Les conduits auditifs peuvent révéler quand les mammifères ont commencé à avoir le sang chaud

Le sang chaud, ou endothermie, est l’un des traits les plus fascinants apparus au cours de l’évolution des vertébrés. Les premiers vertébrés, y compris les poissons et les amphibiens, avaient tous le sang froid ou ectothermes, ce qui signifie qu’ils ne régulaient pas leur température corporelle mais reflétaient plutôt la température ambiante de leur environnement. Mais les vertébrés plus modernes (oiseaux et mammifères) utilisent la chaleur métabolique pour maintenir leur température constante. Quand, au cours de l’évolution, ce changement s’est produit, c’est un sujet d’un grand intérêt pour les scientifiques.

Il existe plusieurs formes de preuves de l’endothermie chez les dinosaures, notamment leur structure osseuse et leur cerveau de grande taille, leur répartition dans des régions plus froides et leur capacité à se déplacer relativement rapidement. Cependant, aucune de ces preuves n’est concluante. Maintenant, dans une nouvelle étude publiée dans la revue Natureles scientifiques suggèrent une relation intéressante entre le taux métabolique et la taille des conduits auditifs des vertébrés, qui pourrait aider à faire la lumière sur le moment où les anciens ancêtres des mammifères sont devenus à sang chaud.

Les preuves d’endothermie ne se fossilisent pas facilement. La plupart des fossiles de dinosaures n’enregistrent pas la peau qui recouvre la peau, qui pourrait être constituée de poils ou de plumes si l’animal avait le sang chaud. Les archives fossiles n’indiquent pas non plus si la plupart des dinosaures se comportaient d’une manière qui correspondait à un métabolisme actif à sang chaud ou à un métabolisme lent à sang froid.

Une équipe de chercheurs, dirigée par des scientifiques du Musée d’Histoire Naturelle de Londres, de l’Instituto Superior Técnico de l’Université de Lisbonne et du Field Museum de Chicago, a découvert que les oreilles internes des animaux peuvent fournir un indice indirect sur leur température corporelle.

Les oreilles internes de tous les animaux vertébrés contiennent de minuscules canaux remplis de liquide qui les aident à s’équilibrer. Le liquide peut être visqueux ou liquide, selon la température de l’animal. Les animaux ectothermiques ont un liquide plus visqueux parce que leur température corporelle est plus basse – et cette viscosité accrue est associée au fait que les conduits auditifs doivent être plus larges pour que le liquide plus épais puisse se déplacer de manière appropriée. Les endothermes sont plus chauds et le liquide de leur conduit auditif est donc plus fluide et ne nécessite que des conduits auditifs étroits pour circuler.

« Jusqu’à présent, les canaux semi-circulaires étaient généralement utilisés pour prédire la locomotion des organismes fossiles. Cependant, en examinant attentivement leur biomécanique, nous avons pensé que nous pourrions également les utiliser pour déduire la température corporelle », a déclaré Romain David, co-auteur principal de l’étude. « En effet, comme le miel, le liquide contenu dans les canaux semi-circulaires devient moins visqueux lorsque la température augmente, ce qui a un impact sur le fonctionnement. Ainsi, lors de la transition vers l’endothermie, des adaptations morphologiques étaient nécessaires pour conserver des performances optimales, et nous avons pu les suivre chez les ancêtres des mammifères.

Les chercheurs ont comparé la taille des conduits auditifs internes de 341 animaux, dont 243 espèces vivantes et 64 espèces éteintes. Ils ont découvert que les ancêtres des mammifères n’avaient développé le type de structures de l’oreille interne idéales pour les animaux à sang chaud qu’il y a 233 millions d’années, soit près de 20 millions d’années plus tard que ce que les scientifiques avaient proposé précédemment pour l’évolution du sang chaud.

En outre, ils ont découvert que lorsque ces petits canaux semi-circulaires apparaissaient dans les archives fossiles, ils étaient accompagnés d’autres changements plutôt rapides, comme l’évolution des moustaches, de la fourrure et des épines dorsales spécialisées chez les proto-mammifères. Et ces changements sont tous apparus assez rapidement dans les archives fossiles, en termes d’évolution. L’évolution de la fourrure et du sang chaud à peu près au même moment conforte l’hypothèse du conduit auditif, car la fourrure emprisonne la chaleur corporelle générée par un métabolisme plus élevé, aidant ainsi à maintenir le corps à la température élevée dont il a besoin pour prospérer.

« Contrairement à la pensée scientifique actuelle, notre article démontre de manière surprenante que l’acquisition de l’endothermie semble s’être produite très rapidement en termes géologiques, en moins d’un million d’années », a déclaré Ricardo Araújo, co-auteur principal de l’étude. « Il ne s’agissait pas d’un processus graduel et lent sur des dizaines de millions d’années comme on le pensait auparavant, mais il a peut-être été atteint rapidement lorsqu’il a été déclenché par de nouvelles voies métaboliques semblables à celles des mammifères et par l’origine de la fourrure. »

L’auteur principal de l’étude, Ken Angielczyk, s’est dit enthousiasmé par la façon dont l’étude contribue à répondre à l’une des questions les plus anciennes sur l’évolution des mammifères.

« L’origine de l’endothermie des mammifères est l’un des grands mystères non résolus de la paléontologie. De nombreuses approches différentes ont été utilisées pour tenter de prédire son évolution initiale, mais elles ont souvent donné des résultats vagues ou contradictoires », a déclaré Angielczyk. « Nous pensons que notre méthode est vraiment prometteuse car elle a été validée sur un très grand nombre d’espèces modernes, et elle suggère que l’endothermie a évolué à une époque où de nombreuses autres caractéristiques du plan corporel des mammifères se mettaient également en place. »

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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur