‘Les fossiles de bêtes tonnerre’ montrent comment certains mammifères ont pu devenir grands

Pour certains mammifères, le chemin évolutif vers le gigantisme après la disparition des dinosaures n'a pas toujours été direct.

Des espèces de créatures éteintes, massives et similaires à des rhinocéros appelées brontothères ont évolué vers des formes plus grandes et plus petites au cours de leur existence de 22 millions d'années, rapportent des chercheurs dans l'édition du 12 mai de Science. Mais les grands brontothères semblent avoir bénéficié de niches écologiques relativement peu encombrées par rapport à leurs cousins plus petits, et ont donc été moins enclins à l'extinction, expliquant la tendance globale du groupe vers des corps plus grands au fil du temps.

"Le monde évolutif est plus complexe que ce que le darwinisme pur nous dirait", déclare le paléobiologiste Juan Cantalapiedra de l'Université d'Alcalá à Madrid. "Ce n'est pas un monde organisé et prévisible où le progrès est une chose de la nature et où les mieux adaptés finissent toujours par survivre."

Après l'extinction des dinosaures non aviens il y a environ 66 millions d'années, les mammifères sont devenus plus grands - et certains sont devenus vraiment grands (SN: 25/04/22).auparavant pas plus gros que des chats ou des coyotes, certains mammifères se sont rapidement transformés en titans d'une tonne métrique ou plus. Les brontothères ont été parmi les premiers mammifères à atteindre une taille énorme - leur nom vient des mots grecs pour "tonnerre" et "bête".

Mais alors que plus de la moitié des près de 60 espèces de brontothères connues ont affiché plus d'une tonne métrique à la balance, les premiers pas de ces "bêtes tonnerre" n'étaient pas du tout tonitruants. Lorsque les premières brontothères sont apparues dans les forêts luxuriantes de l'Amérique du Nord et de l'Asie ancienne à l'époque de l'Éocène inférieur, il y a environ 56 millions d'années, elles mesuraient environ la taille d'un border collie - loin d'être le matière des troupeaux tonitruants.

En l'espace d'environ 16 millions d'années, ces modestes mammifères s'étaient transformés en une famille de géants.

Cette transformation spectaculaire s'est également produite dans d'autres lignées de mammifères (SN: 31/03/22). Et l'explication orthodoxe de cette tendance, appelée règle de Cope, soutient que les individus plus grands d'une seule espèce ont un avantage de fitness sur les plus petits. Dominez les prédateurs est un bon moyen de rester hors du menu, et les corps plus grands peuvent permettre de plus grands cerveaux, des options alimentaires élargies et bien d'autres avantages. "Les populations deviendront donc plus grandes au fil du temps, simplement parce que c'est mieux", explique Cantalapiedra.

La règle de Cope prédit que la sélection naturelle conduirait les espèces et leurs lignées à devenir plus grandes progressivement au fil du temps. Mais la nouvelle étude suggère que les brontothères ont suivi un chemin évolutif différent vers le gigantisme.

Cantalapiedra et ses collègues ont testé la capacité de trois scénarios évolutifs différents - y compris la règle de Cope - à expliquer l'enregistrement fossile des brontothères. Ils ont également utilisé les données fossiles pour rechercher des liens entre la taille des brontothères, l'écologie et la probabilité d'extinction ou de division en de nouvelles espèces.

La nouvelle analyse suggère que les espèces de brontothères sont restées généralement de même taille jusqu'à la division en nouvelles espèces, qui pouvaient être soit plus grandes soit plus petites que leurs ancêtres. Mais parce que les plus petites espèces ont en cul-de-sac en devenant de nouvelles espèces et en s'éteignant plus souvent, les brontothères dans l'ensemble ont tendance à devenir plus grands avec le temps.

En comparant l'arbre généalogique des brontothères à un bonsaï, Cantalapiedra affirme que ce mécanisme est un peu comme laisser les branches d'un bonsaï se diviser normalement tout en "coupant les branches d'un côté". La règle de Cope, en revanche, consisterait à utiliser des fils pour guider continuellement le bonsaï dans une direction.

"Nous invoquons souvent la règle de Cope pour expliquer la grande taille corporelle chez les mammifères", explique Ryan Felice, biologiste évolutionniste à l'University College de Londres, qui n'a pas participé à l'étude. "Et peut-être que c'est une preuve disant: Ce n'est pas la fin de l'histoire."

Au-delà de la taille corporelle, il y a une question plus large en paléobiologie sur la façon dont les changements évolutifs drastiques se produisent.

En revenant au bonsaï de Cantalapiedra, la sélection naturelle plie-t-elle les branches de l'arbre de la vie de manière progressive, en façonnant des espèces individuelles comme le suggère la règle de Cope? Ou des transformations dramatiques se produisent-elles lorsque des processus écologiques ou environnementaux à grande échelle coupent des branches entières?

La tendance des brontothères vers des proportions titanesques semble suggérer cette dernière hypothèse. Dans un monde avec moins de grands herbivores que de petits herbivores, les petites brontothères semblaient être confrontées à une concurrence plus forte par rapport à leurs cousins colossaux. Les grands brontothères ont triomphé en raison de leur écologie différente, pas nécessairement parce que les individus plus grands avaient un avantage sur les plus petits membres de leur propre espèce, affirment les chercheurs.

Vérifier si le même schéma s'applique à d'autres groupes d'animaux de grande taille serait une prochaine étape intéressante, dit Felice. Il suggère également d'intégrer des données paléoclimatiques dans l'analyse pour rechercher des liens entre les changements climatiques et l'évolution des mammifères - des tendances qui pourraient suggérer des effets évolutifs ondulants possibles du changement climatique moderne.