Depuis des décennies, les scientifiques s'efforcent de mieux comprendre le régime alimentaire des premiers hominines, en particulier leur dépendance aux plantes. Pourtant, une question reste en suspens : à quel moment ces ancêtres des humains ont-ils commencé à consommer régulièrement de la viande ?

Cette lacune dans notre compréhension de l'évolution humaine est frustrante. Nous pensons que la consommation régulière de viande a été l'un des principaux moteurs de la croissance cérébrale et de l'évolution des hominidés, car les produits animaux sont riches en calories et plus faciles à digérer que les aliments végétaux non transformés. Ils contiennent également tous les acides aminés essentiels et sont riches en nutriments, minéraux et vitamines biologiquement importants.

Ce que nous savons, c'est qu'au moment où notre genre, Homo, est apparu, il y a plus de deux millions d'années, les hominines consommaient régulièrement de la viande. Cela ressort clairement de leur dépendance accrue, à ce stade, aux outils en pierre pour dépecer et transformer les produits carnés. Nous avons également trouvé des os fossilisés portant des marques de découpe qui indiquent une activité de boucherie.

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Mais cela n'explique pas quand et où la consommation régulière de viande a commencé et quelles espèces de nos ancêtres ont opéré ce changement crucial.

Aujourd'hui, grâce à l'émail dentaire fossilisé, nous sommes sur la bonne voie pour trouver une réponse. Dans une étude menée avec plusieurs co-auteurs, nous avons mesuré les isotopes d'azote dans l'émail fossile des dents d'Australopithèques, un genre d'hominine découvert dans les grottes de Sterkfontein, en Afrique du Sud. Il s'agit de l'une des plus anciennes espèces connues d'ancêtres humains.

Les atomes d'un même élément peuvent avoir différentes versions, appelées isotopes, qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. Cela les rend un peu plus lourds ou plus légers, mais chimiquement similaires. Par exemple, l'azote possède deux isotopes stables : l'azote 14 (¹⁴N) et l'azote 15 (¹⁵N). Leur proportion varie naturellement dans l'environnement et, au sein d'une chaîne alimentaire, l'azote-15 s'accumule à mesure que l'on monte dans la chaîne trophique. Ainsi, les prédateurs présentent un ratio ¹⁴N/¹⁵N plus élevé que les herbivores.

L'identification de ces isotopes permet de reconstituer les régimes alimentaires et les écosystèmes anciens, et d'aider les scientifiques à comprendre comment les environnements passés ont façonné la survie des espèces, y compris celle des premiers humains.

Nous avons également testé la signature isotopique des animaux qui vivaient dans l'écosystème à la même époque. Nous avons constaté que la signature isotopique de l'Australopithecus était faible, similaire à celle des herbivores.

Nos conclusions suggèrent donc que ces hominines simiesques, petits et au cerveau peu développé, se nourrissaient principalement de végétaux. Rien n'indique une consommation régulière de viande. Ils pouvaient occasionnellement se nourrir d'oeufs ou d'insectes, mais ils ne chassaient pas de grands mammifères comme le feront les Néandertaliens des millions d'années plus tard

Une approche dentaire

L'une d'entre nous (Dr Lüdecke) a commencé à travailler sur l'émail dentaire fossilisé pendant ses études de doctorat. L'objectif était de mesurer les isotopes stables du carbone dans l'émail afin de découvrir la part végétale du régime alimentaire des animaux, qu'ils soient actuels ou disparus.

Cette méthode permet de déterminer si une espèce consommait principalement des plantes feuillues et luxuriantes ou des végétaux plus résistants, comme les herbes des savanes africaines. Mais une phrase revenait sans cesse dans ses articles scientifiques, et restait insatisfaisante : « Ce jeu de données ne permet pas d'informer sur la consommation de viande. »

C'est alors qu'une idée a émergé. Deux co-auteurs de la dernière étude, Alfredo Martínez-García et Daniel Sigman, avaient mis au point avec leurs équipes une méthode pour mesurer les isotopes d'azote dans des microfossiles marins - de minuscules organismes qui, comme l'émail dentaire fossile, contiennent très peu de matière organique.

Nous nous sommes demandé si cette technique pouvait également fonctionner sur des dents anciennes et enfin fournir un marqueur temporel du comportement alimentaire des premiers hominines.

Nous avons commencé modestement en testant la méthode sur l'émail dentaire de rongeurs provenant d'animaux soumis à un régime alimentaire contrôlé dans le cadre d'une expérience d'alimentation spécialisée. Le test a été concluant. À partir de là, nous avons analysé l'émail dentaire de mammifères sauvages provenant de collections de musées et d'autres animaux ayant vécu naturellement dans les écosystèmes africains.

Lorsque nos résultats ont confirmé les régimes alimentaires connus de ces animaux, nous avons su que nous disposions d'un outil fiable. Après de nouveaux tests en laboratoire, des ajustements méthodologiques et des vérifications supplémentaires, nous étions prêts à analyser l'émail fossile d'animaux non primates issus de l'un des plus anciens dépôts fossilifères des grottes de Sterkfontein, en Afrique du Sud. Ce dépôt, appelé Member 4, s'est formé il y a environ 3,4 millions d'années, à la fin du Pliocène.

Une fois de plus, ces analyses nous ont donné les résultats escomptés : il était clair au niveau isotopique qu'il s'agissait des dents d'un herbivore ou d'un carnivore.

Nous avons alors franchi l'étape décisive : l'analyse de sept molaires d'Australopithecus provenant de Member 4. L'objectif était de déterminer si ces hominines, qui vivaient autour des grottes de Sterkfontein il y a 3,4 millions d'années, consommaient de la viande ou s'en tenaient à un régime majoritairement végétarien.

En comparant les ratios d'isotopes d'azote des Australopithèques à ceux d'autres animaux du même écosystème - comme les antilopes, les singes et les carnivores - nous avons constaté que leur signature isotopique était faible, similaire à celle des herbivores.

Prochains projets

Cette découverte n'est qu'un début. Nous étendons maintenant nos recherches à d'autres sites fossilifères en Afrique et en Asie, dans l'espoir de répondre à des questions plus importantes. A quel moment précis la viande a-t-elle véritablement intégré le régime des hominines ? Quelles espèces d'hominines ont consommé de la viande au cours de notre évolution ? Ce comportement est-il apparu à plusieurs reprises et a-t-il coïncidé avec l'apparition de cerveaux plus gros ou de changements marqués dans le comportement, comme la nouvelle technologie des outils en pierre ?

Autant d'interrogations qui pourraient affiner notre compréhension du parcours évolutif ayant mené à notre propre espèce.

Tina Lüdecke, Leader of the Emmy Noether Group for Hominin Meat Consumption (HoMeCo), Max Planck Institute For Chemistry

Dominic Stratford, Professor of Archaeology, University of the Witwatersrand