Des chercheurs découvrent une ouvrière de la fourmi infernale Ceratomyrmex ellenbergeri en train de saisir une nymphe de Caputoraptor elegans (Alienoptera) conservée dans de l'ambre datée d'environ 99 Ma. Crédit :NJIT, Académie chinoise des sciences et Université de Rennes, La France
Dans les résultats publiés le 6 août dans le journal Biologie actuelle , chercheurs du New Jersey Institute of Technology (NJIT), L'Académie chinoise des sciences et l'Université de Rennes en France ont dévoilé un superbe fossile de 99 millions d'années préservant parfaitement un énigmatique prédateur d'insectes de la période du Crétacé - une "fourmi de l'enfer" (haidomyrmecine) - alors qu'il embrassait sa dernière victime sans méfiance, un parent éteint du cafard connu sous le nom de Caputoraptor elegans.
L'antique rencontre, enfermé dans de l'ambre récupéré du Myanmar, offre un aperçu détaillé d'une espèce de fourmi préhistorique nouvellement identifiée Ceratomyrmex ellenbergeri, et présente certaines des premières preuves directes montrant comment elle et d'autres fourmis de l'enfer ont autrefois utilisé leurs caractéristiques de tueur - claquant leur bizarre, mais mortel, mandibules en forme de faux dans un mouvement vertical pour épingler les proies contre leurs appendices en forme de corne.
Les chercheurs disent que le fossile rare démontrant le mode d'alimentation de la fourmi infernale offre une explication évolutive possible de sa morphologie inhabituelle et met en évidence une différence clé entre certains des premiers parents des fourmis et leurs homologues modernes, qui aujourd'hui présentent uniformément des pièces buccales qui saisissent en se déplaçant ensemble latéralement. La lignée des fourmis de l'enfer, avec leurs traits prédateurs frappants, sont soupçonnés d'avoir disparu avec de nombreux autres groupes de fourmis au cours des périodes de changement écologique autour de l'événement d'extinction du Crétacé-Paléogène il y a 65 millions d'années.
"Le comportement fossilisé est extrêmement rare, la prédation en particulier. En tant que paléontologues, nous spéculons sur la fonction des anciennes adaptations en utilisant les preuves disponibles, mais voir un prédateur éteint pris en flagrant délit de capture de sa proie est inestimable, " a déclaré Phillip Barden, professeur adjoint au département des sciences biologiques du NJIT et auteur principal de l'étude. "Cette prédation fossilisée confirme notre hypothèse sur le fonctionnement des pièces buccales des fourmis de l'enfer... La seule façon pour les proies d'être capturées dans un tel arrangement est que les pièces buccales des fourmis se déplacent de haut en bas dans une direction différente de celle de toutes les fourmis vivantes et presque toutes insectes."
"Depuis que la première fourmi de l'enfer a été déterrée il y a environ cent ans, c'est un mystère de savoir pourquoi ces animaux éteints sont si distincts des fourmis que nous avons aujourd'hui, " Barden a ajouté. " Ce fossile révèle le mécanisme derrière ce que nous pourrions appeler une " expérience évolutive, ' et bien que nous voyions de nombreuses expériences de ce type dans les archives fossiles, nous n'avons souvent pas une image claire de la voie évolutive qui y a conduit."
Phylogénie et homologie céphalique des fourmis infernales et des lignées modernes. Crédit :NJIT, Académie chinoise des sciences et Université de Rennes, La France
Conduire la diversité des fourmis infernales et de leur couvre-chef
L'équipe de Barden suggère que les adaptations pour la capture de proies expliquent probablement la riche diversité de mandibules et de cornes observées chez les 16 espèces de fourmis infernales identifiées à ce jour. Certains taxons à mains nues, des cornes allongées telles que le Ceratomyrmex attrapaient apparemment des proies à l'extérieur, tandis que d'autres fourmis de l'enfer telles que Linguamyrmex vladi, ou "Vlad l'Empaleur" découvert par Barden et ses collègues en 2017, On pensait qu'il avait utilisé une corne renforcée de métal sur la tête pour empaler ses proies, un trait potentiellement utilisé pour se nourrir du liquide interne (hémolymphe) des insectes.
Barden dit que les premiers ancêtres des fourmis de l'enfer auraient d'abord acquis la capacité de déplacer leurs pièces buccales verticalement. Cette, à son tour, intégrerait fonctionnellement les pièces buccales et la tête d'une manière unique à cette lignée éteinte.
"L'intégration est une puissante force de mise en forme en biologie évolutive... lorsque des parties anatomiques fonctionnent ensemble pour la première fois, cela ouvre de nouvelles trajectoires évolutives à mesure que les deux caractéristiques évoluent de concert, " expliqua Barden. " Les conséquences de cette innovation dans le mouvement des pièces buccales avec les fourmis de l'enfer sont remarquables. Bien qu'aucune fourmi moderne n'ait de cornes d'aucune sorte, certaines espèces de fourmis de l'enfer possèdent des cornes recouvertes de dents dentelées, et d'autres comme Vlad sont soupçonnés d'avoir renforcé sa corne avec du métal pour empêcher sa propre morsure de s'empaler."
Pour aller plus loin, les chercheurs ont comparé la morphologie de la tête et des pièces buccales de Ceratomyrmex et de plusieurs autres espèces de fourmis infernales (telles que la tête, taille de la corne et de la mandibule) avec des ensembles de données similaires d'espèces de fourmis vivantes et fossiles. L'équipe a également mené une analyse phylogénétique pour reconstruire les relations évolutives entre les fourmis du Crétacé et les fourmis modernes. The team's analyses confirmed that hell ants belong to one of the earliest branches of the ant evolutionary tree and are each other's closest relatives. De plus, the relationship between mandible and head morphology is unique in hell ants compared to living lineages as a result of their specialized prey-capture behavior. The analyses also demonstrated that elongated horns evolved twice in hell ants.
While the fossil has finally provided Barden's lab with firmer answers as to how this long-lost class of ant predators functioned and found success for nearly 20 million years, questions persist such as what led these and other lineages to go extinct while modern ants flourished into the ubiquitous insects we know today. Barden's team is now seeking to describe species from new fossil deposits to learn more about how extinction impacts groups differentially.
"Over 99% of all species that have ever lived have gone extinct, " said Barden. "As our planet undergoes its sixth mass extinction event, it's important that we work to understand extinct diversity and what might allow certain lineages to persist while others drop out. I think fossil insects are a reminder that even something as ubiquitous and familiar as ants have undergone extinction."
