Une nouvelle étude remet en question les anciennes opinions sur ce qui est « primitif » dans la reproduction des mammifères

Il est difficile d’imaginer la vie sur Terre sans mammifères. Ils nagent dans les profondeurs de l’océan, sautent à travers les déserts d’Australie et voyagent jusqu’à la lune.

Cette diversité peut être trompeuse, du moins en ce qui concerne la façon dont les mammifères créent la prochaine génération. En fonction de leur mode de reproduction, presque tous les mammifères vivants aujourd’hui appartiennent à l’une des deux catégories suivantes : les mammifères placentaires et les marsupiaux. Les placentaires, y compris les humains, les baleines et les rongeurs, ont de longues périodes de gestation. Ils donnent naissance à des jeunes bien développés – avec tous les principaux organes et structures en place – et ont des périodes de sevrage relativement courtes, ou périodes de lactation, au cours desquelles les jeunes sont nourris au lait de leur mère. Les marsupiaux, comme les kangourous et les opossums, sont à l’opposé : ils ont de courtes périodes de gestation – donnant naissance à des petits qui ne sont guère plus que des fœtus – et de longues périodes de lactation pendant lesquelles la progéniture passe des semaines ou des mois à téter et à grandir dans la poche de la mère, ou marsupium.

Pendant des décennies, les biologistes ont considéré le mode de reproduction marsupial comme l’état le plus “primitif” et ont supposé que les placentaires avaient développé leur méthode la plus “avancée” après que ces deux groupes aient divergé l’un de l’autre. Mais de nouvelles recherches testent ce point de vue. Dans un article publié le 18 juillet dans Le naturaliste américain, une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université de Washington et de son Burke Museum of Natural History and Culture présente des preuves qu’un autre groupe de mammifères – les multituberculés éteints – se reproduisait probablement de manière placentaire. Étant donné que les multituberculés se sont séparés du reste de la lignée des mammifères avant l’évolution des placentaires et des marsupiaux, ces découvertes remettent en question l’opinion selon laquelle les marsupiaux étaient “moins avancés” que leurs cousins ​​placentaires.

“Cette étude remet en question l’idée répandue selon laquelle la stratégie de reproduction placentaire est” avancée “par rapport à une stratégie marsupiale plus” primitive “”, a déclaré l’auteur principal Lucas Weaver, chercheur postdoctoral à l’Université du Michigan qui a mené cette étude en tant que doctorant à l’UW. . “Nos résultats suggèrent que la reproduction de type placentaire est soit la voie de reproduction ancestrale de tous les mammifères qui donnent naissance à des jeunes vivants, soit que la reproduction de type placentaire a évolué indépendamment chez les multituberculés et les placentaires.”

Les multituberculés sont apparus il y a environ 170 millions d’années au Jurassique. La plupart étaient des créatures de petite taille, ressemblant à des rongeurs. Pendant une grande partie de leur histoire, les multituberculés ont été le groupe de mammifères le plus abondant et le plus diversifié. Mais les scientifiques en savent très peu sur leur histoire de vie, y compris sur la façon dont ils se sont reproduits, en raison de leurs archives fossiles généralement médiocres. Les derniers multituberculés se sont éteints il y a environ 35 millions d’années.

Weaver a estimé que la structure microscopique des tissus osseux fossilisés peut contenir des informations utiles sur le cycle biologique des multituberculés, telles que leur taux de croissance. Travaillant sous la direction du co-auteur Gregory Wilson Mantilla, professeur de biologie à l’UW et conservateur de la paléontologie des vertébrés au Burke Museum, Weaver et ses collègues ont obtenu des coupes transversales de 18 fémurs fossilisés – l’os de la cuisse – de multituberculés qui ont vécu environ 66 millions d’années. il y a dans le Montana.

Les 18 échantillons ont montré la même organisation structurelle : une couche d’os désorganisé “pris en sandwich” entre une couche interne et externe d’os organisé. L’os désorganisé, ou os tissé, indique une croissance rapide et est ainsi nommé parce que, sous un microscope, les couches de tissu osseux sont disposées de manière entrecroisée. Dans l’os organisé, qui reflète une croissance plus lente, les couches sont parallèles les unes aux autres.

Les chercheurs ont ensuite examiné des coupes transversales fémorales prélevées sur 35 espèces de mammifères de petite taille qui vivent aujourd’hui – 28 placentaires et sept marsupiaux, tous issus des collections du Burke Museum. Presque tous les fémurs placentaires présentaient la même organisation en “sandwich” que les multituberculés. Mais tous les fémurs marsupiaux étaient presque entièrement constitués d’os organisé, avec seulement un éclat d’os désorganisé.

L’équipe pense que cette différence frappante reflète probablement leurs histoires de vie divergentes.

“La quantité d’os organisé dans la couche la plus externe, ou cortex, du fémur est fortement corrélée à la durée de la période de lactation”, a déclaré Weaver. “Les marsupiaux ont de longues périodes de lactation et beaucoup d’os organisés dans le cortex le plus externe. L’inverse est vrai pour les placentaires : une période de lactation courte et un os beaucoup moins organisé dans le cortex le plus externe.”

La couche la plus externe d’os organisé s’est déposée après la naissance à mesure que le diamètre du fémur augmentait. Pour les petits nouveau-nés marsupiaux, les os doivent croître beaucoup plus pour atteindre la taille adulte, ils déposent donc une plus grande quantité d’os organisé externe par rapport aux placentaires, selon Weaver.

“C’est une preuve irréfutable que les multituberculés avaient une longue gestation et une courte période de lactation similaires aux mammifères placentaires, mais très différents des marsupiaux”, a déclaré Weaver.

Sur la base de cette corrélation, les chercheurs estiment que les multituberculés avaient une période de lactation d’environ 30 jours, similaire à celle des rongeurs d’aujourd’hui.

Ces découvertes jettent un doute supplémentaire sur une ancienne opinion selon laquelle les marsupiaux ont une stratégie de reproduction “plus primitive” et les placentaires une stratégie de reproduction “plus avancée”. L’ancêtre commun des multituberculés, des placentaires et des marsupiaux peut avoir eu un mode de reproduction de type placentaire qui a été conservé par les placentaires et les multituberculés. Alternativement, les multituberculés et les placentaires auraient pu développer indépendamment leurs méthodes de reproduction à longue gestation et à courte lactation.

De futures études sur l’histoire de la vie multituberculée pourraient clarifier quelle explication est vraie, ainsi que d’autres questions en suspens à ce sujet et d’autres branches anciennes de notre arbre généalogique de mammifères.

“La vraie révélation ici est que nous pouvons ouvrir des os fossiles et examiner leurs structures microscopiques pour reconstituer les détails intimes de l’histoire de vie de mammifères disparus depuis longtemps”, a déclaré Wilson Mantilla. “C’est vraiment incroyable pour moi.”

Les co-auteurs supplémentaires sont l’ancien chercheur de premier cycle de l’UW Henry Fulghum, maintenant étudiant diplômé à l’Université de l’Indiana; David Grossnickle, chercheur postdoctoral à l’UW; William Brightly et Zoe Kulik, étudiants diplômés de l’UW; et Megan Whitney, diplômée d’un doctorat de l’UW et chercheuse postdoctorale actuelle à l’Université de Harvard. La recherche a été financée par la National Science Foundation, l’UW, le Burke Museum, la Society of Vertebrate Paleontology, la Paleontological Society et l’American Society of Mammalogists.