recherche scientifique.

L’étude décrit l’artefact comme mystérieux – sait-on à quoi il servait ?

Lorsque l’artefact a été découvert, on a pensé qu’il s’agissait d’un type d’appui-tête, mais il n’existait aucune trace similaire d’objets ayant cette fonction.

Cependant, un objet similaire trouvé dans la même localité, mais mieux documenté, indique que sa véritable utilisation était un sceau pour les vases destinés à stocker des liquides.

Pouvez-vous expliquer la difficulté et l’effort nécessaire pour extraire le matériel génétique ?

C’était un véritable défi d’accéder au code génétique de notre échantillon archéologique, que nous appelons dans l’étude le “palmier dattier de Saqqara”. Comparés aux restes archéologiques d’animaux, les tissus végétaux ne sont généralement pas aussi bien conservés, surtout sur des échelles de temps de plusieurs milliers d’années.

Cela s’explique principalement par le fait que les os ont tendance à mieux préserver l’ADN et ne sont pas comparables à la cuticule ou à la lignine des plantes, qui sont des barrières protectrices plus faibles.

Comment ont-ils réussi à séquencer ce matériel génétique ?

Il nous a fallu un an d’expériences (menées à l’Université de Potsdam en Allemagne) pour obtenir une représentation utile du code génétique de cet objet.

Nous avons dû séquencer à plusieurs reprises des millions de fragments de l’ADN du palmier de Saqqara car, compte tenu de son âge, l’ADN était dans un état de détérioration avancé.

En effet, une fois séparée, la feuille du palmier-dattier utilisée à l’époque pour fabriquer des cachets de vase, son code génétique ou ADN cesse de se réparer et commence à se briser en milliards de fragments, ou à recueillir des mutations artificielles dans ces fragments.

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Les effets de ces deux processus s’accumulent de manière exponentielle au fil du temps. En outre, les feuilles du palmier dattier sont très riches en fibres, qui ne stockent pas autant d’ADN que les tissus plus succulents tels que les graines ou les feuilles d’autres cultures comme les olives ou le maïs.

Jusqu’alors, personne n’avait extrait d’ADN de tissus de palmiers anciens.

Qu’avez-vous découvert sur l’histoire de ce palmier ?

Notre étude a révélé pour la première fois que le palmier dattier que nous consommons aujourd’hui a eu une histoire d’amour avec deux autres palmiers étroitement apparentés (le palmier à sucre – Phoenix sylvestris – et le palmier crétois – Phoenix theophrasti), qui se trouvent maintenant dans des endroits différents de ceux occupés par le palmier dattier (le palmier crétois se trouve dans les zones côtières de la Crète et de la Turquie, et le palmier à sucre est une espèce asiatique présente au Bangladesh et du sud-est de l’Inde au Népal, au Pakistan et dans l’Himalaya occidental).

Comment ces espèces se sont-elles croisées ?

Une hypothèse est qu’ils ont été facilités par l’homme grâce au commerce. Une autre hypothèse est que les autres palmiers partageaient des aires de répartition avec les dattes, mais qu’avec le changement climatique, leur distribution a changé et leurs aires de répartition sont devenues complètement isolées.

Grâce à l’ADN extrait du sceau du vase, nous pouvons affirmer avec certitude que ces amours auraient déjà eu lieu il y a 2 100 ans.

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Pourquoi est-il si important de découvrir avec quelles espèces le palmier de Saqqara s’est croisé dans le passé ?

C’est super intéressant car notre étude nous montre que la vie des plantes est beaucoup plus compliquée qu’il n’y paraît, et qu’elle implique parfois d’autres espèces qui ne sont d’aucune utilité apparente pour les humains.

Mais ces espèces peuvent détenir dans leur code génétique le secret de la résistance aux conditions climatiques défavorables ou aux maladies, grâce à des gènes qui peuvent généralement être perdus dans le processus de domestication d’une culture.

Révéler la domestication des cultures il y a des milliers d’années pourrait alors être essentiel pour lutter contre le changement climatique…

Savoir d’où viennent les plantes que nous consommons actuellement et comment et quand elles ont été domestiquées est d’une importance vitale pour l’amélioration de ces mêmes cultures, surtout dans les conditions dans lesquelles nous vivons aujourd’hui avec un climat qui change rapidement.

Il est essentiel de connaître l’origine de ces cultures pour trouver des parents sauvages possédant des gènes qui pourraient être utiles pour produire des cultures dans des conditions climatiques difficiles ou sous la pression de maladies émergentes.

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Dans le cas de notre étude, le fait de savoir que le palmier partageait des gènes avec des espèces étroitement apparentées est vraiment utile car cela indique que, le cas échéant, il serait possible de produire des dattes plus robustes aux climats arides ou ayant une production de fruits plus élevée par plante en croisant des variétés de palmiers dattiers et des espèces étroitement apparentées.

L’étude qu’ils ont menée est une application de l’archéogénomique. Qu’est-ce que l’archéogénomique exactement ?

L’archéogénomique s’est avérée incroyablement utile, par exemple, pour comprendre des phénomènes tels que la relation entre les humains et les Néandertaliens.

Elle consiste essentiellement à accéder à des fragments du code génétique de restes végétaux ou animaux conservés dans des conditions particulières (facilitées par des climats particulièrement chauds et secs, ou préservés de la lumière du soleil).

Le travail de l’archéogénomique sur les plantes est un peu comme le travail d’un détective qui compile des preuves lorsqu’il soupçonne un événement inhabituel.

Dans le cas du palmier dattier, des études antérieures avaient déjà indiqué qu’il avait partagé une partie de son ADN avec le palmier crétois, mais on ne savait pas à quel moment cette histoire d’amour s’était produite. Grâce à l’archéogénomique, nous avons pu percer ces mystères et fournir une date possible quant au moment où ces échanges avaient déjà eu lieu.

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L’archéogénomique est-elle récente et dans quelle mesure a-t-elle été rendue possible par la révolution des techniques de séquençage ?

L’accès au code génétique de fragments de plantes ou d’animaux vieux de centaines ou de milliers d’années a été développé il y a deux ou trois décennies. Mais à l’époque, en raison des limitations technologiques, il était possible d’accéder à un nombre très limité de fragments d’ADN et, par conséquent, ce que nous pouvions apprendre sur un objet particulier était très limité.

Aujourd’hui, grâce à l’application du séquençage parallèle de millions de fragments d’ADN (ce que nous appelons séquençage de nouvelle génération ou séquençage génomique dans certains cas) extraits de fragments de plantes ou d’animaux anciens, nous pouvons accéder à des représentations entières du code génétique d’un individu qui existait il y a des centaines ou des milliers d’années.

Évidemment, étant donné la complexité des codes génétiques des plantes et le degré de décomposition des tissus végétaux ou animaux vieux de plusieurs milliers d’années, cette tâche est toujours difficile.

L’archéogénomique ouvre-t-elle donc un nouveau monde ?

Je dirais que oui ! L’archéogénomique est comme une machine à remonter le temps, où l’on a une occasion presque unique de remonter le temps, à une période donnée, et d’obtenir des secrets étroitement liés à l’existence humaine, sur les plantes ou les animaux dont nous dépendons.

Le développement de nouvelles technologies dans un avenir pas trop lointain nous permettra d’aller facilement au-delà du code génétique et même d’avoir une idée très détaillée, par exemple, du contenu protéique ou nutritionnel de plantes vieilles de plusieurs milliers d’années, des conditions climatiques spécifiques dans lesquelles elles se trouvaient ou de leur apparence physique dans les moindres détails.

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Votre travail pourrait-il être appliqué à d’autres cultures à l’avenir ?

L’une des cultures où l’archéogénomique pourrait être appliquée est l’olivier (Olea europaeai). À Kew, il existe de précieuses collections de graines qui ont été trouvées dans le sarcophage du pharaon Toutankhamon ! En outre, il existe une grande quantité de matériel dont le code génétique est bien caractérisé et qui peut être consulté gratuitement.

Actuellement, l’olivier est une culture extrêmement menacée par une bactérie qui provoque la mort massive des arbres en Italie, en Espagne et en Grèce, et dont on estime qu’elle entraînera des pertes énormes. L’archéogénomique pourrait nous aider à comprendre quand cette bactérie a commencé à affecter les oliviers et si certains génotypes du passé étaient résistants à la maladie.

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Quand êtes-vous arrivé à Kew et comment est née votre passion pour les plantes ?

Je travaille à Kew depuis cinq ans. Je suis venu en tant que chercheur postdoctoral après avoir terminé mon doctorat sur l’évolution et la systématique des orchidées à l’université de Munich en Allemagne.

Mais depuis 2019, j’ai eu la grande chance de travailler en tant que chercheur principal.

Ma passion pour les plantes a débuté lorsque j’ai appris la botanique pendant mes études de premier cycle à l’université nationale de Colombie, à l’âge de 17 ans. Il y a eu des excursions dans les forêts nuageuses de la chaîne de montagnes des Andes du Nord, de belles expériences.

À l’époque, j’étais fasciné de savoir comment il est possible que dans des espaces aussi restreints, on trouve une telle densité de plantes, et de comprendre comment elles ont évolué sur des échelles de temps longues (millions d’années) et plus récentes (centaines à milliers d’années).

Que ressentez-vous aujourd’hui lorsque vous tenez dans vos mains l’artefact égyptien vieux de 2 000 ans qui vous révèle ces secrets ?

Une grande curiosité. Par exemple, je ne peux m’empêcher d’imaginer le temps qu’il a fallu pour le fabriquer, sa valeur. Ce ne sont là que quelques-unes des questions qui me traversent l’esprit chaque fois que je visite notre collection et que je vois ces objets vieux de plusieurs milliers d’années.

Ces objets doivent encore renfermer beaucoup de secrets…

Un message très important de notre étude est qu’il reste encore beaucoup à comprendre sur l’origine et l’évolution des plantes dont l’homme dépend. De nombreux fonds de recherche ont été investis au cours des trois dernières décennies dans le palmier-dattier, une culture qui représente des millions de dollars dans différentes économies du monde, mais les lacunes en matière de connaissances sont encore importantes.

Par exemple, nous ne comprenons pas avec certitude tous les liens de parenté des 14 espèces de palmiers dattiers qui existent dans le monde.

Ainsi, même si un sujet semble avoir déjà été étudié, il y a toujours quelque chose de nouveau à découvrir !

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