Illustration montrant un parent mammifère précoce, Thrinaxodon, qui faisait partie du premier groupe à avoir une quatrième section supplémentaire de leur colonne vertébrale. Crédit :avril Neander
Les mammifères sont uniques à bien des égards. Nous sommes au sang chaud et agiles en comparaison avec nos parents reptiliens.
Mais une nouvelle étude, financé par la National Science Foundation (NSF) et dirigé par les chercheurs de l'Université Harvard Stephanie Pierce et Katrina Jones, suggère que nous sommes uniques d'une autre manière :la composition de nos colonnes vertébrales. Les chercheurs décrivent leur découverte dans un article publié cette semaine dans la revue Science .
"La colonne vertébrale est essentiellement comme une série de perles sur une ficelle, avec chaque perle représentant un seul os-une vertèbre, " dit Pierce, conservateur de paléontologie des vertébrés à Harvard. « Chez la plupart des animaux à quatre pattes, comme les lézards, les vertèbres ont toutes la même apparence et fonctionnent de la même manière.
"Mais les épines dorsales des mammifères sont différentes. Les différentes sections ou régions de la colonne vertébrale, comme le cou, le thorax et le bas du dos—prennent des formes très différentes. Ils fonctionnent séparément et peuvent donc s'adapter à différents modes de vie, comme courir, en volant, creuser et grimper."
Alors que les épines dorsales des mammifères sont spécialisées, les régions qui les sous-tendaient étaient censées être anciennes, remontant aux premiers animaux terrestres.
Les mammifères ont tiré le meilleur parti du schéma anatomique existant, c'est du moins ce que croyaient les scientifiques. Cependant, la nouvelle étude remet en question cette idée en examinant les archives fossiles.
Édaphosaurus, un parent des premiers mammifères qui a vécu il y a environ 300 millions d'années, qui avait une épine dorsale plus primitive avec seulement trois régions différentes. Crédit :Field Museum
"Il n'y a pas d'animaux vivants aujourd'hui qui enregistrent la transition d'un ancêtre "semblable à un lézard" à un mammifère, " dit Jones, auteur principal de l'étude. "Pour faire ça, nous devons plonger dans les archives fossiles et regarder les précurseurs éteints des mammifères, les synapsides non mammifères."
Ces ancêtres anciens détiennent la clé pour comprendre l'origine des caractéristiques spécifiques aux mammifères, y compris la colonne vertébrale.
Mais étudier les fossiles n'est pas facile. "Les fossiles sont rares et trouver des animaux éteints avec plus de 25 vertèbres en place est incroyablement rare, ", a déclaré Jones.
Pour s'attaquer à ce problème, les chercheurs ont passé au peigne fin les collections des musées du monde entier pour étudier les fossiles d'animaux les mieux conservés qui ont vécu il y a quelque 320 millions d'années.
"En regardant dans le passé antique, un changement précoce dans la colonne vertébrale des mammifères a été une première étape importante dans leur évolution, " a déclaré Dena Smith, un directeur de programme à la Division des sciences de la Terre de la NSF, qui a financé la recherche. "Les changements dans la colonne vertébrale au fil du temps ont permis aux mammifères de se développer pour devenir la myriade d'espèces que nous connaissons aujourd'hui."
Squelettes d'un chien et d'un chat modernes - notez les régions avec différentes formes d'os qui composent la colonne vertébrale. Crédit :Field Museum
Pierce et Jones, avec le co-auteur Ken Angielczyk du Field Museum de Chicago, examiné des dizaines d'épines fossiles, ainsi que plus de 1, 000 vertèbres d'animaux vivants, y compris les souris, alligators, lézards et amphibiens.
Ils voulaient savoir si les régions vertébrales des mammifères étaient aussi anciennes qu'on le pensait auparavant, ou si les mammifères faisaient quelque chose d'unique.
« Si les régions vertébrales étaient restées inchangées au cours de l'évolution, comme supposé, nous nous attendrions à voir les mêmes régions dans les synapsides non-mammifères que nous voyons chez les mammifères aujourd'hui, " dit Pierce.
