Les fossiles révèlent comment les oiseaux anciens ont mué leurs plumes – ce qui pourrait aider à expliquer pourquoi les ancêtres des oiseaux modernes ont survécu lorsque tous les autres dinosaures sont morts –

Les plumes sont l’un des traits clés que partagent tous les oiseaux. Ils sont constitués d’une protéine appelée kératine, le même matériau que nos ongles et nos cheveux, et les oiseaux en dépendent pour voler, nager, se camoufler, attirer des partenaires, rester au chaud et se protéger des rayons du soleil. Mais les plumes sont des structures complexes qui ne peuvent pas être réparées, donc pour les garder en bon état, les oiseaux perdent leurs plumes et développent des remplacements dans un processus appelé mue. Les oisillons muent afin de perdre leurs plumes de bébé et de faire pousser des adultes; les oiseaux adultes continuent de muer environ une fois par an.

“Je ne pense pas que beaucoup de gens pensent à la mue, mais c’est fondamentalement un processus si important pour les oiseaux, car les plumes sont impliquées dans de nombreuses fonctions différentes”, déclare Jingmai O’Connor, conservateur associé des reptiles fossiles. au Field Museum de Chicago. “Nous voulons savoir, comment ce processus a-t-il évolué ? En quoi a-t-il différé d’un groupe d’oiseaux à l’autre ? Et comment cela a-t-il façonné l’évolution des oiseaux, façonné la capacité de survie de tous ces différents clades ?” Deux des articles récents d’O’Connor examinent le processus de mue chez les oiseaux préhistoriques.

Un article dans le journal Recherche sur le Crétacé publié en mai 2023 détaillait la découverte d’un amas de plumes conservées dans l’ambre d’un oisillon qui vivait il y a 99 millions d’années.

Aujourd’hui, les oisillons sont sur un spectre en termes de développement à leur naissance et de l’aide dont ils ont besoin de la part de leurs parents. Les oiseaux nidicoles éclosent nus et impuissants; leur manque de plumes signifie que leurs parents peuvent transmettre plus efficacement la chaleur corporelle directement à la peau des bébés. Les espèces précoces, en revanche, naissent avec des plumes et sont assez autonomes.

Tous les bébés oiseaux passent par des mues successives – des périodes où ils perdent les plumes qu’ils ont et grandissent dans un nouvel ensemble de plumes, avant d’atteindre finalement leur plumage adulte. La mue demande beaucoup d’énergie et perdre beaucoup de plumes à la fois peut rendre difficile pour un oiseau de se tenir au chaud. En conséquence, les poussins précoces ont tendance à muer lentement, de sorte qu’ils conservent un approvisionnement régulier en plumes, tandis que les poussins nidicoles qui peuvent compter sur leurs parents pour se nourrir et se réchauffer subissent une “mue simultanée”, perdant toutes leurs plumes à peu près au même moment. .

Les plumes conservées dans l’ambre de cette étude sont la première preuve fossile définitive de la mue juvénile, et elles révèlent un bébé oiseau dont l’histoire de vie ne correspond à aucun oiseau vivant aujourd’hui. “Ce spécimen montre une combinaison totalement bizarre de caractéristiques précoces et nidicoles”, explique O’Connor, qui était le premier auteur de l’article aux côtés de l’auteur principal Shundong Bi de l’Université de l’Indiana en Pennsylvanie. “Toutes les plumes du corps sont fondamentalement au même stade de développement, ce qui signifie que toutes les plumes ont commencé à pousser simultanément, ou presque simultanément.” Cependant, cet oiseau faisait presque certainement partie d’un groupe aujourd’hui disparu appelé les Enantiornithines, dont les travaux antérieurs d’O’Connor ont montré qu’ils étaient très précoces.

O’Connor émet l’hypothèse que les pressions d’être un bébé oiseau précoce qui devait se garder au chaud, tout en subissant une mue rapide, auraient pu être un facteur dans le destin ultime des Enantiornithines. “Les énantiornithines étaient le groupe d’oiseaux le plus diversifié du Crétacé, mais ils ont disparu avec tous les autres dinosaures non aviaires”, explique O’Connor. “Lorsque l’astéroïde a frappé, les températures mondiales auraient chuté et les ressources seraient devenues rares, donc non seulement ces oiseaux auraient des besoins énergétiques encore plus élevés pour rester au chaud, mais ils n’avaient pas les ressources pour y répondre.”

Entre-temps, une étude supplémentaire publiée le 3 juillet dans Biologie des communications par O’Connor et le chercheur postdoctoral du Field Museum, Yosef Kiat, examine les schémas de mue chez les oiseaux modernes pour mieux comprendre comment le processus a d’abord évolué.

Chez les oiseaux adultes modernes, la mue se produit généralement une fois par an selon un processus séquentiel, au cours duquel ils ne remplacent que quelques-unes de leurs plumes à la fois au cours de quelques semaines. De cette façon, ils sont toujours capables de voler tout au long du processus de mue. Les mues simultanées chez les oiseaux adultes, dans lesquelles toutes les plumes de vol tombent en même temps et repoussent en quelques semaines, sont plus rares et ont tendance à apparaître chez les oiseaux aquatiques comme les canards qui n’ont pas absolument besoin de voler pour trouver de la nourriture. et éviter les prédateurs.

Il est très rare de trouver des preuves de mue chez les oiseaux fossiles et autres dinosaures à plumes, et O’Connor et Kiat ont voulu savoir pourquoi. “Nous avions cette hypothèse que les oiseaux avec des mues simultanées, qui se produisent dans un laps de temps plus court, seront moins représentés dans les archives fossiles”, explique O’Connor – moins de temps passé à muer signifie moins d’opportunités de mourir pendant votre mue et de devenir un fossile montrant des signes de mue. Pour tester leur hypothèse, les chercheurs ont puisé dans la collection d’oiseaux modernes du Field Museum.

“Nous avons testé plus de 600 peaux d’oiseaux modernes stockées dans la collection d’ornithologie du Field Museum pour rechercher des preuves de mue active”, explique Kiat, le premier auteur de l’étude. “Parmi les oiseaux muant séquentiellement, nous avons trouvé des dizaines de spécimens dans une mue active, mais parmi les mues simultanées, nous n’en avons trouvé pratiquement aucun.”

Bien qu’il s’agisse d’oiseaux modernes et non de fossiles, ils fournissent un indicateur utile. “En paléontologie, nous devons faire preuve de créativité, car nous ne disposons pas d’ensembles de données complets. Ici, nous avons utilisé l’analyse statistique d’un échantillon aléatoire pour déduire ce que l’absence de quelque chose nous dit réellement”, explique O’Connor. Dans ce cas, l’absence d’oiseaux fossiles en mue, bien que la mue active soit si répandue dans l’échantillon de spécimens d’oiseaux modernes, suggère que les oiseaux fossiles ne muaient tout simplement pas aussi souvent que la plupart des oiseaux modernes. Ils peuvent avoir subi une mue simultanée ou ne pas avoir mué chaque année comme le font la plupart des oiseaux aujourd’hui.

Le spécimen d’ambre et l’étude de la mue chez les oiseaux modernes pointent vers un thème commun : les oiseaux préhistoriques et les dinosaures à plumes, en particulier ceux des groupes qui n’ont pas survécu à l’extinction massive, ont mué différemment des oiseaux d’aujourd’hui.

“Toutes les différences que vous pouvez trouver entre les oiseaux de la couronne et les oiseaux de la tige deviennent essentiellement des hypothèses sur la raison pour laquelle un groupe a survécu et les autres non”, a déclaré O’Connor. “Je ne pense pas qu’il y ait une raison particulière pour laquelle les oiseaux de la couronne, le groupe qui comprend les oiseaux modernes, ont survécu. Je pense que c’est une combinaison de caractéristiques. Mais je pense qu’il devient clair que la mue peut avoir été un facteur important dans lequel les dinosaures ont pu survivre. »