Un ancien, le reptile marin ressemblant à un dauphin ressemble à son parent éloigné plus qu'en apparence, selon une équipe internationale de chercheurs qui comprend des scientifiques de l'Université d'État de Caroline du Nord et de l'Université suédoise de Lund. Analyse moléculaire et microstructurale d'un Stenopterygius ichtyosaure du Jurassique (il y a 180 millions d'années) révèle que ces animaux étaient très probablement à sang chaud, avaient de la graisse isolante et utilisaient leur coloration comme camouflage des prédateurs.

"Les ichtyosaures sont intéressants car ils ont de nombreux traits en commun avec les dauphins, mais ne sont pas du tout étroitement liés à ces mammifères marins, " déclare Mary Schweitzer, co-auteur de la recherche, professeur de sciences biologiques à l'État de Caroline du Nord avec une nomination conjointe au Musée des sciences naturelles de Caroline du Nord et professeur invité à l'Université de Lund. "Nous ne sommes pas non plus sûrs de leur biologie. Ils ont de nombreuses caractéristiques en commun avec les reptiles marins vivants comme les tortues marines, mais nous savons d'après les archives fossiles qu'elles ont donné naissance vivante, qui est associé au sang chaud. Cette étude révèle certains de ces mystères biologiques. »

Johan Lindgren, professeur agrégé à l'université suédoise de Lund et auteur principal d'un article décrivant le travail, a réuni une équipe internationale pour analyser un fossile de Stenopterygius vieux d'environ 180 millions d'années provenant de la carrière Holzmaden en Allemagne.

"Le contour du corps et les restes des organes internes sont clairement visibles, " dit Lindgren. " Remarquablement, le fossile est si bien conservé qu'il est possible d'observer des couches cellulaires individuelles à l'intérieur de sa peau."

Les chercheurs ont identifié des microstructures de type cellulaire qui retenaient les organites pigmentaires dans la peau du fossile, ainsi que des traces d'un organe interne que l'on pense être le foie. Ils ont également observé du matériel chimiquement compatible avec de la graisse de vertébré, que l'on ne trouve que chez les animaux capables de maintenir leur température corporelle indépendamment des conditions ambiantes.

Lindgren a envoyé des échantillons du fossile à des collègues internationaux, dont Schweitzer. L'équipe a utilisé diverses techniques analytiques à haute résolution, y compris la spectrométrie de masse à ions secondaires à temps de vol (ToF SIMS), spectrométrie de masse à ions secondaires à l'échelle nanométrique (NanoSIMS), pyrolyse-chromatographie en phase gazeuse/spectrométrie de masse, ainsi que l'analyse immunohistologique et diverses techniques microscopiques.

Schweitzer et l'assistante de recherche de l'État de Caroline du Nord, Wenxia Zheng, ont extrait les tissus mous des échantillons et effectué plusieurs, analyses immunohistochimiques à haute résolution. "Nous avons développé un panel d'anticorps que nous avons appliqué à tous les échantillons, et vu la liaison différentielle, ce qui signifie les anticorps pour une protéine particulière - comme la kératine ou l'hémoglobine - uniquement liés à des zones particulières, " Schweitzer dit. "Cela démontre la spécificité de ces anticorps et est une preuve solide que différentes protéines persistent dans différents tissus. Vous ne vous attendriez pas à trouver de la kératine dans le foie, par exemple, mais vous vous attendriez à de l'hémoglobine. Et c'est ce que nous avons vu dans les réponses de ces échantillons à différents anticorps et autres outils chimiques."

Le laboratoire de Lindgren a également trouvé des preuves chimiques de graisse sous-cutanée. "C'est le premier direct, preuve chimique de sang chaud chez un ichtyosaure, parce que la graisse est une caractéristique des animaux à sang chaud, " dit Schweitzer.

Pris ensemble, les découvertes des chercheurs indiquent que le Stenopterygius avait une peau semblable à celle d'une baleine, et une coloration similaire à celle de nombreux animaux marins vivants - foncé en haut et plus clair en bas - qui fournirait un camouflage contre les prédateurs, comme les ptérosaures d'en haut, ou pliosaures d'en bas.

"A la fois morphologiquement et chimiquement, nous avons découvert que bien que Stenopterygius soit vaguement considéré comme des « reptiles », ' ils ont perdu la peau écailleuse associée à ces animaux, tout comme la tortue luth moderne, " dit Schweitzer. " Perdre les écailles réduit la traînée et augmente la maniabilité sous l'eau.

"La préservation de cet animal est inhabituelle, surtout pour un environnement marin - mais alors, la formation Holzmaden est connue pour sa préservation exceptionnelle. Ce spécimen nous a donné plus de preuves que ces tissus et molécules peuvent se conserver pendant des périodes extrêmement longues, et que l'analyse des tissus mous peut faire la lumière sur les modèles évolutifs, des relations, et comment les animaux anciens fonctionnaient dans leur environnement.

« Nos résultats étaient reproductibles et cohérents dans tous les laboratoires. Ce travail montre vraiment ce que nous sommes capables de découvrir lorsque nous effectuons une analyse multidisciplinaire, étude multi-institutionnelle d'un spécimen exceptionnel."