Ils pourraient avoir coexisté avec des dinosaures
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C’est un débat de longue date chez les scientifiques : quand sont donc apparues les caractéristiques clés qui définissent les placentaires (Placentalia) ? Cette classe intermédiaire très diversifiée de mammifères, dont l’Homme fait partie, se définit par l’accouchement des juvéniles (comme son nom l’indique) grâce à la présence d’un placenta — par contraste avec les marsupiaux et leurs larves (kangourous, wombats, koalas, etc.) ainsi que les monotrèmes et leurs œufs (échidnés, ornithorynque).
Mais s’est-elle développée avant ou après l’extinction de masse des dinosaures ? Pour le moment, aucun fossile définitif de cette infra-classe décelé n’a été daté avant cet événement capital du Crétacé-Paléogène (extinction K-Pg), il y a 66 millions d’années.
Grâce à une nouvelle approche statistique, des chercheurs des universités de Bristol (Angleterre) et de Fribourg (Suisse) semblent pourtant être parvenus à montrer que de premières formes de mammifères placentaires ont sûrement émergé durant le Crétacé… se mêlant ainsi aux dinosaures pendant une courte période. Leurs conclusions sont publiées dans la revue Current Biologyle 27 juin 2023.
Pour parvenir à ces résultats, les scientifiques ont « rassemblé des milliers de fossiles de mammifères placentaires », indiquent-ils dans un communiqué. Ils ont ensuite utilisé un modèle statistique approfondi dit de « pont bayésien brownien » (BBB).
Pour rappel, les « clades » sont des groupes d’êtres vivants rassemblant à la fois un ancêtre commun et tous ses descendants — il s’agit finalement des embranchements de l’arbre phylogénétique, qui retrace les liens de parenté entre les espèces en se basant sur des séquences d’ADN ou les protéines.
En s’appuyant sur les preuves fossiles et de la diversité moderne, la méthode utilisée par les chercheurs permet finalement d’estimer l’âge d’origine (et, le cas échéant, d’extinction) de ces clades.
Ces probabilités permettent de déterminer les modèles d’évolution sur des périodes où il n’y a aucune preuve tangible à se mettre sous la dent, comme c’est le cas pour les placentaires au-delà d’une certaine période. En effet, seul un petit nombre d’animaux atteignent le statut de fossile, tant des conditions particulières doivent être respectées pour qu’un organisme soit préservé.
Des mammifères placentaires aux côtés des dinosaures
Dans cette nouvelle étude et en cumulant les données liées à 380 familles de mammifères placentaires, les scientifiques ont donc obtenu « les schémas d’origine et d’extinction des différents groupes », explique Emily Carlisle, paléobiologiste de l’École des sciences de la Terre de l’université de Bristol et auteure principale. « Sur cette base, nous [pouvions] estimer quand les mammifères placentaires ont évolué. »
Les analyses suggèrent que la lignée des Placentalia remonte à plus loin qu’ils ne l’imaginaient auparavant — « juste après la limite Crétacé-Paléogène (K-Pg) ou plus tôt, pendant) la période du Crétacé », selon les précédentes interprétations des archives fossiles et des données de l' »horloge moléculaire » (cf. Un modèle statistique plus précis à l’avenir).
Elles permettent d’estimer que l’origine de 21,3 % des mammifères placentaires, y compris les groupes ayant donné naissance aux primates, aux chiens et aux chats (notamment) ainsi qu’aux Lagomorpha (lapins, lièvres), aurait pu remonter jusqu’au Crétacé, soit aux temps des dinosaures.
Le modèle de « pont bayésien brownien » ici employé montre aussi que ce n’est qu’après l’impact de l’astéroïde que des lignées plus modernes de placentaires ont commencé à émerger. Il est ainsi possible que les conditions de leur diversification aient été meilleures (et moins concurrentielles) après l’extinction des dinosaures — et d’environ 76 % de toutes les espèces qui peuplaient la planète.
Des données auparavant obtenues grâce à la méthode de l' »horloge moléculaire » (ou « horloge de l’évolution »), suggéraient déjà que les mammifères placentaires avaient des racines particulièrement anciennes.
Cet autre modèle statique de l' »horloge moléculaire », sorte de machine à remonter le temps, permet (de façon très simplifiée) de « rembobiner » les changements génétiques (mutations) qui se produisent régulièrement au fil du temps.⋙
Elle permet ainsi d’estimer de façon théorique des âges absolus de divergence entre les espèces. De la même façon, les paléo-généticiens s’en servent pour dater des évènements évolutifs que le registre fossile ne permet pas de documenter, car faible voire inexistant.
Mais les auteurs de l’étude indiquent que leur récente technique est plus précise encore, « pour déterminer les voies d’évolution des espèces », que ces fameuses données moléculaires ou que l’utilisation d’enregistrements fossiles. Et ce, en particulier lorsque ces derniers viennent à manquer. Ils espèrent désormais que le modèle qu’ils ont développé sera employé pour d’autres études.
Summary
The timing of the placental mammal radiation has been the focus of debate over the efficacy of competing methods for establishing evolutionary timescales. Molecular clock analyses estimate that placental mammals originated before the Cretaceous-Paleogene (K-Pg) mass extinction, anywhere from the Late Cretaceous to the Jurassic. However, the absence of definitive fossils of placentals before the K-Pg boundary is compatible with a post-Cretaceous origin. Nevertheless, lineage divergence must occur before it can be manifest phenotypically in descendent lineages. This, combined with the non-uniformity of the rock and fossil records, requires the fossil record to be interpreted rather than read literally. To achieve this, we introduce an extended Bayesian Brownian bridge model that estimates the age of origination and, where applicable, extinction through a probabilistic interpretation of the fossil record. The model estimates the origination of placentals in the Late Cretaceous, with ordinal crown groups originating at or after the K-Pg boundary. The results reduce the plausible interval for placental mammal origination to the younger range of molecular clock estimates. Our findings support both the Long Fuse and Soft Explosive models of placental mammal diversification, indicating that the placentals originated shortly prior to the K-Pg mass extinction. The origination of many modern mammal lineages overlapped with and followed the K-Pg mass extinction.
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