Un ancêtre des mammifères au chaud. (Luzia Soares) Comme le premier dinosaures trouvaient leurs marques il y a environ 230 millions d'années, les ancêtres des mammifères modernes faisaient également leur apparition. Quelque part en cours de route, ils ont développé une capacité remarquable : générer leur propre chaleur.
Cette étape évolutive décisive vers endothermie –la capacité de générer de la chaleur de l'intérieur et de maintenir une température corporelle centrale presque constante même lorsque les températures ambiantes fluctuent–a depuis permis à cette classe diversifiée d'animaux de prospérer dans une multitude d'environnements à travers le monde.
Mais exactement quand le sang chaud, ou endothermie, s'est développé pour la première fois chez les animaux est resté un énorme mystère pour les biologistes de l'évolution.–jusqu'ici.
Une nouvelle étude d'une équipe internationale de scientifiques dirigée par le paléontologue de l'Université de Lisbonne Ricardo Araújo a trouvé des preuves suggérant que l'endothermie est née il y a environ 233 millions d'années, au cours de la Trias supérieur , l'époque géologique qui annonçait l'ère des dinosaures.
Cette preuve n'a pas été trouvée dans le sang mais dans les oreilles internes fossilisées d'anciens ancêtres des mammifères.
Bien que l'oreille interne puisse sembler être un endroit improbable pour rechercher des indices sur la température corporelle, c'était en fait une étape logique après que les chercheurs ont réalisé que la température corporelle affecte la viscosité ou l'écoulement du liquide qui jaillit autour des minuscules canaux semi-circulaires de l'oreille. oreille interne.
La tâche principale de ces structures en boucle remplies de liquide de l'oreille interne est d'aider à détecter les mouvements de la tête, ce qui est essentiel pour l'équilibre, la vision et les mouvements coordonnés.
«Jusqu'à présent, les canaux semi-circulaires étaient généralement utilisés pour prédire la locomotion des organismes fossiles», explique Romain David, auteur de l'étude et paléontologue spécialisé dans la biomécanique des conduits auditifs au UK Natural History Museum de Londres.
'Cependant, en examinant attentivement leur biomécanique, nous avons pensé que nous pouvions également les utiliser pour déduire les températures corporelles.'
Une poignée d'approches différentes ont, dans le passé, été utilisées pour déterminer quand l'endothermie a probablement évolué chez les mammifères et les oiseaux anciens. Mais ces études, qui ont tenté de lier le taux métabolique, la consommation d'oxygène et les traces de poils à la température corporelle moyenne, ont donné des résultats vagues ou contradictoires, selon les chercheurs.
Ils sont assez confiants dans leur nouvelle méthode d'analyse de la taille et de la forme des structures osseuses et des tissus mous de l'oreille interne pour déduire si les animaux couraient chaud ou froid, après l'avoir validée sur plus de 360 vertébrés vivants et éteints avant de revenir aux archives fossiles. .
Ces analyses préliminaires ont montré que les conduits auditifs internes des animaux avec des températures corporelles élevées et soutenues, comme les mammifères, ont dû changer de forme pour continuer à fonctionner correctement avec des fluides plus liquides.
Cela signifie que la structure de l'oreille interne pourrait être utilisée comme un guide précis de l'évolution de l'endothermie.
En effet, lorsque les chercheurs ont analysé les fossiles d'un groupe de 56 espèces éteintes dont les mammifères ont émergé, ils ont remarqué que ces animaux anciens avaient des canaux plus petits et des conduits plus étroits que les créatures à sang froid de taille similaire.
Les conduits auditifs internes des anciens animaux à sang chaud (à gauche) et à sang froid (à droite). (David et Araújo)
Ces changements dans les structures de l'oreille interne étaient brusques, ont découvert les chercheurs, et corrélés à une forte augmentation de la température corporelle d'environ 5 à 9 degrés Celsius (9 à 16 degrés Fahrenheit).
Les simulations pour retracer les changements dans les oreilles fossilisées au fil du temps suggèrent que l'endothermie a évolué beaucoup plus tard, et donc plus rapidement, que les paléontologues ne l'avaient pensé - en environ moins d'un million d'années.
Ces ancêtres poussaient peut-être de la fourrure en même temps que leur métabolisme changeait de vitesse pour maintenir des températures corporelles plus élevées à une époque où le climat triasique se refroidissait rapidement.
'L'endothérapie, en tant que caractéristique physiologique cruciale, rejoint d'autres caractéristiques mammifères distinctives apparues au cours de cette période d'instabilité climatique',Araújo et ses collègues écrivez dans leur papier.
'Ce n'était pas un processus graduel et lent sur des dizaines de millions d'années comme on le pensait auparavant, mais il a peut-être été atteint rapidement lorsqu'il a été déclenché par de nouvelles voies métaboliques de type mammifère et l'origine de la fourrure', ajoute Araújo dans le communiqué de presse.
Alors que la vie que nous voyons sur Terre aujourd'hui montre à quel point l'évolution de l'évolution du sang chaud a toujours été avantageuse pour les oiseaux et les mammifères, il est peu probable que ce soit la seule raison pour laquelle les endothermes ont atteint la domination écologique.
La recherche d'Araújo, Angielczyk et ses collègues fait écho à une autre étude publiée dans La nature plus tôt cette année, qui a utilisé des méthodes tout aussi ingénieuses pour déduire que la plupart des dinosaures n'étaient pas des ectothermes comme les reptiles modernes auxquels ils ressemblent, maisanimaux à sang chaudcomme les oiseaux et les mammifères.
Ce qui est intéressant dans cette découverte de la paléobiologiste moléculaire de l'Université de Yale, Jasmina Wiemann et ses collègues, c'est qu'elle semble exclure une autre hypothèse de longue date selon laquelle le sang chaud des oiseaux et des mammifères a en quelque sorte aidé leurs ancêtres à survivre à l'événement d'extinction massive du Crétacé tardif, qui a écrasé la plupart des les dinosaures.
Ainsi, comme c'est souvent le cas en paléontologie, lorsque des réponses potentielles à un mystère sont découvertes, une autre intrigue s'épaissit.
La nouvelle étude a été publiée dans La nature .