Les sinus offrent une nouvelle façon d’étudier l’évolution des humains anciens

La forme changeante des sinus frontaux aide à en révéler davantage sur la façon dont les humains modernes et nos anciens parents ont évolué.

Une équipe internationale de chercheurs dirigée par Antoine Balzeau du Muséum National d’Histoire Naturelle a révélé que les petites cavités, situées juste au-dessus du nez, sont liées à la taille du lobe frontal.

Cette partie du cerveau est responsable des processus qui font de nous des humains uniques, tels que parole, émotion et planificationles sinus offrant désormais aux scientifiques un autre moyen de déduire le développement de cette partie du cerveau.

Les sinus frontaux offrent également une nouvelle façon d’étudier les relations entre différentes espèces d’hominidés anciens, l’étude apportant un soutien supplémentaire à l’Homo naledi appartenant à notre genre, malgré certaines caractéristiques préhumaines.

Le professeur Chris Stringer, expert en évolution humaine au Musée et co-auteur de l’article, déclare : « Les sinus sont des caractéristiques morphologiques intéressantes dans les fossiles, mais ils ont été négligés. De nombreux articles décrivant de nouvelles espèces ne les mentionnent pas, et ils sont souvent seulement illustré accessoirement par rapport au reste du spécimen. »

« Cela a laissé des données très disparates. Pour essayer de rectifier cela, cet article a compilé la plus grande sélection de données sur les sinus fossiles jamais réalisée à partir de nombreuses sources différentes. Cela montre qu’au sein de notre genre, Homo, les sinus peuvent être utilisés pour démêler le relations entre les différentes espèces. »

La co-auteure, le Dr Laura Buck, anciennement du Musée mais maintenant à l’Université John Moores de Liverpool, ajoute : « Chez les premiers hominidés et les singes non humains, la taille et la forme des sinus frontaux sont directement liées à la quantité d’espace disponible pour eux. pour grandir. »

« Le changement d’étape que nous voyons entre ces espèces et les hominines ultérieures, y compris nous-mêmes, suggère un changement dans la façon dont le crâne est organisé et se développe. Il peut être pertinent que cela se produise au même moment où nous commençons à voir une expansion substantielle du cerveau dans ces taxons. »

Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Avancées scientifiques.

Que sont les sinus ?

Les sinus sont des espaces remplis d’air dans les os du crâne qui sont tapissés d’une membrane muqueuse. Les humains ont quatre types de sinus : les sinus maxillaires sous les yeux, les sinus ethmoïdaux entre les yeux et le nez, les sinus sphénoïdaux à l’extérieur des yeux et les sinus frontaux.

Bien qu’ils soient connus depuis des siècles, on ne sait pas quel est leur rôle. Suggestions qu’ils produisent du mucus et de l’oxyde d’azote pour défendre contre l’infection ou fournir une protection thermique et contre les chocs au système nerveux peut aider à expliquer leur fonction actuelle, mais pas nécessairement pourquoi ils ont évolué.

Certains chercheurs ont même suggéré que les sinus sont un exemple de un allège évolutif, une structure qui a évolué comme un sous-produit d’autre chose et qui n’a pas de rôle initial. Une adaptation supplémentaire peut lui donner une fonction plus tard dans le temps évolutif.

Recherche sur d’autres animauxtel que bovidés et les primates, ont montré que les sinus peuvent différer entre les espèces, suscitant l’intérêt de savoir si les sinus pourraient également être utiles pour distinguer les espèces d’humains anciens.

Le chemin exact de l’évolution humaine fait toujours l’objet de débats houleux, avec de nombreuses théories concurrentes sur la naissance de notre espèce et sur le nombre de proches parents que nous avons. L’examen des sinus d’espèces anciennes pourrait aider à résoudre ce problème.

Les sinus maxillaires et frontaux sont d’un intérêt particuliercomme chez les primates, on ne les trouve que chez l’homme et nos plus proches parents, le chimpanzés et gorilles.

Cette nouvelle étude a examiné 94 fossiles d’hominines de plus de 20 espèces pour mieux comprendre la variation du sinus frontal et ce que cela révèle sur l’évolution humaine.

Comment utiliser les sinus pour étudier l’évolution humaine ?

Les chercheurs ont utilisé des tomodensitogrammes des spécimens pour créer des modèles 3D des sinus frontaux, leur permettant de reconstruire numériquement les structures. Ces modèles ont ensuite été utilisés pour prendre des mesures qui ont pu être comparées entre les différentes espèces.

Alors que la taille des sinus n’était pas en mesure de faire la distinction entre les premières espèces d’hominidés, telles que les australopithèques, elle pouvait séparer les espèces d’Homo plus récentes au cours des deux derniers millions d’années.

L’étude a révélé que des espèces telles que Homo erectus, Homo neanderthalensis et Homo sapiens ont des gammes distinctes de taille de sinus, ce qui, selon les chercheurs, pourrait être lié à des contraintes évolutives causées par le développement de caractéristiques telles que des cerveaux plus gros.

Cette relation a également été observée pour les hominines du Pléistocène moyen (il y a 770 000 à 120 000 ans) dont l’identité est actuellement incertaine, y compris chez les spécimens associés au espèce controversée Homo rhodesiensis.

« Trois crânes, qui, je crois, représentent l’Homo rhodesiensis, se distinguent comme étant très différents des autres », explique Chris. « Leurs sinus sont beaucoup plus gros que ceux de leurs proches et nous ne savons pas pourquoi. Cela pourrait signifier qu’ils sont un groupe spécialisé.

« Ils ont de très grandes arcades sourcilières qui ont été suggérées comme ayant un rôle dans la signalisation sociale, et de grands sinus réduiraient le poids de ceux-ci. »

Pendant ce temps, les sinus d’Homo naledi, dont le mélange de caractéristiques non humaines et humaines a été une source de confusion pour les scientifiques, étaient similaires à ceux d’Homo erectus. Cela soutient le statut humain de H. naledi et ajoute des informations supplémentaires qui pourraient être utilisées pour aider à déchiffrer son passé évolutif.

L’étude révèle également de nouvelles informations sur notre propre évolution, montrant des liens entre ces sinus et la taille du lobe frontal à partir de l’Homo erectus. La taille des sinus est compatible avec le développement d’une courte extension l’un des lobes du cerveau par rapport à l’autre, une caractéristique que la plupart des humains ont aujourd’hui et qui peut être associée à la main dominante.

Les chercheurs espèrent que de futures études sur d’anciens fossiles humains mesureront les sinus afin de mieux comprendre le développement de cette caractéristique et offriront potentiellement de nouvelles informations sur la façon dont notre espèce et nos proches parents ont vu le jour.

« Après avoir lu cet article, nous espérons que davantage de chercheurs apprécieront l’importance des sinus et commenceront à les utiliser pour décrire ou redécrire une espèce », déclare Chris. « Au fur et à mesure que davantage de données seront disponibles, cela nous aidera à mieux comprendre notre évolution et le rôle que jouent les sinus. »