Fossil bouleverse plus d’un siècle de connaissances sur l’origine des oiseaux modernes

Des chercheurs de l’Université de Cambridge et du Natuurhistorisch Museum Maastricht ont découvert que l’une des principales caractéristiques du crâne qui caractérise 99% des oiseaux modernes – un bec mobile – a évolué avant l’extinction massive qui a tué tous les grands dinosaures, il y a 66 millions d’années.

Cette découverte suggère également que les crânes des autruches, des émeus et de leurs proches ont évolué «à l’envers», revenant à un état plus primitif après l’apparition des oiseaux modernes.

À l’aide de techniques de tomodensitométrie, l’équipe de Cambridge a identifié les os du palais, ou du toit de la bouche, d’une nouvelle espèce de grand oiseau ancien, qu’ils ont nommé Janavis finalidens. Il a vécu à la toute fin de l’ère des dinosaures et a été l’un des derniers oiseaux à dents à avoir jamais vécu. La disposition des os de son palais montre que ce «dino-oiseau» avait un bec mobile et adroit, presque impossible à distinguer de celui de la plupart des oiseaux modernes.

Pendant plus d’un siècle, on avait supposé que le mécanisme permettant un bec mobile avait évolué après l’extinction des dinosaures. Cependant, la nouvelle découverte, rapportée dans le journal La naturesuggère que notre compréhension de la naissance du crâne d’oiseau moderne doit être réévaluée.

Chacune des quelque 11 000 espèces d’oiseaux sur Terre aujourd’hui est classée dans l’un des deux groupes principaux, en fonction de la disposition de leurs os du palais. Les autruches, les émeus et leurs proches sont classés dans le groupe des paléognathes, ou “mâchoires anciennes”, ce qui signifie que, comme les humains, les os de leur palais sont fusionnés en une masse solide.

Tous les autres groupes d’oiseaux sont classés dans le groupe des néognathes, ou «mâchoires modernes», ce qui signifie que les os de leur palais sont reliés par une articulation mobile. Cela rend leur bec beaucoup plus adroit, utile pour la construction du nid, le toilettage, la cueillette de nourriture et la défense.

Les deux groupes ont été classés à l’origine par Thomas Huxley, le biologiste britannique connu sous le nom de “Darwin’s Bulldog” pour son soutien vocal à la théorie de l’évolution de Charles Darwin. En 1867, il a divisé tous les oiseaux vivants en groupes de mâchoires «anciennes» ou «modernes». L’hypothèse de Huxley était que la configuration de la mâchoire «ancienne» était la condition d’origine des oiseaux modernes, la mâchoire «moderne» apparaissant plus tard.

“Cette hypothèse a été considérée comme une évidence depuis”, a déclaré le Dr Daniel Field du Département des sciences de la Terre de Cambridge, l’auteur principal de l’article. “La principale raison pour laquelle cette hypothèse a duré est que nous n’avons pas eu de palais d’oiseaux fossiles bien conservés de la période où les oiseaux modernes sont originaires.”

Le fossile, Janavis, a été trouvé dans une carrière de calcaire près de la frontière belgo-néerlandaise dans les années 1990 et a été étudié pour la première fois en 2002. Il date d’il y a 66,7 millions d’années, aux derniers jours des dinosaures. Le fossile étant enfermé dans la roche, les scientifiques de l’époque ne pouvaient baser leurs descriptions que sur ce qu’ils pouvaient voir de l’extérieur. Ils ont décrit les morceaux d’os qui sortaient de la roche comme des fragments d’os du crâne et de l’épaule, et ont remis le fossile d’aspect banal en stockage.

Près de 20 ans plus tard, le fossile a été prêté au groupe de Field à Cambridge, et le Dr Juan Benito, alors étudiant au doctorat, a commencé à lui donner un autre regard.

“Depuis que ce fossile a été décrit pour la première fois, nous avons commencé à utiliser la tomodensitométrie sur les fossiles, ce qui nous permet de voir à travers la roche et de voir l’ensemble du fossile”, a déclaré Benito, maintenant chercheur postdoctoral à Cambridge et auteur principal de l’article. “Nous avions de grands espoirs pour ce fossile – on disait à l’origine qu’il avait du matériel crânien, qui n’est pas souvent conservé, mais nous ne pouvions rien voir qui ressemblait à un crâne dans nos tomodensitogrammes, alors nous avons abandonné et mettez le fossile de côté.”

Au début du verrouillage de Covid-19, Benito a de nouveau sorti le fossile. “Les descriptions précédentes du fossile n’avaient tout simplement pas de sens – il y avait un os qui m’intriguait vraiment. Je ne pouvais pas voir comment ce qui a été décrit pour la première fois comme un os d’épaule pourrait en fait être un os d’épaule”, a-t-il déclaré.

“C’était ma première interaction en personne depuis des mois: Juan et moi avons eu une réunion en plein air à distance sociale, et il m’a transmis le mystérieux os fossile”, a déclaré Field, qui est également conservateur de l’ornithologie au Musée de zoologie de Cambridge. “Je pouvais voir que ce n’était pas un os de l’épaule, mais il y avait quelque chose de familier à ce sujet.”

“Ensuite, nous avons réalisé que nous avions déjà vu un os similaire auparavant, dans un crâne de dinde”, a déclaré Benito. “Et à cause des recherches que nous faisons à Cambridge, nous avons des choses comme des crânes de dinde dans notre laboratoire, alors nous en avons sorti un et les deux os étaient presque identiques.”

La prise de conscience que l’os était un os du crâne, et non un os de l’épaule, a conduit les chercheurs à conclure que l’état non fusionné de la “mâchoire moderne”, que partagent les dindes, a évolué avant l’état de “l’ancienne mâchoire” des autruches et de leurs proches. Pour une raison inconnue, les palais fusionnés des autruches et des parents ont dû évoluer à un moment donné après l’établissement des oiseaux modernes.

Deux des principales caractéristiques que nous utilisons pour différencier les oiseaux modernes de leurs ancêtres dinosaures sont un bec édenté et une mâchoire supérieure mobile. Alors que Janavis finalidens avait encore des dents, ce qui en fait un oiseau pré-moderne, sa structure de la mâchoire est celle du genre moderne et mobile.

“En utilisant des analyses géométriques, nous avons pu montrer que la forme de l’os palatine fossile était extrêmement similaire à celle des poulets et des canards vivants”, a déclaré Pei-Chen Kuo, co-auteur de l’étude. La co-auteure Klara Widrig a ajouté : “Étonnamment, les os du palais des oiseaux qui ressemblent le moins à celui de Janavis proviennent d’autruches et de leurs proches.” Kuo et Widrig sont tous deux doctorants dans le laboratoire de Field à Cambridge.

“L’évolution ne se produit pas en ligne droite”, a déclaré Field. “Ce fossile montre que le bec mobile – une condition que nous avions toujours pensé postérieure à l’origine des oiseaux modernes, a en fait évolué avant que les oiseaux modernes n’existent. Nous avons été complètement en arrière dans nos hypothèses sur la façon dont le crâne d’oiseau moderne a évolué pendant bien plus d’un siècle.”

Les chercheurs affirment que même si cette découverte ne signifie pas que l’ensemble de l’arbre généalogique des oiseaux doit être redessiné, elle réécrit notre compréhension d’une caractéristique clé de l’évolution des oiseaux modernes.

Et qu’est-il arrivé à Janavis? Comme les grands dinosaures et autres oiseaux à dents, il n’a pas survécu à l’extinction massive de la fin du Crétacé. Les chercheurs disent que cela peut être dû à sa grande taille : Janavis pesait environ 1,5 kg et avait la taille d’un vautour moderne. Il est probable que des animaux plus petits – comme le «wonderchicken», identifié par Field, Benito et ses collègues en 2020, qui vient de la même région et vivait à côté Janavis – avaient un avantage à ce stade de l’histoire de la Terre puisqu’ils devaient manger moins pour survivre. Cela aurait été bénéfique après que l’astéroïde a frappé la Terre et perturbé les chaînes alimentaires mondiales.

La recherche a été soutenue en partie par l’American Ornithological Society, la Jurassic Foundation, la Paleontological Society et UK Research and Innovation (UKRI).

Vidéo: https://youtu.be/mhCNLmf6ahk