j'ai une collègue qui m'as traduit le texte
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Modeliser l’ascendance commune récente de tous les humains vivants
Si l’on définit l’ancêtre commun de tous les hommes vivants comme l’individu étant l’ancêtre généalogique de tous les gens vivant aujourd’hui, l’ancêtre commun le plus récent (MRCA) pour une population s’appariant au hasard (random mating) aurait vécu dans un passé très récent. Toutefois, le modèle random mating ignore des aspects essentiels des sous-structures de la population, tels que la tendance des individus à choisir des partenaires du même groupe social, et l’isolation relative des groupes séparés géographiquement. Nous montrons ici que les modèles incorporant des sous-structures importantes produisent aussi des ancêtres communs récents. L’un de ces modèles, conçu pour être simple et donner un aperçu de la théorie, produit des résultats mathématiques explicites par une analyse probabiliste. Un second modèle, plus élaboré, conçu pour mettre en évidence la dynamique historique des populations de façon plus réaliste, est analysé informatiquement par des simulations Monte Carlo . Ces analyses suggèrent que les généalogies de tous les humains vivants se superposent très nettement dans un passé récent. En particulier, le MRCA de tous les hommes actuels vivait il y a tout juste quelques milliers d’années. Qui plus est, parmi les individus ayant vécu quelques milliers d’années avant le MRCA, chacun des hommes vivant aujourd’hui a exactement le même set d’ancêtres généalogiques.
Les recherches sur les ancêtres communs de tous les hommes vivants se sont beaucoup concentrées sur des lignées exclusivement paternelles ou maternelles, comme c’est le cas pour l’ADN mitochondrial ou le chromosome Y. Mais selon l’acception courante du terme « ancêtre », l’ascendance inclut à la fois les lignées paternelles et maternelles, et les ancêtres d’un individu incluent ses parents, tous ses grands-parents, etc.
Pour une population de taille n, dans laquelle on suppose un appariemment au hasard (donc en ignorant les sous-structures qui composent la population), l’analyse probabiliste a montré que le nombre de générations nous séparant du MRCA a une distribution étroitement concentrée autour de log n. De façon contrastée, le temps moyen nous séparant du MRCA en remontant une filiation exclusivement patrilinéaire ou matrilinéaire est d’approximativement n générations, et la distribution n’est pas étroitement concentrée. A titre d’exemple, dans une population panmixique d’un million de personnes, le MRCA généalogique aurait vécu il y a une vingtaine de générations, c’est à dire aux alentours de l’an 1400 (en comptant des générations de 30 ans). Un MRCA en ne remontant que les lignées maternelles aurait vécu environ 50.000 fois plus tôt, soit de l’ordre d’un million de générations.
Au fur et à mesure que l’on remonte les ancêtres généalogiques au-delà du MRCA, une part grandissante des générations antérieures se révèlent être des ancêtres de la population acutelle. En remontant plus loin dans le temps, il y a un seuil au-delà duquel (on note ce seuil Un générations) chaque individu est soit l’ancêtre de tous les humains vivant aujourd’hui, soit l’ancêtre d’aucun humain vivant. En conséquence, parmi l’ensemble des hommes vivant il y a au moins Un générations, chaque humain actuel a exactement le même ensemble d’ancêtres. On appelle ce point du temps le point des ancêtres identiques (AI). Comme pour le MRCA, le point AI est plutôt récent dans les populations s’appariant au hasard.
Le principal problème qui se pose pour appliquer ces résultats aux populations humaines vient du fait que, dans la réalité, l’appariemment n’est pas aléatoire. Les modes d’appariemment sont structurés par la géographie, la proximité, la culture, la langue, la classe sociale. Néanmoins, même au sein des populations présentant une structure interne importante, le temps nous séparant du MRCA peut être remarquablement court.
[zappage de blabla rempli de maths]
Les estimations suggèrent qu’en échageant une paire de migrants par génération entre des populations panmixiques de taille réaliste, le MRCA apparaît aux alentours de 300 av JC, et tous les individus modernes ont des ancêtres identiques aux alentours de 3000 av JC. De telles estimations sont extrêmement provisoires, et le modème comporte des sources évidentes d’erreur étant donné qu’il est plus fondé sur des considérations d’ordre théorique et de maniabilité que sur des données réalistes. Il met avant tout en évidence le fait que des subidivisions considérables de la population sont compatibles avec des ancêtres communs très récent.
La dynamique des sous-populations humaine est beaucoup plus complexe que celle utilisée dans le modèle simplifié. Bien que cette complexité rende l’analyse théorique difficile, on peut simuler l’histoire démographique des populations humaines avec un modèle informatique incluant des modèles plus complexes de sous-structures de populations.
Ce modèle est foncé sur une projection simplifiée des zones terrestres actuellement habitées, et comporte trois niveaux de sous-structure : continent, pays et villes. La figure 2 illustre la géographie du modèle, ainsi que les trajets migratoires utilisés avant 1500, les pays étant représentés par des carrés et le nombre de villes par pays différant d’un continent à l’autre. Les villes et les pays représentent à la fois les aires géographiques locales et les groupes sociaux et ethniques au sein desquels la majorité des gens trouvent des partenaires.
Ce modèle utilise un système de migration simplifié dans lequel chaque personne a une opportunité unique de migrer depuis sa ville de naissance. Les probabilités de quitter une ville ou un pays sont fixées à différents niveaux, reflétant différents modèles migratoires. Les migrants se déplaçant entre les villes peuvent aller dans n’importe quelle autre ville du pays. Un migrant quittant son pays pour un autre pays sur le même continent choisit sa destination en fonction d’une probabilité qui décroît à l’inverse du carré de la distance.
Chaque continent a un certain nombre de pays « port » à partir desquels les migrants peuvent atteindre un autre continent. Une part importante et fixe (par exemple 95% dans l’une des simulations) des migrants passant par un port est originaire du pays où le port est situé, le restant provenant des autres pays du continent, en proportion inverse de la distance. Sur la figure 2, le nombre figurant à côté des ports est le taux de migration, en nombre de personnes par génération, et la date entre parenthèse correspond à l’ouverture du port (si celle ci est plus récente que 20.000 av JC, date de départ de la simulation). Après 1500, d’autres grands ports ne figurant pas sur l’illustration sont ouverts, afin de simuler la colonisation des Amériques, ou de l’Australie. Juste avant l’ouverture de ces ports, la population native des Amériques est nettement réduite pour simuler les effets des maladies introduites par les Européens.
Dans ce modèle, les générations se chevauchent et l’on simule expréssément pour chaque individu la durée de vie et les moments auxquels se produisent la mise en ménage et la reproduction. Le taux de natalité de chaque continent ou île est ajusté individuellement pour que les populations correspondent aux estimations historiques, et les taux de croissance sont plus importants dans les zones sous-peuplées. La taille des populations est intégralement prise en compte jusqu’à ce que la population mondiale atteigne les 50 millions en 1000 av JC. Par la suite, les taux de natalité sont réduits pour atteindre un total mondial de 55 millions, de telle manière que les zones les moins peuplées soient moins affectées. Cette limite est une nécessité informatique, mais les simulations montrent que l’augmentation de la population n’a que peu d’effet, particulièrement si elle intervient après la mort du MRCA.
En comptant 5% d’individus quittant leur ville natale, 0.05% quittant leur pays d’origine, et 95% des utilisateurs d’un port originaires du pays où se trouve le port, la simulation aboutit à un MRCA aux alentours de 1415 av JC en moyenne, et des ancêtres identiques aux alentours de 5353 av JC. Il est intéressant de noter que le MRCA est presque toujours trouvé en Asie orientale. C’est dû à la proximité de cette région à la fois de l’Eurasie, des îles du Pacifique et des Amériques, ce qui permet à ses descendants d’atteindre les principales régions du monde en un temps assez court.
On peut objecter que cette simulation est de loin trop « conservatrice » , étant donné entre autres la prédiction selon laquelle, même dans une Eurasie densément peuplée, seuls 55.3 individus par génération quittent le pays en 1500. Si l’on passe le taux de migration entre les villes à 20%, que l’on réduit à 80% les utilisateurs « locaux » des ports, et que les taux de migration entre les pays et les continents sont augmentés respectivement d’un facteur 5 et d’un facteur 10, la date moyenne du MRCA est 55 av JC, et 2158 av JC pour les ancêtres identiques.
Le modèle peut également être utilisé pour calculer le pourcentage d’ancêtres que les individus actuels reçoivent de chaque partie du monde. Par exemple, un Norvégien actuel doit en général la majorité de son ascendance à des habitants d’Europe du Nord à l’époque des ancêtres identiques, et une petite partie aux habitants du reste du monde. De plus, l’ADN étant hérité des ancêtres par grands segments, un individu n’aura peu ou pas d’héritage génétique provenant de la grande majorité des ancêtres vivant au point AI.
Plusieurs facteurs pourraient faire dévier le véritable MRCA ou le point AI des prédictions du modèle. Si un groupe humain était totalement isolé, il n’y aurait aucun mélange entre ce groupe et d’autres, et le MRCA devrait avoir vécu avant le début de l’isolation. Un autre MRCA plus récent ne pourrait apparaître que lorsque les groupes sont à nouveau en contact les uns avec les autres. Dans le cas de la Tasmanie, qui pourrait avoir été totalement isolée du continent Australien entre l’inondation du détroit de Bass il y a 9000 à 12000 ans, et la colonisation européenne de l’île débutant en 1803, le point AI doit se situer avant le début de l’isolation. Toutefois, la date du MRCA n’en serait pas affectée, étant donné qu’il ne reste à l’heure actuelle aucun natif de Tasmanie qui ne compte pas d’européen ou d’australien dans son ascendance.
On ne connaît aucun grand groupe ayant maintenu une isolation totale pendant de longues périodes. Les populations de part et d’autre du détroit de Béring ont échangé des partenaires tout au long des périodes connues par les archives archéologiques. Des isolats religieux, tels que les Samaritains, ont occasionnellement absorbé des migrants extérieurs au groupe. Même les populations isolées sur les îles du Pacifique ont connu des apports ponctuels d’individus extérieurs. Même si les taux de migration entre certaines populations adjacentes sont très bas, la date du MRCA ne change pas énormément. Par exemple, en prenant un taux de migration de part et d’autre du détroit de Béring d’un individu toutes les dix générations (au lieu des 10 par génération retenus pour le modèle le plus conservateur), le point IA passe de 3415 av JC à 3668 av JC.
Inversement, d’autres facteurs pourraient réduire le temps nous séparant du MRCA par rapport aux prédictions du modèle. De tels facteurs incluent par exemple l’existence de routes de migration intercontinentales plus diversifiées, les mouvements à grande échelle et les mélanges de population documentés dans les archives historiques, des différences individuelles marquées de fertilité, et l’accroissement de population des deux derniers millénaires, ce qui donnerait plus de migrants.
Les taux de migration actuels des populations sont très mal connus, et ont sans aucun doute considérablement varié selon les époques et les endroits. Les études portant sur les groupes de chasseurs-cueilleurs et les communautés pratiquant l’agriculture de subsistance ont donné des chiffres variant entre 1% et 30% de partenaires choisis à l’extérieur du groupe. La tendance de la plupart des gruopes humains à se marier au sein des groupes alentour, au moins dans une certaine mesure, crée des réseaux d’ancêtres dans des régions particulières.
Etant donné les incertitudes concernant les taux de migration et les modèles migratoires réels, la date du MRCA ne peut être déterminée avec précision. Néanmoins, nos résultats suggèrent que l’ancêtre commun le plus récent de la population mondiale actuelle vivait dans un passé relativement récent, peut-être dans les derniers millénaires. Et quelques milliers d’années plus tôt, bien que nous ayons reçu du matériel génétique dans des proportions très différentes des individus ayant vécu à l’époque, les ancêtres de tous les humains vivant à l’heure acutelle sont les mêmes.
D’autres travaux seront nécessaires pour déterminer les effets de cette ascendance commune sur les modèles de variation génétique dans les populations structurées. Mais dans la mesure où cette ascendance est considérée en termes généalogiques plutôt que génétiques, nos découvertes aboutissent à une idée remarquable : quels que soient notre langue ou notre couleur de peau, nous partageons des ancêtres qui ont planté du riz sur les bords du Yangtsé, qui ont domestiqué les premiers chevaux dans les plaines d’Ukraine (insérer ici le jingle des Bisounours).
1 Là j’ai pas la moindre foutue idée de quoi ça cause …
2 Pas trouvé mieux comme traduction …
vala pour les anglonazes comme moi cékool