Les premiers animaux terrestres avaient moins d’os crâniens que les poissons

Les tétrapodes sont des vertébrés (animaux à colonne vertébrale) qui possèdent quatre membres ou des structures en forme de pattes. Ils comprennent tous les amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères et on pense qu’ils ont évolué à partir de poissons à nageoires lobes au cours de la période dévonienne, il y a environ 400 millions d’années. Les premiers tétrapodes étaient aquatiques et adaptés à la vie aquatique, mais au fil du temps, de nouvelles espèces ont évolué, devenant plus terrestres et moins dépendantes des environnements aqueux pour se nourrir, se reproduire et survivre.

Dans une étude publiée dans la revue Avancées scientifiques, des chercheurs de l’Université de Bristol, de l’Université Pompeu Fabra de Barcelone et de l’University College London ont étudié les crânes de plus de 100 tétrapodes vivants et fossiles pour comprendre comment la disposition des os du crâne avait changé au cours de l’évolution de ce groupe important. Les scientifiques ont découvert que les crânes des tétrapodes contenaient beaucoup moins d’os que ceux des poissons, qu’ils soient éteints ou vivants, mais que ces os présentaient entre eux des connexions plus complexes que celles des crânes des poissons.

« Les crânes des tétrapodes ont généralement moins d’os crâniens que leurs ancêtres poissons, mais le simple fait de compter le nombre d’os manque de données importantes », a déclaré l’auteur principal de l’étude, James Rawson. « Nous avons utilisé une technique appelée analyse de réseau, dans laquelle la disposition des os du crâne (quels os se connectent à quels os) est enregistrée en plus du nombre d’os. »

« Traditionnellement, la recherche en anatomie a été principalement descriptive ou qualitative. L’analyse de réseau fournit un cadre mathématique solide pour quantifier les relations anatomiques entre les os : un type de données souvent négligées dans la plupart des études sur l’évolution morphologique », a expliqué le co-auteur de l’étude, le Dr Borja Esteve-Altava.

On pourrait s’attendre à ce qu’avoir moins d’os simplifie l’organisation du crâne, mais ce n’est pas ce que les chercheurs ont découvert. Ils ont conclu que, pour les tétrapodes, avoir moins d’os crâniens rendait en réalité l’organisation de leur crâne plus complexe.

« Cela peut paraître étrange, mais avoir moins d’os signifie que chacun de ces os doit se connecter à davantage de ses voisins, ce qui donne lieu à un arrangement plus complexe », a déclaré Rawson. « Les grenouilles et les salamandres modernes avaient les crânes les plus complexes de tous les animaux que nous avons étudiés. » Les crânes des premiers tétrapodes sont également devenus davantage regroupés en une seule unité, alors que leurs ancêtres poissons avaient des crânes constitués de plusieurs sections distinctes.

En examinant la variété de la disposition des os du crâne au fil du temps, les auteurs ont également découvert que l’origine des tétrapodes coïncidait avec une diminution de cette variété. « Nous avons été surpris de constater que ces modifications du crâne semblaient limiter l’évolution des tétrapodes, plutôt que de favoriser le rayonnement vers de nouveaux habitats terrestres », a déclaré le professeur Emily Rayfield, auteur principal de l’étude. « Nous pensons que l’évolution d’un cou, des événements d’extinction ou un goulot d’étranglement dans le développement du crâne peuvent en être responsables. »

« Nous constatons également une baisse similaire de la variabilité structurelle des os des membres chez les premiers tétrapodes, mais la chute des membres se produit 10 millions d’années plus tôt », a déclaré Rawson. « Il semble que différents facteurs affectaient l’évolution du crâne et des membres chez les premiers tétrapodes, et nous avons encore beaucoup à apprendre sur cette période cruciale de notre propre histoire évolutive. »

Les auteurs de l’étude concluent que l’évolution crânienne des tétrapodes se caractérise par une complexité croissante en termes de disposition osseuse mais une variété décroissante. Ils disent que, plutôt que de favoriser la diversification de la vie sur terre, ces changements dans l’anatomie du crâne ont en réalité limité l’évolution des tétrapodes pendant des millions d’années.

Crédit d’image : Science Photo Library / Alamy Stock Photo image ID (2G70HK2) Artiste original : Mark Garlick

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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur