Une découverte à base de ptérosaures qui repousse de 70 millions d’années l’origine de l’évolution des plumes

Du plumage flamboyant du paon aux étranges oiseaux de paradis, les plumes se déclinent dans une étonnante diversité de couleurs et de formes. Cependant, elles sont bien plus vieilles que les oiseaux, et peut-être même plus vieilles que les dinosaures eux-mêmes, les ancêtres des oiseaux. Des fouilles en Mongolie ont révélé un spécimen de ptérosaure (de la famille des Anurognathidae) qui semble avoir eu 4 sortes de plumes, une découverte extraordinaire qui repousse de 70 millions d’années l’évolution des plumes.

Image d’entête : reconstitution du ptérosaure du Daohugou étudié, avec quatre différents types de plumes sur la tête, le cou, le corps et les ailes, et une couleur généralement marron roux (Yuan Zhang)

Les ptérosaures étaient des reptiles volants qui dominaient le ciel et qui vivaient côte à côte avec les dinosaures, de 230 millions à 66 millions d’années auparavant. Ces créatures, qui n’étaient ni des oiseaux ni des dinosaures, ont évolué sur une branche distincte de la famille des reptiles et ils ont été les premiers animaux, après les insectes, à développer un vol propulsé.

Les scientifiques ont toujours su que les ptérosaures étaient recouverts d’une fourrure faite de pycnofibres (duvet), qui sont essentiellement des fibres poilues. Mais une nouvelle étude réalisée par une équipe internationale de scientifiques montre qu’au moins certains ptérosaures avaient des plumes,  de quatre types en plus : des filaments simples (poils), des filaments en faisceaux, des filaments avec une touffe à mi-hauteur et des plumes de duvet. De plus, l’analyse a même permis de résoudre de fins détails sur les mélanosomes, suggérant que les plumes du ptérosaure de Daohugou avaient une couleur marron-roux.

Les quatre types de plumes : filaments, bouquets de filaments, touffes de filament, plume de duvet. (Zixiao Yang)

Ces spécimens de ptérosaures ont été extraits de la formation de Daohugou, en Mongolie intérieure et ils ont ensuite été examinés des microscopes capables de visualiser de très fines structures.

Les structures filamenteuses fossilisées étudiées. (Baoyu Jiang/ Michael Benton et col./Nature Ecology & Evolution)

Selon Maria McNamara de l’University College Cork (Irlande) et coauteure de la nouvelle étude :

Certains critiques ont suggéré qu’il n’existe qu’un seul type de pycnofibre, mais nos études montrent que les différents types de plumes sont réels.

Nous nous sommes concentrés sur les zones claires où les plumes ne se chevauchaient pas et où nous pouvions voir clairement leur structure. Elles montrent même de fins détails des mélanosomes, qui ont pu donner aux plumes duveteuses une couleur rousse.

D’un point de vue anatomique, les plumes de ptérosaure ne sont pas du tout différentes de celles observées chez les oiseaux modernes et certains groupes de dinosaures. Les différents revêtements ont probablement joué un rôle fonctionnel dans la régulation de la chaleur, la détection, la signalisation et l’aérodynamique.

Les oiseaux modernes ont deux types de plumes plus avancées qui sont utilisées pour le vol propulsé et le lissage du corps, constituées de plumes de contour (pennaceous). Les autres types de plumes, les monofilaments et les plumes de duvet sont beaucoup plus largement observés non seulement chez les oiseaux, mais aussi chez les dinosaures théropodes (leurs ancêtres).

Puisqu’il n’y a pas de différences anatomiques entre les fibres du ptérosaure et les plumes des oiseaux et des dinosaures, les chercheurs ont conclu qu’ils doivent tous partager une origine évolutionnaire qui date d’il y a environ 250 millions d’années. Vers cette époque, la vie se remettait de l’extinction massive et dévastatrice du Permien et les vertébrés terrestres, y compris les ancêtres des dinosaures, étaient passés d’une démarche affaissée a une démarche verticale et ils avaient même acquis un semblant de sang chaud.

Chronologie de l’évolution des plumes. (Baoyu Jiang/ Michael Benton et col./Nature Ecology & Evolution)

Selon le professeur Mike Benton, de la School of Earth Sciences de l’université de Bristol et coauteur de l’étude :

Les ancêtres des mammifères avaient déjà des poils, il est donc probable que les ptérosaures, les dinosaures et les parents avaient aussi acquis des plumes pour les isoler.

La chasse aux plumes dans les fossiles se développe et il est impératif de trouver leurs fonctions dans des formes aussi anciennes. Cela peut réécrire notre compréhension d’une révolution majeure dans la vie sur Terre pendant le Trias, et aussi notre compréhension de la régulation génomique des plumes, des écailles et des poils sur la peau.

L’étude publiée dans Nature Ecology & Evolution : Pterosaur integumentary structures with complex feather-like branching et présentée sur le site de l’université de Bristol : New discovery pushes origin of feathers back by 70 million years.