Savoir ce que mangeaient les animaux éteints a longtemps été déterminé en analysant les isotopes du carbone enfermés dans les dents fossiles. Pendant deux décennies, une valeur isotopique clé dans ces équations a été supposée être la même pour tous les mammifères phytophages, mais de nouvelles recherches menées par Julia Tejada-Lara du Musée américain d'histoire naturelle et de l'Université Columbia, et publié dans la revue Actes de la Royal Society B , contredit cette hypothèse, révélant que la valeur change avec la taille du corps.

Déduire le régime alimentaire des vertébrés éteints dépend traditionnellement des données anatomiques d'une espèce, par exemple, la forme des dents, la hauteur et la quantité d'usure de l'émail des dents, et la configuration du crâne et de la mâchoire. Mais plus récemment, les chercheurs ont commencé à utiliser des analyses d'isotopes de carbone stables (δ13C) pour déterminer directement les aliments que les herbivores disparus mangeaient de leur vivant. Isotopes stables du carbone, qui se forment dans des proportions spécifiques à l'intérieur des plantes, sont conservés dans les tissus corporels des animaux qui mangent ces plantes. En prélevant des échantillons sur les os de l'animal, les dents, ongles de pied, ou autre matériel biologique, les paléontologues peuvent déterminer les types de plantes consommées par les animaux, comment différentes espèces ont pu répartir les ressources dans le même habitat, et même les précipitations globales ou d'autres caractéristiques environnementales.

« Les études sur les isotopes stables du carbone font désormais partie intégrante de nos boîtes à outils scientifiques, informer un large éventail de sujets paléontologiques et géologiques, des interactions prédateur-proie aux anciennes estimations des précipitations, " dit John Flynn, co-auteur de l'étude et conservateur Frick des mammifères fossiles de la division de paléontologie du musée. "L'application de nos nouvelles formules qui tiennent compte des effets de la taille corporelle est essentielle pour une compréhension plus précise de l'histoire de diverses espèces, écosystèmes, et les climats dans l'histoire de la Terre."

Comme un animal incorpore le carbone de son alimentation dans ses tissus corporels, un éventail de processus physiologiques affecte la quantité et les proportions d'absorption des isotopes du carbone. Sur la base d'études sur des vaches et d'autres grands ongulés, les scientifiques ont largement supposé que les tissus squelettiques de tous les mammifères herbivores sont "enrichis" d'environ 14 par mil (14 parties sur mille) en isotopes de carbone stables par rapport à la nourriture qu'ils mangent. Cette constante, appelée valeur d'enrichissement, est une partie essentielle de l'équation que les scientifiques utilisent pour les analyses géochimiques des régimes alimentaires des animaux. Mais Tejada-Lara, un étudiant diplômé au Musée et au Département des sciences de la Terre et de l'environnement à l'Université de Columbia, qui étudiait les paresseux, soupçonnait que quelque chose avait été négligé avec cette équation unique.

« En utilisant une valeur unique pour tous les mammifères herbivores, des petits singes aux éléphants géants, m'a semblé être une grande hypothèse, " dit Tejada-Lara, l'auteur principal de l'étude. "J'ai décidé d'examiner de plus près la valeur d'enrichissement des paresseux vivants et fossiles, car ils sont aberrants dans un certain nombre de traits par rapport aux mammifères herbivores dans leur ensemble."

En collaboration avec le zoo de Huachipa à Lima, Pérou, Tejada-Lara a échantillonné la nourriture et la poussière dentaire – collectées lors des soins dentaires vétérinaires de routine – de deux espèces de paresseux modernes :le paresseux à trois doigts (Bradypus variegatus) et le paresseux à deux doigts (Choloepus hoffmanni). Les paresseux analysés ont reçu une alimentation contrôlée et régulière dès leur plus jeune âge, donnant aux chercheurs la possibilité de mesurer directement la quantité d'isotope stable du carbone qu'ils ingèrent. Lorsque les chercheurs ont calculé la valeur d'enrichissement en isotopes du carbone sur la base d'échantillons prélevés sur les dents des paresseux, ils ont déterminé qu'il était de 10 par mil pour les paresseux à trois doigts et de 12 par mil pour les paresseux à deux doigts.

Ils ont ensuite mesuré la valeur d'enrichissement du paresseux terrestre géant éteint Mylodon darwinii, qui a vécu en Amérique du Sud jusqu'à environ 10, il y a 000 ans. En prélevant le crottin récupéré avec le fossile et les dents du spécimen, les chercheurs ont déterminé que le tissu dentaire était enrichi d'environ 15,5 par mil par rapport aux proportions du carbone alimentaire.

"C'est environ une variation de 5 par mil juste au sein d'un seul groupe de mammifères, " a déclaré Tejada-Lara. " Cela peut faire une grande différence dans l'interprétation des résultats de la recherche, y compris le potentiel de cette découverte pour fournir plus de précision sur la façon dont l'évolution du régime alimentaire dans notre propre lignée a évolué, parce que les primates comprennent des petites et des grandes espèces."

Les chercheurs ont combiné les données sur la paresse avec des valeurs d'enrichissement calculées pour une gamme d'autres mammifères herbivores avec des régimes alimentaires connus, des campagnols des prairies aux cochons en passant par les girafes, et a trouvé un schéma très clair :la valeur d'enrichissement augmente généralement avec la taille du corps. Ils ont constaté qu'à 9,1 par mil, la souris domestique (Mus musculus) avait la valeur la plus faible de celles mesurées, et le paresseux éteint Mylodon avait la plus grande valeur. Sur la base de cette étude, l'équipe de recherche a proposé de nouveaux modèles d'incorporation du carbone chez les mammifères herbivores, de la nourriture aux dents, pour le domaine scientifique à intégrer dans leurs études sur les animaux et les écosystèmes modernes et anciens.

L'étude a également révélé un schéma d'enrichissement différent selon la composition du tube digestif d'un animal, en particulier si l'animal est un fermenteur d'intestin antérieur ou d'intestin postérieur. Comme il s'avère, le paresseux géant Mylodon était un fermenteur de l'intestin antérieur produisant d'énormes quantités de méthane.