Reconstruction de la vie du dicynodonte Dicynodon. Mis à part les défenses de la mâchoire supérieure, la plupart des dicynodontes possédaient un bec en forme de tortue qu’ils utilisaient pour mâcher leur nourriture. Image de Marlene Hill Donnelly. Crédit : Marlene Hill Donnelly
Une grande variété d’animaux ont des défenses, des éléphants et des morses aux créatures ressemblant à des cobayes de cinq livres appelées hyrax. Mais une chose que les animaux à défenses ont en commun, c’est qu’ils sont tous des mammifères – il n’y a pas de poissons, de reptiles ou d’oiseaux connus avec des défenses. Dans une nouvelle étude en Actes de la Royal Society B, les paléontologues ont fait remonter les premières défenses à d’anciens mammifères apparentés qui vivaient avant les dinosaures, et pour ce faire, ils ont dû définir ce qui fait d’une défense une défense en premier lieu.
“Les défenses sont cette anatomie très célèbre, mais jusqu’à ce que je commence à travailler sur cette étude, je n’ai jamais vraiment pensé à la façon dont les défenses sont limitées aux mammifères”, explique Megan Whitney, chercheuse à l’Université Harvard et auteure principale de l’étude.
«Nous avons pu montrer que les premières défenses appartenaient à des animaux antérieurs aux mammifères modernes, appelés dicynodontes», explique Ken Angielczyk, conservateur au Field Museum de Chicago et auteur de l’article. “Ce sont des animaux très étranges.”
Côté gauche du crâne du dicynodonte Dolichuranus (NMT RB554) de Tanzanie. La grande défense est visible en bas à gauche du spécimen. Crédit : Ken Angielczyk
Les dicynodontes vivaient pour la plupart avant l’époque des dinosaures, il y a environ 270 à 201 millions d’années, et ils allaient de la taille d’un rat à celle d’un éléphant. Les mammifères modernes sont leurs plus proches parents vivants, mais ils avaient l’air plus reptiliens, avec des becs de tortue. Et depuis leur découverte il y a 176 ans, l’une de leurs caractéristiques déterminantes est la paire de défenses saillantes dans leurs mâchoires supérieures. Le nom dicynodont signifie même « deux canines ».
Les chercheurs ont eu l’idée d’étudier l’origine des défenses lors d’une pause déjeuner lors d’une fouille paléontologique. « Nous étions assis sur le terrain en Zambie et il y avait des dents de dicynodonte partout », se souvient Whitney. “Je me souviens que Ken les avait ramassés et lui avait demandé pourquoi on les appelait des défenses, parce qu’elles avaient des caractéristiques que les défenses n’ont pas.”
Angielczyk avait fait une distinction cruciale : toutes les dents saillantes ne sont pas techniquement des défenses, et la composition et les schémas de croissance des dents nous indiquent si elles comptent. “Pour cet article, nous avons dû définir une défense, car c’est un terme étonnamment ambigu”, explique Whitney. Les chercheurs ont décidé que pour qu’une dent soit une défense, elle doit s’étendre au-delà de la bouche, elle doit continuer à pousser tout au long de la vie de l’animal, et contrairement à la plupart des dents de mammifères (y compris les nôtres), les surfaces des défenses sont plutôt constituées de dentine. que l’émail dur.
Des fragments de défense isolés trouvés en Zambie par des équipes de terrain en 2018. Crédit : Ken Angielczyk
Sous ces paramètres, les éléphants, les morses, les phacochères et les damans ont tous des défenses. Cependant, les autres grandes dents du règne animal ne font pas l’affaire. Par exemple, les dents de rongeur, même si elles dépassent parfois et poussent constamment, ont une bande d’émail sur le devant de la dent, elles ne comptent donc pas.
Certaines des défenses de dicynodontes que l’équipe a observées en Zambie ne semblaient pas non plus correspondre à la définition d’une défense – elles étaient recouvertes d’émail au lieu de dentine.
La composition différente des dents et des défenses donne également aux scientifiques un aperçu de la vie d’un animal. « Les dents recouvertes d’émail représentent une stratégie d’évolution différente de celle des défenses recouvertes de dentine, c’est un compromis », explique Whitney. Les dents en émail sont plus résistantes que la dentine, mais en raison de la géométrie de la croissance des dents dans la mâchoire, si vous voulez des dents qui continuent de pousser tout au long de votre vie, vous ne pouvez pas avoir un revêtement d’émail complet.
Les animaux comme les humains ont fait un investissement évolutif dans des dents durables mais difficiles à réparer – une fois que nos dents adultes poussent, nous n’avons pas de chance si elles se cassent. Les défenses sont moins durables que nos dents recouvertes d’émail, mais elles poussent continuellement, même si elles sont endommagées. C’est comme le compromis consistant à obtenir une voiture très fiable mais très difficile à réparer lorsqu’elle a des problèmes, par rapport à conduire un batteur qui a besoin de réparations fréquentes mais qui est un modèle bon marché et facile à réparer pour tout mécanicien.
Les différents types de dents que les animaux ont évolués peuvent renseigner les scientifiques sur les pressions auxquelles ces animaux ont été confrontés et qui auraient pu produire ces dents. Les animaux avec des défenses pourraient les utiliser pour se battre ou pour s’enraciner dans le sol, les exposant à de petites blessures qui seraient risquées pour les dents en émail qui ne poussent pas continuellement.
Pour étudier si les défenses des dicynodontes étaient vraiment des défenses, les chercheurs ont découpé des tranches fines comme du papier dans les dents fossilisées de 19 spécimens de dicynodontes, représentant dix espèces différentes, et ont examiné leur structure au microscope. Ils ont également utilisé des tomodensitogrammes pour examiner comment les dents étaient attachées au crâne et si leurs racines montraient des signes de croissance continue. Les scientifiques ont découvert que certaines dents de dicynodontes sont en effet des défenses, tandis que d’autres, en particulier celles de certaines des espèces les plus anciennes, n’étaient que de grandes dents. Ce n’était pas une progression stricte des non-défenses aux défenses, cependant – différents membres de la famille des dicynodontes ont développé des défenses indépendamment.
Whitney dit qu’elle a été surprise par la découverte. “Je m’attendais en quelque sorte à ce qu’il y ait un point dans l’arbre généalogique où tous les dicynodontes ont commencé à avoir des défenses, alors j’ai pensé qu’il était assez choquant de voir les défenses évoluer de manière convergente”, dit-elle.
“Les défenses de Dicynodont peuvent nous en dire beaucoup sur l’évolution des défenses des mammifères en général”, explique Angielczyk. « Par exemple, cette étude montre que des taux réduits de remplacement des dents et un ligament flexible fixant la dent à la mâchoire sont nécessaires pour que les vraies défenses évoluent. Tout cela nous permet de mieux comprendre les défenses que nous voyons chez les mammifères aujourd’hui. »
« Les dicynodontes étaient les vertébrés les plus abondants et les plus diversifiés sur terre juste avant l’époque des dinosaures, et ils sont célèbres pour leurs « défenses ». Le fait qu’en réalité, seuls quelques-uns aient de vraies défenses, et que le reste ait de grandes dents, est un bel exemple d’évolution que nous pouvons documenter. Nous pouvons voir comment construire une défense ! » dit Brandon Peecook, conservateur au Musée d’histoire naturelle de l’Idaho et l’un des auteurs de l’article.
Les chercheurs disent que l’étude, qui montre le premier exemple connu de vraies défenses, pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre comment fonctionne l’évolution.
« Les défenses ont évolué plusieurs fois, ce qui vous amène à vous demander comment et pourquoi ? Nous avons maintenant de bonnes données sur les changements anatomiques qui devaient se produire pour que les dicynodontes développent des défenses. Pour d’autres groupes, comme les phacochères ou les morses, le jury n’est toujours pas là », explique Christian Sidor, conservateur à la Université de Washington Burke Museum et l’un des auteurs de l’article.
“Bien qu’il s’agisse d’animaux extrêmement étranges, il y a certaines choses sur les dicynodontes, comme l’évolution des défenses, qui nous renseignent sur les mammifères qui nous entourent aujourd’hui”, explique Angielczyk. “De plus, chaque fois que vous pouvez dire que les mammifères ne sont pas si spéciaux, les dicynodontes l’ont fait en premier, c’est une bonne journée.”
Pour en savoir plus sur cette recherche, lisez Les examens dentaires fossiles révèlent comment les défenses ont évolué – Originaires d’« animaux très étranges » appelés Dicynodontes.
Référence : « The evolution of the synapsid tusk: insights from dicynodont therapsid tusk histology » par MR Whitney, KD Angielczyk, BR Peecook et CA Sidor, 27 octobre 2021, Actes de la Royal Society B.
DOI : 10.1098/rspb.2021.1670
