Ancêtre commun le plus récent - Most recent common ancestor

En biologie et en généalogie , l' ancêtre commun le plus récent ( MRCA) , le dernier ancêtre commun ( LCA ) ou le concesseur d'un ensemble d' organismes est l'individu le plus récent dont tous les organismes de l'ensemble descendent . Le terme est également utilisé en référence à l'ascendance de groupes de gènes ( haplotypes ) plutôt que d'organismes.

Le MRCA d'un ensemble d'individus peut parfois être déterminé en se référant à un pedigree établi . Cependant, en général, il est impossible d'identifier le MRCA exact d'un grand nombre d'individus, mais une estimation de l'époque à laquelle le MRCA a vécu peut souvent être donnée. Ce délai jusqu'à la plus récente estimation des ancêtres communs ( TMRCA ) peut être donné sur la base des résultats des tests ADN et des taux de mutation établis tels qu'ils sont pratiqués en généalogie génétique , ou par référence à un modèle mathématique non génétique ou à une simulation informatique.

Dans les organismes utilisant la reproduction sexuée , le MRCA matrilinéaire et le MRCA patrilinéaire sont les MRCA d'une population donnée en ne considérant respectivement que la descendance matrilinéaire et patrilinéaire . Le MRCA d'une population par définition ne peut être plus ancien que son MRCA matrilinéaire ou patrilinéaire. Dans le cas d' Homo sapiens , les MRCA matrilinéaires et patrilinéaires sont également appelées « Eve mitochondriale » (mt-MRCA) et « Adam chromosomique Y » (Y-MRCA) respectivement.

L'âge du MRCA humain est inconnu. Il n'est pas supérieur à l'âge du Y-MRCA ou du mt-MRCA, estimé à environ 200 000 ans.

Contrairement aux pedigrees d'humains individuels ou de lignées domestiquées où la filiation historique est connue, dans l'inférence de relations entre espèces ou groupes de taxons supérieurs ( systématique ou phylogénétique ), les ancêtres ne sont pas directement observables ou reconnaissables. Ce sont des inférences basées sur des modèles de relation entre les taxons déduits d'une analyse phylogénétique d'organismes et/ou de fossiles existants .

Le dernier ancêtre commun universel (LUCA) est l'ancêtre commun le plus récent de toute la vie actuelle sur Terre, dont on estime qu'il a vécu il y a 3,5 à 3,8 milliards d'années (au Paléoarchéen ).

MRCA de différentes espèces

Euryarchaeota Nanoarchaeota Crenarchaeota Protozoa Algae Plant Slime molds Animal Fungus Gram-positive bacteria Chlamydiae Chloroflexi Actinobacteria Planctomycetes Spirochaetes Fusobacteria Cyanobacteria Thermophiles Acidobacteria Proteobacteria
Arbre évolutif montrant la divergence des espèces modernes du dernier ancêtre universel au centre. Les trois domaines sont colorés, avec les bactéries bleues, les archées vertes et les eucaryotes rouges.

Le projet d'une description complète des relations phylogénétiques entre toutes les espèces biologiques est surnommé « l' arbre de vie ». Cela implique l'inférence des âges de divergence pour tous les clades hypothétiques ; par exemple, on estime que le MRCA de tous les Carnivores (c'est-à-dire le MRCA des « chats et chiens ») a divergé il y a environ 42 millions d'années ( Miacidae ).

Le concept du dernier ancêtre commun du point de vue de l'évolution humaine est décrit pour un public populaire dans The Ancestor's Tale de Richard Dawkins (2004). Dawkins répertorie les « concesseurs » de la lignée humaine par ordre d'âge croissant, y compris l' hominine (humain– chimpanzé ), l' hominine (humain– gorille ), l' hominidé (humain– orang-outan ), l' hominoïde (humain– gibbon ), et ainsi de suite en 40 étapes au total, jusqu'au dernier ancêtre universel (humain- bactérie ).

MRCA d'une population identifiée par un seul marqueur génétique

Il est également possible de considérer l'ascendance de gènes individuels (ou groupes de gènes, haplotypes ) au lieu d'un organisme dans son ensemble. La théorie de la coalescence décrit un modèle stochastique de la façon dont l'ascendance de ces marqueurs génétiques correspond à l'histoire d'une population.

Contrairement aux organismes, un gène est transmis d'une génération d'organismes à la génération suivante, soit sous forme de répliques parfaites de lui-même, soit sous forme de gènes descendants légèrement mutés . Alors que les organismes ont des graphiques d'ascendance et des graphiques de descendance via la reproduction sexuée , un gène a une seule chaîne d'ancêtres et un arbre de descendants. Un organisme produit par fécondation sexuelle croisée ( allogamie ) a au moins deux ancêtres (ses parents immédiats), mais un gène a toujours un ancêtre par génération.

MRCA patrilinéaire et matrilinéaire

Par dérive ou sélection aléatoire , la lignée remontera à une seule personne. Dans cet exemple sur 5 générations, les couleurs représentent les lignes matrilinéaires éteintes et le noir la ligne matrilinéaire descendante du mt-MRCA.

L'ADN mitochondrial (ADNmt) est presque immunisé contre le mélange sexuel, contrairement à l' ADN nucléaire dont les chromosomes sont mélangés et recombinés dans l'hérédité mendélienne . L'ADN mitochondrial peut donc être utilisé pour retracer l' héritage matrilinéaire et pour trouver l' Ève mitochondriale (également connue sous le nom d'Ève africaine ), l'ancêtre commun le plus récent de tous les humains via la voie de l'ADN mitochondrial.

De même, le chromosome Y est présent en tant que chromosome sexuel unique chez l'individu mâle et est transmis aux descendants mâles sans recombinaison. Il peut être utilisé pour retracer l' héritage patrilinéaire et pour trouver l' Adam chromosomique Y , l'ancêtre commun le plus récent de tous les humains via la voie de l'ADN-Y.

L'Ève mitochondriale et l'Adam chromosomique Y ont été établis par des chercheurs à l'aide de tests ADN généalogiques . On estime que Eve mitochondriale a vécu il y a environ 200 000 ans. Un article publié en mars 2013 a déterminé qu'avec une confiance de 95 % et à condition qu'il n'y ait pas d' erreurs systématiques dans les données de l'étude, le chromosome Y Adam vivait il y a entre 237 000 et 581 000 ans.

Le MRCA des humains vivants aujourd'hui devrait donc avoir vécu plus récemment que l'un ou l'autre.

Il est plus compliqué de déduire l'ascendance humaine via les chromosomes autosomiques . Bien qu'un chromosome autosomique contienne des gènes qui sont transmis des parents aux enfants via un assortiment indépendant d'un seul des deux parents, la recombinaison génétique ( croisement chromosomique ) mélange les gènes des chromatides non sœurs des deux parents pendant la méiose , modifiant ainsi la composition génétique de le chromosome.

Délai d'estimation du MRCA

On estime que différents types de MRCA ont vécu à différentes époques dans le passé. Ces estimations du délai avant MRCA ( TMRCA ) sont également calculées différemment selon le type de MRCA considéré. Les MRCA patrilinéaires et matrilinéaires (Eve mitochondriale et Adam chromosomique Y) sont tracés par des marqueurs à gène unique. Le temps jusqu'au MRCA généalogique (ancêtre commun le plus récent par toute ligne de descendance) de tous les humains vivants ne peut pas être retracé génétiquement car l'ADN de la grande majorité des ancêtres est complètement perdu après quelques centaines d'années. Il est donc calculé sur la base de modèles mathématiques non génétiques et de simulations informatiques.

Étant donné que Eve mitochondriale et Adam chromosomique Y sont tracés par des gènes uniques via une seule lignée parentale ancestrale, le temps nécessaire à ces MRCA génétiques sera nécessairement plus long que celui des MRCA généalogiques. En effet, les gènes uniques fusionneront plus lentement que le traçage de la généalogie humaine conventionnelle via les deux parents. Ce dernier ne considère que les humains individuels, sans tenir compte du fait qu'un gène du MRCA calculé survit réellement chez chaque personne de la population actuelle.

TMRCA via des marqueurs génétiques

L'ADN mitochondrial peut être utilisé pour retracer l'ascendance d'un ensemble de populations. Dans ce cas, les populations sont définies par l'accumulation de mutations sur l'ADNmt, et des arbres spéciaux sont créés pour les mutations et l'ordre dans lequel elles se sont produites dans chaque population. L'arbre est formé par le test d'un grand nombre d'individus partout dans le monde pour la présence ou l'absence d'un certain ensemble de mutations. Une fois cela fait, il est possible de déterminer combien de mutations séparent une population d'une autre. Le nombre de mutations, ainsi que le taux de mutation estimé de l'ADNmt dans les régions testées, permet aux scientifiques de déterminer le temps approximatif jusqu'à MRCA ( TMRCA ) qui indique le temps écoulé depuis que les populations ont partagé pour la dernière fois le même ensemble de mutations ou appartenaient au même haplogroupe .

Dans le cas de l'ADN chromosomique Y, le TMRCA est obtenu d'une manière différente. Les haplogroupes d'ADN-Y sont définis par le polymorphisme d'un seul nucléotide dans diverses régions de l'ADN-Y. Le temps jusqu'à MRCA au sein d'un haplogroupe est défini par l'accumulation de mutations dans les séquences STR du chromosome Y de cet haplogroupe uniquement. L'analyse du réseau Y-ADN des haplotypes Y-STR montrant un amas non étoilé indique une variabilité Y-STR due à plusieurs individus fondateurs. L'analyse produisant un amas d'étoiles peut être considérée comme représentant une population descendant d'un seul ancêtre. Dans ce cas, la variabilité de la séquence Y-STR , également appelée variation microsatellite , peut être considérée comme une mesure du temps écoulé depuis que l'ancêtre a fondé cette population particulière. Les descendants de Gengis Khan ou l'un de ses ancêtres représentent un amas d'étoiles célèbre qui peut être daté de l'époque de Gengis Khan.

Les calculs du TMRCA sont considérés comme des preuves essentielles lorsqu'on tente de déterminer les dates de migration de diverses populations au fur et à mesure qu'elles se propagent dans le monde. Par exemple, si une mutation est réputée s'être produite il y a 30 000 ans, alors cette mutation devrait être trouvée parmi toutes les populations qui ont divergé après cette date. Si des preuves archéologiques indiquent une propagation culturelle et la formation de populations isolées au niveau régional, cela doit se refléter dans l'isolement des mutations génétiques ultérieures dans cette région. Si la divergence génétique et la divergence régionale coïncident, on peut conclure que la divergence observée est due à la migration, comme en témoignent les archives archéologiques. Cependant, si la date de divergence génétique se produit à un moment différent de celui des archives archéologiques, les scientifiques devront alors examiner d'autres preuves archéologiques pour expliquer la divergence génétique. La question est mieux illustrée dans le débat entourant la diffusion demic versus la diffusion culturelle au cours du néolithique européen .

TMRCA de tous les humains vivants

L'âge du MRCA de tous les humains vivants est inconnu. Il est nécessairement plus jeune que l'âge du MRCA matrilinéaire ou patrilinéaire, qui ont tous deux un âge estimé entre environ 100 000 et 200 000 ans.

Une étude mathématique, mais non généalogique, menée par les mathématiciens Joseph T. Chang, Douglas Rohde et Steve Olson a calculé que le MRCA a vécu remarquablement récemment, peut-être aussi récemment que 300 avant notre ère. Ce modèle a pris en compte le fait que les gens ne s'accouplent pas vraiment au hasard, mais que, particulièrement dans le passé, les gens s'accouplent presque toujours avec des gens qui vivaient à proximité, et généralement avec des gens qui vivaient dans leur propre ville ou village. Il aurait été particulièrement rare de s'accoupler avec quelqu'un qui vivait dans un autre pays. Cependant, Chang et al. ont découvert qu'une personne rare qui s'accouple avec une personne éloignée reliera avec le temps l'arbre généalogique mondial et qu'aucune population n'est vraiment complètement isolée.

Le MRCA de tous les humains vivait presque certainement en Asie de l'Est, ce qui leur aurait donné un accès clé à des populations extrêmement isolées en Australie et dans les Amériques. Les emplacements possibles pour le MRCA comprennent des endroits tels que les péninsules de Chuckchi et du Kamtchatka qui sont proches de l'Alaska, des endroits comme l'Indonésie et la Malaisie qui sont proches de l'Australie ou un endroit comme Taïwan ou le Japon qui est plus intermédiaire par rapport à l'Australie et aux Amériques. La colonisation européenne des Amériques et de l'Australie a été jugée par Chang trop récente pour avoir eu un impact substantiel sur l'âge de la MRCA. En fait, si les Amériques et l'Australie n'avaient jamais été découvertes par les Européens, le MRCA ne serait qu'environ 2,3 % plus ancien dans le passé qu'il ne l'est actuellement.

A noter que l'âge du MRCA d'une population ne correspond pas à un goulot d'étranglement de population , encore moins à un « premier couple ». Il reflète plutôt la présence d'un seul individu avec un succès reproducteur élevé dans le passé, dont la contribution génétique est devenue omniprésente dans toute la population au fil du temps. Il est également incorrect de supposer que le MRCA a transmis toutes les informations génétiques, voire aucune, à chaque personne vivante. Par la reproduction sexuée , un ancêtre transmet la moitié de ses gènes à chaque descendant de la génération suivante ; après plus de 32 générations, la contribution d'un seul ancêtre serait de l'ordre de 2 −32 , un nombre proportionnel à moins d'une seule paire de bases dans le génome humain .

Point d'ancêtres identiques

Le MRCA est l' ancêtre commun le plus récent partagé par tous les individus de la population considérée. Ce MRCA pourrait bien avoir des contemporains qui sont également des ancêtres d'une partie mais pas de la totalité de la population existante. Le point d'ancêtres identiques est un point dans le passé plus éloigné que le MRCA, époque à laquelle il n'y a plus d'organismes ancestraux pour une partie mais pas pour toute la population moderne. En raison de l' effondrement du pedigree , les individus modernes peuvent encore présenter des regroupements, en raison des contributions très différentes de chacune des populations ancestrales.

Voir également

Remarques

Les références

Lectures complémentaires