Les mammifères sont uniques à bien des égards. Nous sommes au sang chaud et agiles par rapport à nos parents reptiliens, mais il y a encore une autre différence. Les chercheurs Stephanie Pierce et Katrina Jones de l'Université Harvard suggèrent que Les mammifères sont uniques d'une autre manière : la composition de notre colonne vertébrale. La recherche a été publiée dans la revue Science .
Selon Pierce, la colonne vertébrale des mammifères est essentiellement comme une série de perles sur une ficelle, et chaque perle représente un seul os, une vertèbre. « Chez la plupart des animaux à quatre pattes, comme les lézards, les vertèbres ont la même apparence et fonctionnent de la même manière », explique le chercheur.
Cependant, les épines des mammifères sont différentes. Différentes sections ou régions de la colonne vertébrale, telles que le cou, la poitrine et le bas du dos, prennent des formes très différentes. Ils fonctionnent séparément et peuvent donc être adaptés à différentes formes de vie, comme courir, voler, creuser ou grimper.
Mammifères : colonnes spécialisées
Alors que les épines des mammifères sont spécialisées, les régions sous-jacentes étaient considérées comme anciennes et remontaient aux premiers animaux terrestres. On croyait que les mammifères tiraient pleinement parti des plans anatomiques existants. Cependant, la nouvelle étude remet en question cette idée en examinant les archives fossiles.
"Il n'y a aucun animal vivant aujourd'hui qui enregistre la transition d'un ancêtre" semblable à un lézard " à un mammifère.", dit Jones. Pour ce faire, dit-il, vous devez plonger dans les archives fossiles et examiner les précurseurs éteints des mammifères, les synapsides non mammifères. Les synapsides non mammifères sont la clé pour comprendre l'origine des caractéristiques spécifiques des mammifères, y compris la colonne vertébrale.
Source : Harvard University Museum of Comparative Zoology.
Reconstitution de Édaphosaurus, un ancêtre mammifère primitif; ses longues épines forment une bougie sur son dos.
Mais étudier les fossiles n'est pas facile. Jones dit à cet égard que les fossiles sont rares et que trouver des animaux éteints avec plus de 25 vertèbres à leur place est incroyablement rare. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont rassemblé des collections de musées du monde entier pour étudier les fossiles d'animaux les mieux conservés qui vivaient il y a environ 320 millions d'années.
Un changement précoce dans la colonne vertébrale des mammifères a été une première étape importante dans leur évolution. Avec le temps, des changements dans la colonne vertébrale ont permis aux mammifères de se développer pour devenir la myriade d'espèces que nous connaissons aujourd'hui.
Évolution de la colonne vertébrale chez les mammifères
L'équipe de recherche a examiné les épines dorsales fossiles, ainsi que plus de 1 000 vertèbres d'animaux vivants, notamment des souris, des alligators, des lézards et des 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 tout au long de l'évolution, comme on l'a supposé, nous nous attendrions à voir les mêmes régions dans les synapsides non mammifères que nous voyons aujourd'hui chez les mammifères", dit Pierce. Mais cela ne semble pas être le cas.
Lorsque les chercheurs ont comparé la position et la forme des vertèbres, ils ont trouvé quelque chose de surprenant. La colonne vertébrale avait gagné de nouvelles régions au cours de l'évolution des mammifères. Les premières synapsides non mammifères avaient moins de régions que les mammifères vivants.
Il y a environ 250 millions d'années, une nouvelle région s'est développée près des épaules et des pattes avant. Des changements spectaculaires ont également commencé à apparaître dans les membres antérieurs des animaux connus sous le nom de peptides non mammifères.
Les scientifiques pensent que ces événements simultanés se sont probablement produits en conjonction avec des changements dans la façon dont les créatures marchaient et couraient.
Les chercheurs croient que il y a une sorte de conversation croisée au cours du développement entre les tissus qui composent les vertèbres et l'omoplate. Ils croient également que cette interaction a entraîné l'ajout d'une région près de l'épaule alors que les membres antérieurs de nos ancêtres ont évolué pour acquérir de nouvelles formes et fonctions.
Plus tard, une région a émergé près du bassin. Selon les chercheurs, c'est cette dernière région, la région lombaire sans frontières, qui semble pouvoir s'adapter le mieux aux différents environnements.
La dernière étape de la construction de la colonne vertébrale des mammifères pourrait être liée à des changements dans les gènes Hox, important pour les régions de la colonne vertébrale au début de leur développement.
En ce sens, les chercheurs ont pu établir des liens entre les changements dans les squelettes animaux et les idées éteintes de la biologie et de la génétique du développement modernes. "Cette approche combinée nous aide à comprendre ce qui fait d'un mammifère un mammifère", conclut Jones.