Un fossile vieux de 67 millions d’années bouleverse l’arbre évolutif des oiseaux (vidéo)

Reconstitution d’artiste du dernier oiseau à dents connu, Janavis finalidens . Crédit : Phillip Krzeminski

L’os du bec d’un oiseau ancien révise l’ordre de ses ancêtres modernes.

Un oiseau préhistorique à dents qui vivait il y a 67 millions d’années est en train de renverser l’arbre de vie des oiseaux. L’oiseau – nommé Janavis finalidens – partage des caractéristiques cruciales avec ses cousins ​​​​modernes tels que les poulets et les canards, ce qui oblige à repenser l’évolution des oiseaux 1 .

Un fossile enrobé de pierre a été extrait d’une carrière belge il y a deux décennies 2 . Il a été trouvé dans une couche géologique qui remonte à la période du Crétacé supérieur (il y a 100,5 millions à 66 millions d’années), juste avant l’événement d’extinction de masse qui a anéanti tous les dinosaures non aviaires. 

Au moment de la découverte du fossile, il semblait ne comprendre qu’une poignée d’os de la colonne vertébrale, des ailes, des épaules et des jambes.

Daniel Field, paléontologue à l’Université de Cambridge, au Royaume-Uni, et ses collègues ont réexaminé les os à l’aide d’une tomodensitométrie afin de mieux étudier l’anatomie de la créature. 

À partir de ces scans, ils ont pu décrire le spécimen comme une nouvelle espèce d’oiseau ancien partageant un ancêtre commun avec les oiseaux modernes. Quand il vivait, Janavis finalidens aurait été de taille similaire à un héron cendré. L’étude est publiée aujourd’hui dans Nature .

L’équipe a également découvert que l’un des os, que l’on pensait auparavant être un os de l’épaule, provenait en fait du crâne – un os appelé ptérygoïde. 

« Cela provient d’une partie très intéressante du crâne, du palais osseux de l’oiseau », explique Field. 

Le palais osseux possède des caractéristiques cruciales que les chercheurs utilisent pour regrouper les oiseaux, vivants et disparus.

Une scission ancienne

La plupart des 11 000 espèces d’oiseaux du monde appartiennent à un groupe appelé les néognathes, ou «nouvelles mâchoires». Les os clés du palais néognathe sont mobiles, ce qui permet aux oiseaux de déplacer leur bec supérieur indépendamment de leur crâne. 

Un groupe beaucoup plus petit d’oiseaux, y compris l’émeu incapable de voler, le casoar, l’autruche, le kiwi et le tinamous en vol, constitue les paléognathes ou «anciennes mâchoires». Les os de leur palais supérieur – y compris le ptérygoïde – sont fusionnés.

Comme leurs noms l’indiquent, on a longtemps supposé que les paléognathes à mâchoires anciennes sont apparus en premier et que les néognathes descendaient d’un ancêtre paléognathe, après que le dernier ancêtre commun de tous les oiseaux modernes ait vécu il y a environ 80 millions d’années, explique Field. 

Cela s’explique en partie par le fait que les dinosaures non aviaires qui sont antérieurs aux oiseaux modernes ont également des palais fusionnés.

Cette hypothèse a été difficile à tester car le petit ptérygoïde délicat est généralement absent des fossiles, explique Thomas Stidham, un paléontologue qui étudie l’évolution des oiseaux à l’Académie chinoise des sciences de Pékin.

Le ptérygoïde de Janavis faisait probablement partie d’un palais osseux non fusionné, ce qui signifie que le bec supérieur de l’oiseau était mobile. Sa ressemblance avec les ptérygoïdes non fusionnés des poulets et des canards modernes suggère que les becs mobiles des néognathes ont évolué en premier, et que les becs fusionnés des paléognathes sont apparus plus tard, explique Field.

« C’est une façon inverse de voir les choses par rapport à ce que nous avons souvent supposé », explique le paléontologue des vertébrés Trevor Worthy de l’Université Flinders à Adélaïde, en Australie.

Une question qui demeure, dit Stidham, est de savoir comment le palais non fusionné d’espèces telles que Janavis a évolué à partir de leurs ancêtres dinosaures à palais fusionné. Il dit que les fossiles d’oiseaux du début du Crétacé – s’ils ont conservé des ptérygoïdes – pourraient répondre à cette question.

Forme et fonction

Les os du palais supérieur sont cruciaux pour la fonction du bec des oiseaux, explique Gerald Mayr, paléornithologue à l’Institut de recherche Senckenberg et au Musée d’histoire naturelle de Francfort, en Allemagne. 

« Le palais non fusionné des néognathes augmente la souplesse du bec et améliore l’utilisation du bec comme outil », précise-t-il.

Si les paléognathes sont issus d’un ancêtre néognathe, on ne sait pas pourquoi ils ont développé la structure du palais fusionné que portent aujourd’hui les émeus, les autruches et les kiwis.

 « Il n’y a pas de raison évidente à cela si l’autre morphologie est plus avantageuse », explique Mayr.

Les palais fusionnés ne sont pas nécessairement un inconvénient, dit Stidham, et pourraient donner un soutien supplémentaire aux becs des oiseaux plus gros. Bien que les structures diffèrent, « la fonction est fondamentalement la même », dit-il, et les deux versions sont capables de fléchir et de transférer la force vers la pointe du bec.

Quel que soit leur objectif, le palais fusionné des paléognathes modernes pourrait être un cas d’évolution convergente, explique Field. L’incapacité de voler a évolué indépendamment chez les émeus et les autruches, qui sont assis sur différentes branches de l’arbre paléognathe moderne, dit-il. Il est possible que ces lignées aient également développé des palais fusionnés indépendamment.

Field et ses collègues testeront cette hypothèse en examinant les premiers stades de développement des paléognathes modernes. S’il existe différentes manières de former un palais fusionné, cela pourrait indiquer que le trait est apparu indépendamment à plusieurs reprises.

doi : https://doi.org/10.1038/d41586-022-04181-7

Bloc fossile de Janavis finalidens . Crédit : Daniel J Field et Juan Benito

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