Pas si petits, les mammifères du temps des dinosaures ?

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On a tous en tête le cliché des mammifères petits comme des souris qui vivent dans l'ombre des mammifères dinosaures. D'abord, je ne sais pas vous mais moi j'ai toujours en tête les "reptiles mammliens", qui sont aussi nos ancêtres après tout, ne sont pas si ridicules que ça :

[caption id="" align="alignnone" width="420"] Dimetrodon en jette, non ? Un ancêtre à moi[/caption]

Mais ça n'est pas de ça que je veux parler aujourd'hui, mais bien des bestioles qui vivaient au crétacé. Généralement parlant, on connait les ancêtres des mammifères placentaires (tous les mammifères sauf les marsupiaux [kangourous, koalas, tout ça] et les monotrèmes [ornithorynque, echnidés, c'est tout]) par quelques dizaines de fossiles pas très gros. Donc on suppose qu'ils étaient petits, et pas très répandus. Dans un nouvel article, Romiguier et al. se sont basés sur les séquences d'ADN des génomes de mammifères plaentaires vivants pour arriver à une estimation indirecte.

Nicolas Galtier, le dernier auteur de cet article (place prestigieuse en biologie), développe depuis longtemps des méthodes bioinformatiques permettant de reconstruire avec une bonne confiance des caractéristiques de séquences ancestrales à partir des séquences modernes. Notamment le taux de GC. A savoir que l'ADN est constitué de 4 bases, A, C, G, T, qui forment des paires de liaison qui tiennent ensemble la double hélice d'ADN : G-C ou A-T. Le taux de GC est tout simplement la fréquence des G et des C dans la séquence totale. Si tout était au hasard et équilibré, on aurait toujours 50%, avec la variance due à une loi de Poisson. Mais en fait le taux de GC varie très largement, entre génomes et entre régions de génomes. Et de manière intéressante il corrèle avec plein d'autres paramètres, tels que la température optimale de survie des bactéries (vrai seulement pour le taux de GC de certains ARN). C'est ainsi que dans le passé, avec un modèle de prédiction du taux de GC ancestral, il a calculé que l'ancêtre commun de tout le vivant ne vivait probablement pas aux hautes températures que l'on pensait jusqu'alors.

Dans ce nouvel article, ils utilisent deux autres corrélations : les mammifères avec la vie la plus courte ont d'une part un taux de GC plus élevé, et d'autre part une sélection naturelle sur les protéines plus forte (dN/dS plus faible, pour les pros). Pour ces deux paramètres on sait reconstruire l'état ancestral si on a assez de données. Ici ils ont utilisé 787 gènes partagés par 33 espèces de placentaires, ce qui est tout-à-fait correct comme échantillonage.

D'abord une précision, dans ce que l'on appelle "traits d'histoire de vie" il y a plein de corrélations qui font que la causalité est parfois difficile à établir. Les espèces qui ont une vie courte ont donc un temps de génération court, ont des individus petits, un métabolisme élevé (quoique le contraire vient d'être trouvé dans des papillons, bizarre autant qu'étrange), etc. Ce que l'on voit au final c'est un genre de résumé de tout ceci.

Et paf, l'ancêtre commun des placentaires est prédit avec une longévité de 33,3 ± 7,6 années (dans la litérature scientifique on note généralement ± l'écart-type, ce qui veut dire que l'intervalle de confiance à 95% est ici 18,4 à 41,2 48,2 années) par le GC, et de 19 à 45 années par la sélection sur les protéines. Pas exactement le cliché de la souris cachée sous un rocher (pour les souris la longévité est estimée à 4 ans max). De telles espérences de vie correspondent à un gros mammifère terrestre, ou à un moyen arboréal (les corrélations sont légèrement différentes pour les espèces vivant dans les arbres).

Pourquoi l'incohérence avec les fossiles ? D'abord, on n'en a pas beaucoup, 81 bien documentés d'après cet article. Ensuite, de grosses espèces peuvent être plus rares et moins fossiliser. Plus important, certains environnements se prêtent bien à la fossilisation, d'autres moins. Par exemple la forêt tropicale, au sol très acide, préserve très mal les restes d'animaux morts. J'ai entendu un paléontologue plaisanter une fois que les lémuriens sont tous apparus ces derniers 1000 ans, puisqu'ils n'ont laissé aucun fossile dans leur île tropicale (on ne les trouve qu'à Madagascar). Alors si nos ancêtres placentaires du temps des dinosaures vivaient dans ce genre d'environnement, pas de chance. A noter que les résults intermédiaires de l'analyse, vérifiables par des fossiles plus abondants (évolution des chevaux ou des éléphants), sont cohérents avec ces fossiles.

Un avantage des données génomiques, c'est que l'on peut échantilloner les espèces modernes de manières équilibrée, sans être victime de ce genre de biais, et que l'on peut utiliser des modèles qui prennent en compte et la variation des modes et taux d'évolution au cours du temps, et la structure en arbre de l'évolution. Ce que je veux dire par là c'est que même si beaucoup d'espèces modernes sont de petits rongeurs, comme ils sont tous proches parents ils nous en apprennent moins qu'un dauphin, un chien et une chauve-souris. Enfin, les données moléculaires ont l'avantage d'être en grande quantité et relativement standardisée (A, C, G, T, plutôt que "orientation de l'oreille interne"). Bien sûr les fossiles restent notre seule fenêtre directe dans le passé lointain.

Finalement les auteurs font remarquer à juste titre que pas mal d'espères grosses et à espérance de vie élevée ont survécu à la météorite qui a tué les dinosaures et pas mal d'autres groupes : les crocodiles ou les tortues par exemple.

Ce papier n'est surement pas le dernier mot sur l'étude de l'évolution ancienne des mammifères, mais j'aime bien l'éclairage nouveau qu'il donne.