Les épaules rotatives et les coudes extensibles qui permettent aux humains d’atteindre une étagère haute ou de lancer une balle avec des amis ont peut-être d’abord évolué comme un système de freinage naturel pour nos ancêtres primates qui avaient simplement besoin de sortir des arbres sans mourir.
Les chercheurs de Dartmouth rapportent que les singes et les premiers humains ont probablement développé des épaules libres et des coudes flexibles pour ralentir leur descente des arbres lorsque la gravité tirait sur leurs corps plus lourds. L’article intitulé « Downclimbing and the évolution of ape forelimb morphologies » est publié dans Science ouverte de la Royal Society.
Lorsque les premiers humains ont quitté les forêts pour la savane herbeuse, disent les chercheurs, leurs appendices polyvalents étaient essentiels pour collecter de la nourriture et déployer des outils de chasse et de défense.
Les chercheurs ont utilisé des logiciels d’analyse sportive et de statistiques pour comparer des vidéos et des images fixes de chimpanzés et de petits singes appelés mangabeys grimpant dans la nature.
Ils ont découvert que les chimpanzés et les mangabeys escaladaient les arbres de la même manière, les épaules et les coudes étant pour la plupart pliés près du corps. Cependant, lorsqu’ils descendaient, les chimpanzés étendaient leurs bras au-dessus de leur tête pour s’accrocher aux branches, comme une personne descendant une échelle, tandis que leur poids plus important les tirait vers le bas, la croupe en premier.
Luke Fannin, premier auteur de l’étude et étudiant diplômé du programme Ecologie, Evolution, Environnement et Société de Dartmouth, a déclaré que les résultats sont parmi les premiers à identifier l’importance de la « descente » dans l’évolution des singes et des premiers humains, qui sont plus génétiquement liés les uns aux autres qu’aux singes.
Les recherches existantes ont observé des chimpanzés grimper et naviguer dans les arbres – généralement dans des configurations expérimentales – mais la vidéo complète des chercheurs prise dans la nature leur a permis d’examiner comment le corps des animaux s’est adapté à la descente, a déclaré Fannin.
« Notre étude aborde l’idée de la descente comme un facteur sous-estimé, mais incroyablement important, dans les différences anatomiques divergentes entre les singes et les grands singes qui finiraient par se manifester chez les humains », a déclaré Fannin. « La descente représentait un défi physique si important étant donné la taille des singes et des premiers humains que leur morphologie aurait réagi par sélection naturelle en raison du risque de chute. »
« Dans notre domaine, nous pensons depuis longtemps aux singes grimpant aux arbres. Ce qui était essentiellement absent de la littérature, c’était le fait qu’ils sortent d’un arbre. Nous avons ignoré la seconde moitié de ce comportement », a déclaré le co-auteur de l’étude. auteur Jeremy DeSilva, professeur et président d’anthropologie à Dartmouth.
« Les premiers singes ont évolué il y a 20 millions d’années dans des forêts dispersées où ils montaient sur un arbre pour chercher leur nourriture, puis redescendaient pour passer à l’arbre suivant », a expliqué DeSilva.
« Sortir d’un arbre présente toutes sortes de nouveaux défis. Les grands singes ne peuvent pas se permettre de tomber car cela pourrait les tuer ou les blesser gravement. La sélection naturelle aurait favorisé les anatomies qui leur ont permis de descendre en toute sécurité. »
Des épaules et des coudes flexibles transmis par des singes ancestraux auraient permis aux premiers humains tels que les australopithèques de grimper aux arbres la nuit pour plus de sécurité et d’en redescendre indemnes à la lumière du jour, a déclaré DeSilva.
Une fois qu’Homo erectus a pu utiliser le feu pour se protéger des prédateurs nocturnes, la forme humaine a pris des épaules plus larges capables d’un angle de 90 degrés qui, combinées à des épaules et des coudes libres, ont fait de nos ancêtres d’excellents tirs avec une lance (les singes ne peuvent pas lancer). avec précision).
« C’est la même anatomie des premiers singes avec quelques ajustements. Maintenant, vous avez quelque chose qui peut lancer une lance ou des pierres pour se protéger d’être mangé ou pour tuer des choses pour se manger. C’est ce que fait l’évolution : c’est un grand bricoleur, « , a déclaré DeSilva.
« Descendre d’un arbre a ouvert la voie anatomique à quelque chose qui a évolué des millions d’années plus tard », a-t-il déclaré. « Quand un quarterback de la NFL lance un ballon de football, ce mouvement est entièrement dû à nos ancêtres singes. »
Malgré le manque de grâce des chimpanzés, a déclaré Fannin, leurs bras se sont adaptés pour garantir que les animaux atteignent le sol en toute sécurité et leurs membres sont remarquablement similaires à ceux des humains modernes.
« C’est le modèle dont nous sommes issus : descendre était probablement aussi un défi bien plus difficile pour nos premiers ancêtres », a déclaré Fannin. « Même une fois que les humains seraient devenus debout, avec la capacité de monter, puis de descendre, un arbre aurait été incroyablement utile pour la sécurité et la nourriture, ce qui est le nom du jeu quand il s’agit de survie. Nous sommes modifiés, mais les caractéristiques de nos ancêtres singes restent dans nos squelettes modernes. »
Les chercheurs ont également étudié la structure anatomique des bras de chimpanzé et de mangabey en utilisant respectivement des collections de squelettes de l’Université Harvard et de l’Université d’État de l’Ohio. Comme les humains, les chimpanzés ont une épaule sphérique peu profonde qui, bien que plus facilement disloquée, permet une plus grande amplitude de mouvement, a déclaré Fannin. Et comme les humains, les chimpanzés peuvent étendre complètement leurs bras grâce à la longueur réduite de l’os juste derrière le coude, connu sous le nom de processus olécrânien.
Les mangabeys et autres singes sont construits davantage comme des animaux quadrupèdes tels que les chats et les chiens, avec des orbites d’épaule et des coudes profonds en forme de poire avec un processus olécrânien saillant qui fait ressembler l’articulation à la lettre L. Bien que ces articulations soient plus stables, elles ont beaucoup flexibilité et amplitude de mouvement plus limitées.
L’analyse des chercheurs a montré que l’angle des épaules d’un chimpanzé était 14 degrés plus grand pendant la descente que lors de la montée. Et leur bras s’étendait vers l’extérieur au niveau du coude de 34 degrés de plus en descendant d’un arbre qu’en montant. Les angles auxquels les mangabeys positionnaient leurs épaules et leurs coudes n’étaient que légèrement différents (4 degrés ou moins) lorsqu’ils montaient dans un arbre ou qu’ils le descendaient.
« Si les chats pouvaient parler, ils vous diraient que descendre est plus difficile que grimper et de nombreux grimpeurs humains seraient d’accord. Mais la question est de savoir pourquoi est-ce si difficile », a déclaré Nathaniel Dominy, co-auteur de l’étude et professeur de sciences Charles Hansen. Anthropologie et conseiller de Fannin.
« La raison en est que non seulement vous résistez à l’attraction de la gravité, mais vous devez également décélérer », a déclaré Dominy. « Notre étude est importante pour résoudre un problème théorique avec des mesures formelles de la façon dont les primates sauvages montent et descendent. Nous avons trouvé des différences importantes entre les singes et les chimpanzés qui peuvent expliquer pourquoi les épaules et les coudes des singes ont développé une plus grande flexibilité. »
La co-auteure Mary Joy, qui a dirigé l’étude avec Fannin pour sa thèse de premier cycle et a obtenu son diplôme de Dartmouth en 2021, examinait des vidéos de chimpanzés que DeSilva avait filmées lorsqu’elle a remarqué la différence entre la façon dont les animaux descendaient des arbres et la façon dont ils y montaient.
« C’était très irrégulier, je me suis effondré, tout volait. C’est vraiment une chute contrôlée », a déclaré Joy. « En fin de compte, nous avons conclu que la façon dont les chimpanzés descendent d’un arbre est probablement liée au poids. Un plus grand élan dépense potentiellement moins d’énergie et ils sont beaucoup plus susceptibles d’atteindre le sol en toute sécurité qu’en effectuant de petits mouvements restreints. »
Mais en tant que coureuse de trail, Joy connaissait la sensation douloureuse de descendre une pente en courtes séquences au lieu de simplement dévaler le chemin sous l’effet de la gravité, ses jambes tendues vers l’avant pour la rattraper à la fin de chaque foulée.
« Quand je descends une pente, plus je vais lentement et je restreint mes mouvements, plus je me fatigue. Cela me rattrape très vite. Personne n’imaginerait que la vitesse et l’abandon avec lesquels les chimpanzés descendent des arbres seraient être la méthode préférée pour un primate plus lourd, mais mon expérience me dit que c’est plus économe en énergie », a-t-elle déclaré.
« Le mouvement chez les humains est un chef-d’œuvre de compromis évolutifs », a déclaré Joy. « Cette augmentation de l’amplitude de mouvement qui a commencé chez les singes a fini par être plutôt bonne pour nous. Quel serait l’avantage de perdre cela ? Si l’évolution était sélectionnée pour les personnes ayant moins d’amplitude de mouvement, quels avantages cela apporterait-il ? Je n’en vois pas. avantage à perdre ça. »
Plus d’information:
La descente et l’évolution des morphologies des membres antérieurs des singes, Science ouverte de la Royal Society (2023). DOI : 10.1098/rsos.230145. royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.230145