Comment les lézards apodes se sont transformés en serpents il y a plus de 100 millions d’années

Il y a plus de 100 millions d’années, avant le début de l’évolution des serpents, le monde était un endroit très différent, regorgeant de formes de vie qui nous sembleraient étrangères aujourd’hui.

Parmi ces créatures anciennes, les ancêtres des serpents modernes n’étaient que de petits lézards, naviguant discrètement sous l’ombre colossale des dinosaures.

Cet humble début fut cependant le prélude à l’une des histoires de transformation et de diversification les plus fascinantes de l’évolution.

Le saut évolutif de ces modestes lézards aux prédateurs apodes et très habiles que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de serpents était tout simplement spectaculaire.

Vers le succès : l’aube de l’évolution du serpent

Grâce à une série d’adaptations remarquables – telles que des corps apodes capables de glisser, des systèmes avancés de détection chimique pour suivre les proies et des crânes flexibles pour consommer de grosses proies – les serpents se sont taillé une niche dans le monde naturel.

Ces innovations évolutives ont jeté les bases d’une diversification significative qui permettrait aux serpents de prospérer dans une ère post-dinosaure, en exploitant de nouvelles niches écologiques apparues à la suite de l’impact catastrophique d’un astéroïde qui a décimé les trois quarts des espèces végétales et animales de la Terre.

Mais quel a été le catalyseur de cette radiation adaptative sans précédent, qui a donné naissance à près de 4 000 espèces de serpents, faisant d’eux l’une des réussites sans précédent de l’évolution ?

Démêler la diversité : vitesse d’évolution des serpents

Une étude génétique et alimentaire fascinante menée par une équipe internationale de biologistes de l’Université du Michigan apporte une réponse convaincante : la vitesse remarquable de l’évolution des serpents.

Selon l’étude, publiée en ligne dans la revue Scienceles serpents ont évolué jusqu’à trois fois plus vite que les lézards.

Cette évolution rapide, englobant des changements importants dans les caractéristiques liées à l’alimentation, à la locomotion et au traitement sensoriel, a permis aux serpents d’occuper des rôles écologiques et de s’attaquer à des espèces inaccessibles aux autres reptiles.

« Fondamentalement, cette étude porte sur ce qui fait un gagnant évolutionniste », a déclaré Daniel Rabosky, biologiste évolutionniste de l’Université du Michigan et auteur principal de l’étude.

Rabosky a souligné la découverte cruciale selon laquelle les serpents ont évolué plus rapidement que les lézards dans plusieurs domaines clés, leur permettant de capitaliser sur des opportunités qui restaient hors de portée des autres lézards.

Il a en outre souligné les prouesses adaptatives des serpents, notant leur polyvalence, leur flexibilité et leur capacité à se spécialiser dans des proies que d’autres groupes ne peuvent pas exploiter.

Cet avantage évolutif est attribué au processus d’adaptation plus rapide et, sans doute, supérieur des serpents par rapport aux autres reptiles.

« Nous avons constaté que les serpents ont évolué plus rapidement que les lézards sur certains points importants, et cette vitesse d’évolution leur a permis de profiter de nouvelles opportunités que les autres lézards ne pouvaient pas », a déclaré Rabosky.

Fabriquer l’arbre évolutif du serpent

Pour parvenir à ces informations, les chercheurs ont construit l’arbre évolutif de serpents et de lézards le plus grand et le plus complet à ce jour.

Cette entreprise impliquait le séquençage partiel des génomes de près de 1 000 espèces et l’analyse d’un vaste ensemble de données sur le régime alimentaire de ces reptiles, qui comprenait des enregistrements du contenu de l’estomac de dizaines de milliers de spécimens de musée conservés.

Utilisant des modèles mathématiques et statistiques sophistiqués, ainsi que des ressources informatiques substantielles, l’équipe a méticuleusement analysé les trajectoires évolutives des serpents et des lézards.

Cette analyse a mis en lumière le chemin unique emprunté par les serpents, y compris le développement de l’absence de membres, qui, bien que non exclusif aux serpents, a conduit à un niveau de diversification inégalé par tout autre groupe de reptiles sans membres.

Saut évolutif de jambes à pas de jambes

Cependant, tous les reptiles apodes n’ont pas atteint le même niveau de réussite évolutive que les serpents. Prenez, par exemple, le gecko apode d’Australie qui, bien qu’il partage certains traits physiques des serpents, ne s’est pas diversifié de manière significative.

Cette disparité met en évidence un aspect unique des serpents : leur flexibilité évolutive et leur diversité écologique sans précédent.

« Un aspect remarquable des serpents est leur diversité écologique : ils fouissent
sous terre, vivant dans l’eau douce, l’océan et presque tous les habitats terrestres imaginables », a déclaré Alexander Pyron, co-auteur de l’étude et professeur agrégé de biologie à l’Université George Washington.

« Bien que certains lézards fassent certaines de ces choses – et il y a beaucoup plus de lézards que de serpents – il y a beaucoup plus de serpents dans la plupart de ces habitats et dans la plupart des endroits. »

Macroévolution : l’ascension rapide des serpents vers la diversité

Le parcours de l’évolution du serpent est décrit comme une « singularité macroévolutionnaire » par les auteurs de l’étude, terme qui désigne un changement soudain et significatif dans la dynamique évolutive.

Ce concept suggère que les serpents, grâce à une série d’adaptations cruciales, ont pu explorer et exploiter un spectre plus large de niches écologiques, conduisant à l’incroyable variété d’espèces de serpents que nous voyons aujourd’hui.

Des cobras venimeux aux pythons constricteurs et aux chasseurs spécialisés de scorpions du désert ou d’espèces arboricoles se nourrissant d’escargots et d’œufs de grenouilles, les serpents ont évolué pour remplir presque toutes les niches prédatrices imaginables.

L’une des principales conclusions de l’étude, soulignée par Rabosky, est le changement profond dans l’alimentation qui distingue les serpents des autres reptiles.

« L’un de nos principaux résultats est que les serpents ont subi un profond changement dans leur écologie alimentaire qui les sépare complètement des autres reptiles », a déclaré Rabosky. « S’il existe un animal qui peut être mangé, il est probable qu’un serpent, quelque part, ait développé la capacité de le manger. »

Maîtrise alimentaire et prouesses des serpents

Cette adaptabilité du régime alimentaire reflète les prouesses évolutives des serpents, leur permettant de devenir l’un des groupes de prédateurs les plus polyvalents et les plus prospères sur le plan écologique de la planète.

La recherche, qui impliquait l’analyse des préférences alimentaires grâce à l’examen de plus de 60 000 spécimens de serpents et de lézards provenant de musées d’histoire naturelle, met en lumière la vie secrète des serpents et la complexité de leur régime alimentaire.

« Les spécimens de musée nous offrent cette incroyable fenêtre sur la façon dont les organismes gagnent leur vie dans la nature. Pour les animaux secrets comme les serpents, il est presque impossible d’obtenir ce type de données autrement, car il est difficile d’observer directement une grande partie de leur comportement », a déclaré Pascal Title, co-auteur principal de l’étude, de l’Université Stony Brook, qui a terminé son doctorat à l’UM. en 2018.

Cet effort de collaboration, impliquant 20 auteurs de diverses institutions du monde entier, présente l’intégration de données de terrain, d’analyses génomiques et de nouvelles méthodes analytiques pour révéler la nature exceptionnelle des serpents.

Comme le remarque Sonal Singhal, co-auteur principal, l’étude confirme les traits biologiques uniques des serpents, combinant des données durement gagnées avec l’innovation scientifique pour célébrer le triomphe évolutif de ces remarquables reptiles.

« Ce que j’aime dans cette étude, c’est la façon dont elle intègre des données durement gagnées sur le terrain et dans les musées avec de nouvelles méthodes génomiques et analytiques pour montrer une vérité biologique fondamentale : les serpents sont exceptionnels et franchement plutôt cool », a conclu Singhal.

L’héritage de l’évolution : les serpents, innovateurs de la nature

En résumé, cet important met en évidence le parcours évolutif des serpents et leur place unique dans le monde naturel.

En évoluant à un rythme jusqu’à trois fois plus rapide que les lézards, les serpents ont réussi à s’adapter de manière à s’épanouir dans divers environnements, des déserts aux océans, et à développer une polyvalence alimentaire sans précédent.

L’affirmation de Daniel Rabosky selon laquelle les serpents sont devenus des gagnants de l’évolution en raison de leur adaptation rapide souligne leur parcours remarquable depuis leurs ancêtres lézards apodes jusqu’à devenir l’un des groupes de reptiles les plus diversifiés sur le plan écologique et les plus prospères de la planète.

Leur capacité à exploiter un large éventail de types de proies, allant des scorpions du désert aux œufs de grenouilles perchés dans la canopée des arbres, témoigne d’une agilité évolutive à la fois fascinante et sans précédent.

Les commentaires de Pascal Title et Sonal Singhal reflètent l’enthousiasme et l’importance d’intégrer le travail de terrain traditionnel à l’analyse génomique moderne pour percer les secrets de l’évolution des serpents. Les scientifiques se concentrent sur la nature exceptionnelle des serpents et soulignent la valeur des collections des musées pour mieux comprendre le monde naturel.

Alors que nous continuons à explorer les profondeurs de la biodiversité terrestre, des études comme celle-ci offrent des perspectives inestimables sur la complexité et le dynamisme des processus évolutifs, nous rappelant le réseau complexe de la vie qui a évolué au fil des millions d’années.

L’étude complète a été publiée dans la revue Science.

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