Restauration de la vie de Lystrosaurus en état de torpeur. Crédit :Crystal Shin
L'hibernation est une caractéristique familière sur Terre aujourd'hui. De nombreux animaux, en particulier ceux qui vivent à proximité ou dans les régions polaires, hibernent pour traverser les durs mois d'hiver lorsque la nourriture est rare, les températures chutent et les jours sont sombres.
Selon de nouvelles recherches, ce type d'adaptation a une longue histoire. Dans un article publié le 27 août dans la revue Biologie des communications , des scientifiques de l'Université de Washington et de son Burke Museum of Natural History and Culture rapportent des preuves d'un état semblable à l'hibernation chez un animal qui vivait en Antarctique pendant le Trias inférieur, il y a 250 millions d'années.
La créature, un membre du genre Lystrosaurus, était un parent éloigné des mammifères. L'Antarctique à l'époque de Lystrosaurus se trouvait en grande partie dans le cercle antarctique, comme aujourd'hui, et connu des périodes prolongées sans soleil chaque hiver.
Les fossiles sont la plus ancienne preuve d'un état semblable à l'hibernation chez un animal vertébré, et indique que la torpeur - un terme général pour l'hibernation et les états similaires dans lesquels les animaux abaissent temporairement leur taux métabolique pour traverser une saison difficile - est apparue chez les vertébrés avant même que les mammifères et les dinosaures n'évoluent.
"Les animaux qui vivent aux pôles ou à proximité ont toujours dû faire face aux environnements les plus extrêmes qui y sont présents, " a déclaré l'auteur principal Megan Whitney, un chercheur postdoctoral à l'Université Harvard qui a mené cette étude en tant que doctorant en biologie de l'UW. "Ces résultats préliminaires indiquent que l'entrée dans un état semblable à l'hibernation n'est pas un type d'adaptation relativement nouveau. C'est un ancien."
Lystrosaurus a vécu pendant une période dynamique de l'histoire de notre planète, survenant juste avant la plus grande extinction de masse de la Terre à la fin de la période permienne - qui a anéanti environ 70% des espèces de vertébrés sur terre - et y survit d'une manière ou d'une autre. Le gros, les butineuses à quatre pattes ont vécu encore 5 millions d'années dans la période triasique suivante et se sont propagées à travers des pans du continent alors unique de la Terre, Pangée, qui comprenait ce qui est maintenant l'Antarctique.
Cette section mince de la défense fossilisée d'un Lystrosaurus antarctique montre des couches de dentine déposées en anneaux de croissance. La défense a poussé vers l'intérieur, avec les couches les plus anciennes au bord et les couches les plus jeunes près du centre, où aurait été la cavité pulpaire. En haut à droite se trouve une vue rapprochée des couches, avec une barre blanche mettant en évidence une zone indiquant un état de type hibernation. La barre d'échelle est de 1 millimètre. Crédit :Megan Whitney/Christian Sidor
"Le fait que Lystrosaurus ait survécu à l'extinction massive de la fin du Permien et ait eu une aire de répartition aussi large au début du Trias en a fait un groupe d'animaux très bien étudié pour comprendre la survie et l'adaptation, " a déclaré le co-auteur Christian Sidor, professeur de biologie à l'UW et conservateur de paléontologie des vertébrés au Burke Museum.
Les paléontologues trouvent aujourd'hui des fossiles de Lystrosaurus en Inde, Chine, Russie, parties de l'Afrique et de l'Antarctique. Ces accroupis, trapu, créatures - la plupart étaient à peu près de la taille d'un cochon, mais certains ont grandi de 6 à 8 pieds de long - n'avaient pas de dents mais portaient une paire de défenses dans la mâchoire supérieure, qu'ils utilisaient probablement pour se nourrir parmi la végétation au sol et creuser pour les racines et les tubercules, selon Whitney.
Ces défenses ont rendu possible l'étude de Whitney et Sidor. Comme les éléphants, Les défenses de Lystrosaurus ont grandi continuellement tout au long de leur vie. Les coupes transversales de défenses fossilisées peuvent contenir des informations d'histoire de vie sur le métabolisme, la croissance et le stress ou la tension. Whitney et Sidor ont comparé des coupes transversales de défenses de six Lystrosaurus antarctiques à des coupes transversales de quatre Lystrosaurus d'Afrique du Sud.
Une carte de la Pangée au début du Trias, montrant les emplacements des populations de Lystrosaurus antarctique (bleu) et sud-africain (orange) comparés dans cette étude. Crédit :Megan Whitney/Christian Sidor
De retour dans le Trias, les sites de collecte en Antarctique se trouvaient à environ 72 degrés de latitude sud, bien dans le cercle antarctique, à 66,3 degrés sud. Les sites de collecte en Afrique du Sud se trouvaient à plus de 550 milles au nord pendant le Trias à 58-61 degrés de latitude sud, loin du cercle antarctique.
Les défenses des deux régions ont montré des modèles de croissance similaires, avec des couches de dentine déposées en cercles concentriques comme les cernes des arbres. Mais les fossiles de l'Antarctique abritaient une caractéristique supplémentaire qui était rare ou absente dans les défenses plus au nord :rapprochées, anneaux épais, qui indiquent probablement des périodes de moindre dépôt en raison d'un stress prolongé, selon les chercheurs.
"L'analogue le plus proche que nous pouvons trouver aux" marques de stress "que nous avons observées dans les défenses de Lystrosaurus antarctique sont des marques de stress dans les dents associées à l'hibernation chez certains animaux modernes, " dit Whitney.
Dans cette image de la section mince d'une défense fossilisée d'un Lystrosaurus sud-africain, les pointes de flèches noires montrent des couches de dentine déposées en couches de croissance, sans aucun signe d'un état semblable à l'hibernation. La barre d'échelle est de 0,1 millimètres. Crédit :Megan Whitney/Christian Sidor
Les chercheurs ne peuvent pas conclure avec certitude que Lystrosaurus a subi une véritable hibernation, ce qui est un réduction du métabolisme pendant des semaines, température corporelle et activité. Le stress pourrait avoir été causé par une autre forme de torpeur semblable à l'hibernation, comme une réduction à plus court terme du métabolisme, selon Sidor.
Lystrosaurus en Antarctique avait probablement besoin d'une forme d'adaptation semblable à l'hibernation pour faire face à la vie près du pôle Sud, dit Whitney. Bien que la Terre était beaucoup plus chaude pendant le Trias qu'aujourd'hui - et que certaines parties de l'Antarctique étaient peut-être boisées - les plantes et les animaux sous le cercle antarctique subiraient toujours des variations annuelles extrêmes de la quantité de lumière du jour, avec le soleil absent pendant de longues périodes en hiver.
De nombreux autres vertébrés anciens des hautes latitudes peuvent également avoir utilisé la torpeur, y compris l'hibernation, faire face aux rigueurs de l'hiver, dit Whitney. Mais de nombreux animaux éteints célèbres, y compris les dinosaures qui ont évolué et se sont propagés après la disparition de Lystrosaurus, ne pas avoir de dents qui poussent continuellement.
"Pour voir les signes spécifiques de stress et de tension provoqués par l'hibernation, il faut regarder quelque chose qui peut se fossiliser et grandit continuellement pendant la vie de l'animal, " dit Sidor. " Beaucoup d'animaux n'ont pas ça, mais heureusement Lystrosaurus l'a fait."
Si l'analyse d'autres fossiles de Lystrosaurus antarctiques et sud-africains confirme cette découverte, cela peut aussi régler un autre débat sur ces anciens, animaux copieux.
"Les animaux à sang froid arrêtent souvent complètement leur métabolisme pendant une saison difficile, mais de nombreux animaux endothermiques ou « à sang chaud » qui hibernent réactivent fréquemment leur métabolisme pendant la période d'hibernation, " a déclaré Whitney. " Ce que nous avons observé dans les défenses de Lystrosaurus antarctique correspond à un schéma de petits " événements de réactivation " métabolique pendant une période de stress, ce qui ressemble le plus à ce que nous voyons aujourd'hui chez les hibernateurs à sang chaud."
Si c'est le cas, ce cousin éloigné des mammifères n'est pas seulement un exemple d'une créature chaleureuse. C'est aussi un rappel que de nombreuses caractéristiques de la vie d'aujourd'hui peuvent avoir existé pendant des centaines de millions d'années avant que les humains n'évoluent pour les observer.
