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La révolution qui a mené des dinosaures aux oiseaux

dimanche 8 février 2015, par Robert Paris

La transformation macroévolutive des espèces est une révolution : l’apparition est issue d’une extinction, la destruction est constructrice, le nouveau n’est pas seulement une progression mais aussi une régression (il est construit à partir de l’ancien, jeune et non développé) et le changement est discontinu, non-linéaire et brutal. Un exemple vient d’en être donné : le passage brutal des dinosaures aux oiseaux.

On vient, tout récemment, de dévoiler la manière dont sont apparus les oiseaux et cela illustre que la macro-évolution est une révolution des espèces, et non un processus graduel et continu. C’est la destruction des dinosaures qui a enclenché, ensuite, cette apparition. Cela ne s’est pas fait graduellement mais brutalement. Il s’agit bien d’une révolution (une discontinuité rapide et profonde produite par un choc au sein de la structure auto-organisée et menant directement à un nouvel état auto-organisé au sein du chaos déterministe).

Une étude menée par 200 scientifiques contredit l’hypothèse selon laquelle les oiseaux dits modernes étaient apparus de 10 à 80 millions d’années avant la fin des dinosaures.

La plupart des 10 000 espèces d’oiseaux seraient en effet apparues rapidement après l’extinction des dinosaures, et non des millions d’années avant.

Une gigantesque enquête génomique qui a été menée par 200 scientifiques de vingt pays durant quatre ans. Elle a abouti au séquençage de quarante-huit espèces d’oiseaux (autruche, canard, faucon, perroquet, ibis, aigle...), ce qui est sans précédent pour une seule famille animale. Ces travaux ont donné lieu à 23 études, dont huit sont publiées jeudi 11 décembre 2014 dans la revue américaine Science et quinze autres dans Genome Biology, BMC Genomics et d’autres revues. Elles démontrent donc que les oiseaux modernes sont apparus après l’extinction des dinosaures. Cela contredit l’hypothèse avancée jusqu’à présent selon laquelle les oiseaux dits modernes étaient apparus de 10 à 80 millions d’années avant la disparition des dinosaures.

L’analyse génétique a également permis de remonter à l’ancêtre commun aux oiseaux, aux crocodiles - leur plus proche cousin vivant - et aux dinosaures : les archosauriens. "Le séquençage de trois espèces de crocodiles différentes met l’étude génomique des oiseaux dans leur contexte. Les données que nous avons examinées ont démontré que les crocodiles ont évolué relativement peu et que, par conséquent, ils sont un reflet assez fiable de leurs ancêtres", explique Toni Gabaldón, professeur de recherche à l’ICREA. Et les scientifiques ont aussi déterminé que le poulet partage davantage de similarités dans ses chromosomes avec les dinosaures, que les autres oiseaux.

Cette vaste étude génomique américaine, parue dans le magazine américain Science, démontre que sur les quelque 10.000 espèces d’oiseaux que nous connaissons aujourd’hui, une grande partie sont apparus rapidement après l’extinction des dinosaures, qui intervint il y a 66 millions d’années.

C’est sur le génome (ensemble des gènes qui composent l’ADN) de 48 grandes espèces d’oiseaux (autruche, canard, faucon, perroquet, ibis, aigle...), ce qui est sans précédent pour une seule famille animale, que se sont penchés ces experts internationaux, basés en Chine, aux Etats-Unis ou encore en France, pour arriver à cette conclusion. L’étude montre également que seules quelques rares espèces d’oiseaux ont pu survivre au phénomène qui a décimé les dinosaures.

Cela contredit l’hypothèse avancée jusqu’à présent selon laquelle les oiseaux dits modernes étaient apparus de 10 à 80 millions d’années avant la disparition des dinosaures.

L’une de ces études a également permis de remonter à l’ancêtre commun aux oiseaux, aux crocodiles -leur plus proche cousin vivant- et aux dinosaures : les archosauriens.

Une autre découverte des chercheurs concerne la proximité entre les oiseaux et les humains : on connaît depuis longtemps nos points communs avec le singe et même avec le cochon, mais il restait à explorer nos similitudes avec les volatiles. Eric Jarvis, de l’université de Duke (Etats-Unis), explique : "Nous savons depuis longtemps qu’il y a des similarités entre le chant des oiseaux et la parole humaine, mais nous ne savions pas si les mêmes gènes étaient impliqués… Et la réponse est oui". Il révèle également au passage que les oiseaux ayant survécu aux dinosaures ont perdu leurs dents il y a environ 116 millions d’années...

Les oiseaux (Aves) sont des animaux bipèdes, ovipares, endothermes (nouvelle appellation de sang chaud) et en principe dotés de plumes. Très simplement reconnaissables, les oiseaux ont longtemps été placés dans le règne animal comme intermédiaires entre les reptiles et les mammifères. Cependant, la paléontologie et les études cladistiques montrent que les oiseaux sont des dinosaures théropodes, et la génétique confirme que les Crocodilia forment le groupe actuel le plus proche de celui des oiseaux. Les oiseaux ne dérivent pas des « reptiles » volants (les Ptérosaures). Un consensus définit ce groupe comme monophylétique. Il a existé plusieurs théories quant à l’apparition des oiseaux. La plus communément admise fait des oiseaux les descendants de petits dinosaures théropodes. Une autre les présente comme descendants de « reptiles » du Permien, les Thecodontia (taxon considéré aujourd’hui comme désuet car paraphylétique).

Les études de Jacques Gauthier et d’autres paléontologues démontrent que de nombreux caractères qui étaient classiquement considérés comme spécifiques aux oiseaux sont apparus avant ceux-ci, chez les théropodes, voire plus tôt encore.

L’hypothèse des théropodes sous-tend que certains des caractères adaptatifs propres aux dinosaures terrestres furent conservés chez les oiseaux. D’autres ont été modifiés comme les écailles appelées scutelles sur les pattes des gallinacés ou les plumes. Les modifications permirent le vol et un mode de vie arboricole. Naturellement, l’apparition des caractéristiques des théropodes qui précédèrent les oiseaux ne fut pas simultanée. De la même façon que l’œuf ne fait pas l’oiseau, la plume est présente chez de très nombreux théropodes. Bon nombre de caractéristiques propres aux dinosaures se retrouvent aujourd’hui uniquement chez les oiseaux. Une étude en 2012 montre que les crânes d’oiseaux comme ceux des Maniraptora gardent leurs traits juvéniles alors qu’ils ont atteint leur maturité sexuelle (processus de progenèse), suggérant ainsi que les oiseaux ressemblent à leurs ancêtres mais à l’état juvénile.

Il y aurait donc eu un changement néoténique qui fait penser à l’être humain…

La néoténie est un phénomène biologique rare qui consiste en la conservation de traits juvéniles chez un être vivant adulte. Au cours du vingtième siècle, différents auteurs ont formulé l’hypothèse que l’homme, sous certains aspects, pourrait bien, lui aussi, être qualifié de néoténique. Exemple d’un caractère néoténique de l’homme : l’homme affiche à 1 an seulement 50 % de son volume cérébral final. Le cerveau de l’homme est paradoxal. A la naissance, c’est le plus petit (par rapport à la masse corporelle) de tous les primates : il représente 25 % de la taille finale chez le nourrisson, alors que celui du bébé macaque monte à 70 %. Et à l’âge adulte, c’est l’inverse : c’est lui le plus gros.

La néoténie existe également dans la Lignée Verte, et particulièrement chez les plantes présentes en milieu très sec. Ainsi, à la moindre averse, les graines germent et fleurissent très rapidement, devenant susceptibles de reproduction sexuée avant même que l’appareil végétatif soit pleinement développé. Cette stratégie a été sélectionnée car elle garantit une reproduction même dans le cas où les plantes meurent avant la fin de leur développement. On retrouve également la néoténie chez Welwitschia, une Gnétale du désert de Namibie.

Cette idée a été appliquée à l’humain qui possède des caractéristiques communes avec de jeunes primates (Louis Bolk dans les années 1920-1930, puis plus récemment par Stephen Jay Gould). Selon cette approche, la boîte crânienne non soudée à la naissance, l’absence de pilosité du bébé ou la faiblesse de l’appareil musculaire sont des marques de néoténie. L’importance de la néoténie pour la biologie humaine a été étudiée par Desmond Morris (par exemple dans son très célèbre ouvrage : Le Singe nu), notamment pour expliquer la désirabilité des caractères juvéniles chez la femme.

La néoténie décrit, en biologie du développement, la conservation de caractéristiques juvéniles chez les adultes d’une espèce, ou le fait d’atteindre la maturité sexuelle par un organisme encore au stade larvaire. Ces phénomènes sont plutôt observés chez des amphibiens et des insectes, pour lesquels on parle de pédogenèse.

L’anatomie comparée montre notamment que les ptérosaures ne peuvent pas être les ancêtres d’Archéoptéryx pour des raisons morphologiques.

Le schéma est le suivant : Archosauria qui donne Crocodylotarsi (les crocodiles) et Ornithodira (lequel donne Dinosauria (les dinosaures, dont les théropodes, puis les oiseaux) et Pterosauria (éteint) (les ptérosaures)

L’archéoptéryx était une petite créature de moins de 60 centimètres pesant autour d’un demi-kilo. Mais c’est un poids lourd de l’étude des espèces du passé connu universellement. Il vivait au temps des dinosaures, il y a entre 145 et 200 millions d’années. Principale caractéristique, il avait des ailes et des plumes. Les premiers fossiles de la bête ont été découverts dans la deuxième moitié du XIX e siècle et l’animal a été baptisé archéoptéryx, qui signifie « aile ancienne » en grec. En dépit de nombreuses polémiques (pouvait-il vraiment voler ?), il est tout naturellement devenu l’ancêtre des oiseaux, le « chaînon manquant » entre les dinosaures disparus et nos actuels volatiles. Il occupait le devant de la scène avec ses « trucs en plume ». Patatras, un chercheur chinois estime, en s’entourant d’un luxe de précautions, avoir montré que l’archéoptéryx n’était qu’un usurpateur. C’est en étudiant le fossile, exhumé en Chine, d’un de ses cousins, grâce à des analyses fines, de savants calculs et un modèle informatique spécialisé que les chercheurs se sont aperçus que le soi-disant grand-père de la gent aviaire ne pouvait être à l’origine de cette lignée. Le mythique archéoptéryx n’était donc finalement qu’un petit dinosaure carnivore à plumes comme les autres.

L’ancêtre reptilien direct des dinosaures théropodes est un petit carnivore bipède qui marche comme un oiseau.

• Ses pattes avant sont libres pour saisir des objets ou des proies, et le plus long doigt est le deuxième, non le troisième comme chez les autres Sauropsides. Il a toutefois cinq doigts par main, alors que presque tous les théropodes primitifs et les oiseaux en ont trois. Chez cet animal, l’articulation de la cheville est déjà en charnière, et les métatarses sont allongés, relevés : l’animal marche, comme les dinosaures après lui. Les nombreuses modifications ultérieures du pied permettent probablement une foulée plus longue et plus rapide, qualité qui aidera ultérieurement les théropodes à développer le vol.

• Les premiers théropodes présentent des adaptations qui allègent leur squelette : des os creux et des cavités dans le crâne.

• Comme les oiseaux actuels, leur cou est long et leur dos horizontal. Le quatrième doigt de la main des premiers dinosaures est déjà réduit, et le cinquième doigt a déjà presque disparu. Le quatrième doigt devient bientôt lui-aussi un moignon, puis ces deux doigts réduits disparaissent ensemble chez les théropodes tétanoures. Les trois doigts restants fusionnent au cours de l’évolution des oiseaux postérieurs à Archaeopteryx.

• Les membres postérieurs des premiers théropodes se transforment aussi. Ils s’allongent : le fémur devient plus long que le tibia, et la fibula se réduit.

• Ces dinosaures marchent sur les trois doigts du milieu, ceux qu’utilisent toujours les oiseaux actuels. Le cinquième orteil, sans articulation, est raccourci et effilé. Le premier orteil, qui dépasse sur le côté du deuxième orteil, est formé d’un os raccourci, d’une articulation et d’une griffe. Il est placé au-dessus des autres orteils, tel un ergot.

• Les plumes (ou un protoplumage) sont déjà présentes chez de nombreux théropodes et devaient avoir d’autres utilités. Ainsi, déjà présentes chez les ancêtres des oiseaux, elles ont ensuite permis à ceux-ci de voler grâce à toute une autre série de caractéristiques.

Le schéma est le suivant : Tetanurae qui donne Coelurosauria (lequel donne Ornithomimosauria (éteint) et Maniraptora) puis Maniraptora donne Ornitholestes, Compsognathidae, Alvarezsauridae (éteint) qui donne Paraves et Oviraptoriformes (éteint) lequel donne Therizinosauria (éteint) et Oviraptorosauria (éteint).

• Au cours de l’évolution des théropodes, d’autres caractères qui semblaient être l’apanage des oiseaux apparaissent. Par exemple, le membre antérieur et la ceinture pectorale se modifient, favorisant d’abord la capture de proies, puis l’envol.

• Les bras s’allongent, sauf chez les carnivores géants, tels Carnotaurus, Allosaurus et Tyrannosaurus : chez les théropodes primitifs, le membre antérieur est deux fois plus court que le membre postérieur, mais, pour Archaeopteryx, le membre antérieur est plus long que le membre postérieur, et cette différence s’accentue encore chez les oiseaux plus récents, auxquels cet allongement confère un battement d’ailes plus puissant.

• Lorsque Archéoptéryx apparait, le premier orteil orienté situé plus haut a migré pour se placer derrière les autres. Chez certains oiseaux plus récents, il sera plus bas sur la patte, opposable aux autres orteils, et il permettra aux pieds d’oiseaux arboricoles d’agripper fortement les branches ou de se transformer en serre.

• Les doigts des ailes aussi s’allongent, occupant progressivement une plus grande proportion du membre antérieur, et le poignet est remodelé. Les théropodes primitifs ont un os du poignet aplati, qui chevauche la base des premier et second os de la paume et les doigts. Chez les maniraptoriens, cet os a une forme de demi-lune le long de la surface de contact avec les os du bras. Cette forme en demi-lune est importante : elle permet à ces animaux de plier le poignet latéralement, et plus seulement verticalement. Ainsi, ils peuvent presque replier leur longue main comme le font les oiseaux actuels avec leurs ailes. Cette main allongée peut aussi être tournée et brusquement projetée vers l’avant pour la capture d’une proie. Seul les Hoazins et les Touracos ont gardé des griffes sur leurs ailes. Toutefois ils n’en ont que deux (Archaeopteryx en avait trois) et ils les perdent à l’âge adulte. Ils ne peuvent d’ailleurs pas voler à l’âge où ils en sont dotés.

• Le sternum des tétanoures s’ossifie en deux plaques qui fusionnent, à l’origine il est cartilagineux et il devient le bréchet. L’ensemble de ces modifications consolident le squelette. Plus tard, ce renforcement soutient les muscles du vol ; la furcula devient un point d’ancrage pour les muscles du membre antérieur, permettant d’abord de saisir, puis de voler.

• Dans la région du bassin, au cours de l’évolution, des vertèbres s’ajoutent à la ceinture pelvienne, et l’orientation du pubis change, le pubis pointe vers l’avant et vers le bas ; puis il recule et, chez les oiseaux plus récents qu’Archéoptéryx, devient parallèle à l’ischion. Nous ignorons ce qui a favorisé cette évolution, mais le partage de ces caractéristiques par les oiseaux et par d’autres Maniraptora témoignent de leur origine commune.

• Leur queue raccourcit et se rigidifie, devenant un balancier plus efficace pendant la course. Steven Gatesy, de l’Université Brown, a montré que cette transformation est associée à un changement de fonction : l’ancrage des muscles des membres postérieurs passe de la queue au bassin. Chez les maniraptoriens, les muscles qui tiraient les pattes vers l’arrière peuvent alors contrôler la queue. Chez les oiseaux qui évoluent après Archéoptéryx, ces muscles semblent être utilisés pour diriger la queue, couverte de plumes, pendant le vol.

Le vol engendre de nombreuses contraintes physiologiques, ayant nécessité des adaptations par rapport à un ancêtre reptilien :

• L’appareil respiratoire des oiseaux présente une disposition unique de plusieurs sacs aériens séparés des voies respiratoires, l’air circule de façon continue dans leurs poumons. Il s’agit d’un système très efficace qui permet notamment de répondre aux besoins énergétiques liés au vol.

• Les oiseaux sont endothermes et leur niveau d’énergie ne varie pas avec la température ambiante, l’isolation thermique étant fournie par les plumes. Il est néanmoins probable que l’endothermie ait précédé la capacité de voler chez les théropodes.

Tous ces éléments physiologiques sont étudiés difficilement sur les fossiles (organes mous internes non fossilisés, fragilité du squelette des oiseaux, faiblesse du registre fossile).

Le schéma est le suivant : Paraves donne Deinonychosauria (éteint), lequel donne Troodontidae (éteint)et Dromaeosauridae (éteint), et Aves lequel donne Archaeopterygidae (éteint)et Ornithothoraces.

Les nombreuses découvertes de dinosaures à plumes ont permis de proposer un scénario de l’évolution de la plume, d’une protoplume filamenteuse à la plume à double vexille asymétrique moderne. Le premier stade correspond à des protoplumes, décrites par exemple chez des Coelurosaures comme le dinosaure Sinosauropteryx. Le deuxième stade correspond à une plume ramifiée, à rachis court et à barbes libres, décrite par exemple chez Shuvuuia ou des Therizinosaures. Le stade 3 correspond à des plumes dont les barbes libres sont reliées au rachis. Au stade 4, les plumes possèdent des barbes avec barbules reliées par des crochets, ce qui assure l’étanchéité du plumage (comme Caudipteryx ou Sinornithosaurus). Dans le cinquième et dernier stade, la plume devient asymétrique, adaptation au vol (Microraptor, Archaeopteryx).

De nombreux dinosaures à plumes sont des théropodes coureurs sans doute incapables de voler, ce qui tend à démontrer que l’apparition de la plume est indépendante du vol. Elle pourrait être liée à un rôle d’isolation thermique, de communication notamment sexuelle dans la reproduction.

L’importance de la sélection sexuelle chez les oiseaux (parades nuptiales, ornementations, etc.) a été à l’origine d’une théorie selon laquelle des productions cutanées se seraient chargées de pigments colorés (comme les plumes actuelles) et auraient pris de l’importance suite à une sélection sexuelle pour exhiber leurs couleurs, devenant plus larges et plus longues, d’où les plumes qui auraient conduit aux ailes et en recouvrant les griffes auraient permis leur disparition. La régression de la main étant liée à la course bipède, la réduction des doigts aurait été compensée par l’allongement des plumes devenant des rémiges.

Certains auteurs défendent la thèse que les oiseaux pré-tertiaires appartiendraient à des groupes modernes de charadriiformes ou de gaviiformes. D’autres assurent que peu de lignées d’oiseaux ont survécu à la fin du Crétacé.

Les fossiles d’oiseaux de mer, sont plus nombreux car ceux-ci vivaient dans un milieu plus propice à sédimentation et à la fossilisation.

Les plus anciens identifiés sont les Hesperornithiformes, comme Hesperornis regalis et vivaient au Crétacé. Ils avaient de petites dents pointues et ne pouvaient certainement pas voler. Les oiseaux marins d’aujourd’hui descendent plutôt d’un groupe apparenté aux Tytthostonyx glauconiticus.

Le schéma est le suivant : Pygostylia donne Confuciusornithidae et Ornithothoraces (lequel donne Enantiornithomorpha (éteint)et Ornithurae) puis Ornithurae donne Yanornis (éteint)et Patagopteryx (éteint), lequel donne Hesperornithiformes (éteint) et Carinatae. Puis Hesperornithiformes (éteint)donne Enaliornithidae (éteint)et Baptornithidae (éteint)(lequel donne Hesperornithidae, éteint). Et Carinatae donne Ichthyornithiformes (éteint)et Neornithes.

Durant le paléogène, les oiseaux de mer les plus fréquents sont classés dans le groupe des Procellariiformes dans lequel on classe plusieurs espèces éteintes d’oiseaux de grande taille ressemblants à des pingouins.

C’est à la fin du Miocène et au cours du Pliocène que les genres modernes deviennent prépondérants, bien que le genre Puffinus remonte lui à l’Oligocène. Leur diversité disparait soudainement, et, un peu plus tard, les mammifères marins semblent leur ravir la place. Ceci est peut être dû à un évènement astronomique qui a pu diminuer la biomasse des océans il y a 2 Ma, la nouvelle présence des Pinnipedia empêchant dès lors les oiseaux de retrouver leur diversité d’autrefois. Il existe aujourd’hui près de 10 000 espèces d’oiseaux dont un tiers sont connus de la région néotropicale (Amérique latine).

Les Pinsons de Darwin des Galápagos illustrent une radiation évolutive :

d’une espèce originale, il est apparu 4 types de bec pour 13 espèces au total.

└─o Carinatae └─o Neornithes ├─o Paleognathae (autruche, émeu...) └─o Neognathae (les autres oiseaux.)

Les Paléognathes qui incluent les Tinamidae que l’on ne retrouve qu’en Amérique du Sud et Centrale et les Struthioniformes. Ils vivent aujourd’hui exclusivement sur l’hémisphère Sud. Ces oiseaux ne peuvent voler. Certains scientifiques pensent qu’ils représentent un groupement artificiel d’oiseaux qui ont perdu leur capacité de voler indépendamment ; en tout cas, les données disponibles quant à leur évolution ne sont pas très claires.

Les dates de différentiation entre les diverses espèces de Neognathae sont très disputées.

On observe cependant que la scapula s’allonge ensuite et s’affine, comme le coracoïde, qui s’étire ainsi vers le sternum. Les clavicules fusionnent sur leur ligne médiane et s’élargissent jusqu’à former une furcula en forme de boomerang.

Le premier fossile de ptérosaure a été décrit en 1784 et les paléontologues ne savaient s’il s’agissait d’une créature aquatique, d’une chauve-souris ou d’un oiseau. Georges Cuvier, en se basant sur les principes de l’anatomie comparée, annonce en 1801 qu’il s’agit d’un reptile volant et qu’ils ne sont pas les ancêtres des oiseaux.

Charles Darwin publie en 1859 L’Origine des espèces. La première découverte, qui allait être suivie de neuf autres, l’est sous la forme d’une plume fossilisée d’Archaeopteryx en 1861. Tous ces fossiles proviennent de la Bavière, conservés dans le calcaire de Solnhofen. La particularité de ce matériau est qu’il s’est formé dans un ancien lagon, sa composition ayant permis de protéger les moindres détails des êtres vivants (dont les plumes) qui s’y sont égarés lors de l’ère Mésozoïque. Des squelettes d’Archaeopteryx sont exposés au Muséum d’histoire naturelle de Londres et au Humboldt Museum de Berlin.

En 1862, est publié une étude de Johann Andreas Wagner, un opposant à la théorie de Darwin, directeur du Musée de Paléontologie de Munich qui identifie un reptile, le Griphosaurus. En 1863, Richard Owen du British Museum y voit un oiseau. Le naturaliste britannique Thomas Huxley, est le premier à affirmer que c’est bien une forme transitoire. Il se demande également si les dinosaures n’auraient pas été des animaux à sang chaud (comme les oiseaux) plutôt qu’à sang froid (comme les reptiles) dans son ouvrage On the Animals which are Most Nearly Intermediate between Birds and Reptiles publié auprès de la Société géologique de Londres. En comparant l’anatomie de l’archéoptéryx et celle d’un autre fossile bavarois, le petit Compsognathus, il recense quatorze caractéristiques communes et voit entre eux un lien de parenté. Son hypothèse tomba dans l’oubli.

En 1870, le premier Hesperornithes est découvert par Othniel Charles Marsh et correctement décrit par lui-même en 1877. En 1887, Harry Govier Seeley publie sa théorie selon la laquelle les dinosaures se sont séparés en deux groupes qui se différencient selon leur ischion. Ironiquement, les oiseaux sont, selon la théorie la plus admise, des Saurischia (terme qui signifie "bassin de lézard") et non des Ornithischia (terme qui signifie « bassin d’oiseau »).

En 1924, la publication d’un dessin anatomique d’Oviraptor montrant une fourchette passe inaperçue, puis en 1936, à l’Université de Berkeley, Charles Camp découvre le squelette complet d’un petit théropode du Jurassique inférieur qui possède des clavicules. Des travaux plus récents démontrent, plus généralement, la présence de clavicules chez de nombreux théropodes apparentés aux oiseaux.

À la fin des années 1960, un siècle après la communication controversée de Huxley, John Ostrom, de l’Université Yale, décrit le squelette du théropode du groupe des maniraptoriens Deinonychus, prédateur aux griffes en faucille et grand comme un adolescent humain, qui rôdait dans le Montana il y a 115 Ma. Ostrom identifie un ensemble de caractères communs aux oiseaux, dont Archaeopteryx, Oviraptor et Deinonychus, et à d’autres théropodes, mais que ne possèdent pas d’autres Sauropsida. Il en déduit que les oiseaux descendent directement des théropodes.

En 1975, l’américain Robert Bakker jeta finalement le pavé dans la mare en affirmant que les dinosaures étaient les ancêtres directs des oiseaux contemporains. À l’Université de Berkeley, Jacques Gauthier entreprend une vaste étude cladistique des oiseaux, des dinosaures et de leurs parents reptiliens, en se fondant sur les comparaisons de J. Ostrom et sur bien d’autres caractères. Il confirme que les oiseaux descendent de petits dinosaures théropodes, et le maniraptorien aux griffes en faucille décrit par J. Ostrom, Deinonychus, est bien l’un des plus proches parents des oiseaux.

Vers la fin des années 1970 et durant toute la décennie suivante, Charles Gald Sibley et Jon Edward Ahlquist mènent des études basées sur des méthodes d’hybridation de l’ADN, ce qui modifie profondément les connaissances sur la phylogénie des oiseaux. Cependant les datations obtenues, en tenant compte du taux de mutations naturelles, laissent supposer que la diversification des oiseaux est antérieure au Crétacé.

En 1981, une quarantaine de spécimens de Gansus, les plus anciens membres des Neornithes sont découverts en Chine.

En 1993, la découverte de Vegavis, daté de 66 à 68 Ma, sont la première preuve de la coexistence entre thérapodes non-aviaires et oiseaux modernes.

Depuis les années 1990, des dizaines d’espèces de dinosaures à plumes, aviens ou non, capables de voler ou non, ont été découverts principalement en Chine, dans la région de Jehol : Sinosauropteryx, Protarchaeopteryx, Caudipteryx, Microraptor, Confuciusornis, Protopteryx, Jeholornis... De toutes tailles et appartenant à des groupes très différents, ils témoignent de manière difficilement contestable d’une continuité entre dinosaures et oiseaux. Certaines espèces sont de véritables mosaïques de caractères plus ou moins proches des oiseaux modernes. Toutes ces espèces permettent d’affiner la compréhension de l’évolution des caractères des dinosaures aux oiseaux et de préciser leurs relations de parenté. Certains sont ainsi plus proches des oiseaux modernes que d’Archaeopteryx (notamment Confuciusornis, Protopteryx, Jeholornis).

L’origine dinosaurienne des oiseaux ne fait donc plus de doute à l’heure actuelle.

Le cladogramme simplifié suivant suit la proposition de Norell et al. 2006, selon les définitions de clades de Sereno, 2005 :

Sauria donne Lepidodauria (serpents, lézards...)et Archosauria.

Archosauria donne Suchia (crocodiliens) et Dinosauria.

Dinousauria donne Ornithischia (éteint)et Saurischia.

Saurischia donne Theropoda qui donne Coelurosauria lequel donne Maniraptora puis Oviraptoriformes (éteint)et Paraves.

Oviraptoriformes donne Therizinosauria (éteint) et Oviraptorosauria (éteint)

Paraves donne Deinonychosauria (éteint)et Aves.

Deinonychosauria donne Troodontidae (éteint) et Dromaeosauridae (éteint) (dont les microraptors).

Aves donne Archaeopterygidae (éteint) (les archéoptéryx) et Ornithothoraces.

Ornithothoraces donne Enantiornithomorpha (éteint) et Ornithuromorpha.

Ornithuromorpha donne Hesperornithiformes (éteint) et Carinatae.

Carinatae donne Ichthyornithiformes et Neornithes, lequel donne Paleognathae (autruches, émeus...) et Neognathae (les autres oiseaux).

« L’absence apparente de clavicules chez les dinosaures sembla interdire un lien ancestral direct avec les oiseaux (...) la récente découverte de clavicules chez plusieurs dinosaures – notamment chez les formes les plus proches des oiseaux – remit immédiatement à l’honneur la vieille hypothèse de Huxley sur une descendance évolutive directe. »

« Cette vision de la vie : Dernières Réflexions sur l’histoire naturelle » de Stephen Jay Gould

Des dinosaures aux oiseaux : une révolution ou une évolution ?

Selon une étude, la plupart des plus de 10.000 espèces d’oiseaux sont apparues « rapidement » après l’extinction des dinosaures et non des millions d’années. Ces travaux, menés durant quatre ans par une équipe internationale de 200 scientifiques de vingt pays, ont permis de séquencer le génome de 48 grandes espèces aviaires (autruche, canard, faucon, perroquet, ibis, aigle…), ce qui est sans précédent pour une seule famille animale.

Ils ont donné lieu à 28 études, dont huit sont publiées jeudi dans la revue américaine Science. Elles démontrent que seules quelques espèces d’oiseaux ont survécu à l’extinction des dinosaures il y a 66 millions d’années et d’autres animaux pour connaître ensuite une sorte de « big bang », c’est-à-dire une évolution accélérée permettant l’émergence en moins de quinze millions d’années d’une diversité aviaire spectaculaire.

Cela contredit l’hypothèse avancée jusqu’à présent selon laquelle les oiseaux dits modernes étaient apparus de 10 à 80 millions d’années avant la disparition des dinosaures.

L’une de ces études a également permis de remonter à l’ancêtre commun aux oiseaux, aux crocodiles –leur plus proche cousin vivant– et aux dinosaures : les archosauriens.

Ces scientifiques ont aussi déterminé que le poulet partage davantage de similarités dans ses chromosomes avec les dinosaures, que les autres oiseaux.

D’après six autres études, certaines espèces d’oiseaux possèdent les mêmes gènes que les humains pour l’apprentissage des sons. « Nous savons depuis longtemps qu’il y a des similarités entre le chant des oiseaux et la parole humaine mais nous ne savions pas si les mêmes gènes étaient impliqués… et la réponse est oui« , a dit Erich Jarvis, un chercheur de l’Université Duke (Caroline du Nord).

Des chercheurs japonais ont déterminé que plus de 50 gènes subissent des changements similaires avec l’activité des circuits cérébraux spécialisés dans l’apprentissage des sons de certains oiseaux (colibri, passereau et perroquet) et les régions de la parole dans le cerveau humain.

Le séquençage de ces génomes a aussi révélé que les oiseaux ayant survécu aux dinosaures ont perdu leurs dents il y a environ 116 millions d’années avec des mutations sur les cinq gènes codant la production d’émail et d’ivoire.

Ce nouvel arbre généalogique des oiseaux résout en outre des débats de longue date sur les liens de parenté entre les espèces et leurs origines.

Ces travaux permettent par exemple de confirmer que les oiseaux aquatiques ont trois origines distinctes et que l’ancêtre commun des oiseaux terrestres (perroquet, pivert, chouette, aigle, faucon…) était un grand prédateur.

Malgré la diversité biologique des oiseaux, leur génome contient moins de gènes (14.000 environ) que d’autres grandes familles animales. Cette étude, menée notamment par Guojie Zhang de la National Genebank en Chine, a permis de découvrir que le génome des oiseaux a perdu des milliers de gènes au début de leur évolution peu après avoir divergé des autres reptiles.

« Un grand nombre de ces gènes (perdus par les oiseaux) ont des fonctions essentielles chez les humains comme dans la reproduction, la formation du squelette et des poumons« , précise le professeur Zhang. « La perte de ces gènes clé pourrait avoir eu un effet important sur l’évolution d’un grand nombre de caractéristiques des oiseaux ».

« Ceci est intéressant car on s’attend généralement à ce que l’innovation en matière d’évolution résulte de la création de nouveaux matériaux génétiques, pas d’une perte… », a-t-il ajouté. Mais après cette perte de gènes tôt dans leur évolution, la structure génomique aviaire est restée remarquablement stable pendant plus de cent millions d’années, ont conclu les chercheurs. Alors que dans le même temps, les mammifères ont évolué de manière beaucoup plus importante.

La masse des données produites par ce séquençage des génomes de 48 espèces a requis 300 années de temps de calcul ordinateur, et certaines analyses ont nécessité des super-ordinateurs.

Il aura fallu quatre années de travail, 200 scientifiques, 300 années de temps de calcul d’ordinateurs et des analyses réalisées par des super-ordinateurs. Mais depuis ce jeudi, nous savons que les oiseaux, dits « modernes », sont apparus « rapidement » après les dinosaures, et non des millions d’années auparavant...

C’est sur le génome de quelque 48 grandes espèces aviaires (autruche, canard, faucon, perroquet, ibis, aigle, etc.), ce qui est sans précédent pour une seule famille animale, que se sont penchés ces experts internationaux, basés en Chine, aux Etats-Unis ou encore en France. Et leur vaste étude génomique envoie valser l’hypothèse avancée jusqu’à présent et selon laquelle les oiseaux étaient apparus de 10 à 80 millions d’années, avant la disparition des dinosaures.

Des recherches qui ont donné lieu à 28 études, dont huit ont été publiés, ce jeudi, dans la revue américaine Science. Des travaux sans précédent qui démontrent et affirment que seules quelques espèces d’oiseaux ont survécu à l’extinction des dinosaures voilà 66 millions d’années.

Des espèces qui ont ensuite connu une sorte de « big bang ». Autrement dit, connaître une évolution accélérée permettant l’émergence en moins de 15 millions d’années d’une diversité aviaire spectaculaire.

L’une de ces études a également permis de révéler des spécificités plutôt drôles. Oiseaux, crocodiles (leur plus proche cousin vivant) et aux dinosaures auraient donc les mêmes ancêtres : les archosauriens. Et le poulet partage davantage de similarités dans ses chromosomes avec les dinosaures, que les autres oiseaux. Ce nouvel arbre généalogique des oiseaux résout, en outre, des débats de longue date sur les liens de parenté entre les espèces et leurs origines. Ces travaux permettent, par exemple, de confirmer que les oiseaux aquatiques ont trois origines distinctes et que l’ancêtre commun des oiseaux terrestres (perroquet, pivert, chouette, aigle, faucon, etc.) était un grand prédateur.

D’après six autres études, certaines espèces d’oiseaux possèdent les mêmes gènes que les humains pour l’apprentissage des sons. « Nous savons depuis longtemps qu’il y a des similarités entre le chant des oiseaux et la parole humaine mais nous ne savions pas si les mêmes gènes étaient impliqués... et la réponse est oui », s’est félicité Erich Jarvis, un chercheur de l’Université Duke (Caroline du Nord), révélant au passage que les oiseaux ayant survécu aux dinosaures ont perdu leurs dents il y a environ 116 millions d’années...

La plupart des plus de 10 000 espèces d’oiseaux sont apparues "rapidement" après l’extinction des dinosaures et non des millions d’années auparavant, montre une vaste étude génomique qui apporte aussi un nouvel éclairage sur leur évolution et celle des humains. Ces travaux d’envergure, menés par une équipe internationale de 200 scientifiques de vingt pays, ont permis de séquencer le génome de 48 grandes espèces aviaires, ce qui est sans précédent pour une seule famille animale. Or, elles démontrent que seules quelques espèces d’oiseaux ont survécu à l’extinction des dinosaures il y a 66 millions d’années et d’autres animaux pour connaître ensuite une sorte de "big-bang", c’est-à-dire une évolution accélérée permettant l’émergence en moins de quinze millions d’années d’une diversité aviaire spectaculaire.

Cela contredit l’hypothèse avancée jusqu’à présent selon laquelle les oiseaux dits modernes étaient apparus de 10 à 80 millions d’années avant la disparition des dinosaures. L’une de ces études a également permis de remonter à l’ancêtre commun aux oiseaux, aux crocodiles - leur plus proche cousin vivant - et aux dinosaures : les archosauriens.

Ces scientifiques ont aussi déterminé que le poulet partage davantage de similarités dans ses chromosomes avec les dinosaures, que les autres oiseaux. D’après six autres études, certaines espèces d’oiseaux possèdent les mêmes gènes que les humains pour l’apprentissage des sons.

"Nous savons depuis longtemps qu’il y a des similarités entre le chant des oiseaux et la parole humaine, mais nous ne savions pas si les mêmes gènes étaient impliqués... et la réponse est oui", a dit Erich Jarvis, un chercheur de l’Université Duke.

Des chercheurs japonais ont déterminé que plus de 50 gènes subissent des changements similaires avec l’activité des circuits cérébraux spécialisés dans l’apprentissage des sons de certains oiseaux (colibri, passereau et perroquet) et les régions de la parole dans le cerveau humain.

Le séquençage de ces génomes a aussi révélé que les oiseaux ayant survécu aux dinosaures ont perdu leurs dents il y a environ 116 millions d’années avec des mutations sur les cinq gènes codant la production d’émail et d’ivoire. Ce nouvel arbre généalogique des oiseaux résout en outre des débats de longue date sur les liens de parenté entre les espèces et leurs origines.

Ces travaux permettent par exemple de confirmer que les oiseaux aquatiques ont trois origines distinctes et que l’ancêtre commun des oiseaux terrestres (perroquet, pivert, chouette, aigle, faucon...) était un grand prédateur.

Cette étude, menée notamment par Guojie Zhang de la National Genebank en Chine, a permis de découvrir que le génome des oiseaux a perdu des milliers de gènes au début de leur évolution peu après avoir divergé des autres reptiles. "Un grand nombre de ces gènes ont des fonctions essentielles chez les humains comme dans la reproduction, la formation du squelette et des poumons", précise le professeur Zhang. "La perte de ces gènes-clés pourrait avoir eu un effet important sur l’évolution d’un grand nombre de caractéristiques des oiseaux." "Ceci est intéressant, car on s’attend généralement à ce que l’innovation en matière d’évolution résulte de la création de nouveaux matériaux génétiques, pas d’une perte...", a-t-il ajouté. Mais après cette perte de gènes tôt dans leur évolution, la structure génomique aviaire est restée remarquablement stable pendant plus de cent millions d’années, ont conclu les chercheurs. Alors que dans le même temps, les mammifères ont évolué de manière beaucoup plus importante. La masse des données produites par ce séquençage des génomes de 48 espèces a requis 300 années de temps de calcul ordinateur, et certaines analyses ont nécessité des super-ordinateurs.

Après avoir analysé une série de squelettes de dinosaures à deux pattes, une équipe écossaise décrit l’apparition des premières espèces d’oiseaux comme une brusque floraison profondément enracinée dans l’histoire de leurs ancêtres. « Ne cherchez pas le chaînon manquant » résument-ils. En effet, il n’y a pas continuité mais rupture…

Les oiseaux sont des dinosaures, nous disent les scientifiques, mais, précisément, comment sont-ils apparus ? Depuis quelques années, les paléontologues trouvent, particulièrement en Chine, des théropodes, ces carnivores à deux pattes popularisés par Tyrannosaurus rex et Velociraptor, couverts de plumes et c’est dans cette grande famille que s’enracinent toutes les espèces actuelles d’oiseaux, les Aves, dont les ancêtres ont dû apparaître vers la fin du Jurassique, il y a plus de 150 millions d’années.

Les connaissances ont beaucoup progressé grâce à des fossiles nouvellement découverts mais aussi grâce à des analyses phylogénétiques. Le tableau, cependant, reste passablement compliqué et on ne sait pas tracer précisément les lignées. Une équipe écossaise de l’université d’Édimbourg a mené l’enquête en comparant 853 caractères morphologiques relevés sur des fossiles d’espèces éteintes d’oiseaux et de leurs plus proches parents théropodes. L’analyse qu’ils en tirent les conduit à présenter un nouvel arbre phylogénétique des théropodes et des oiseaux, en fait très peu différent de ce qui est admis aujourd’hui.

Mais les auteurs soulignent que les caractères qui sont aujourd’hui propres aux oiseaux, comme les os creux ou les plumes, sont apparus dans différentes lignées durant des dizaines de millions d’années. Ils expliquent ainsi si l’on se promenait au Jurassique, les ancêtres des oiseaux ne seraient pas distinguables des autres dinosaures théropodes. « Il n’y a pas eu de moment où un dinosaure est devenu un oiseau, résume Steve Brusatte, auteur principal de l’article dans un communiqué de l’université d’Édimbourg. « Et il n’y a donc pas de "chaînon manquant" entre les deux. »

Toutefois, l’article conclut qu’une fois les premières espèces d’oiseaux apparues, elles en auraient généré d’autres rapidement. « Les caractéristiques anatomiques ont évolué plus vite chez les oiseaux que chez les autres théropodes » soulignent les auteurs dans l’article scientifique publié dans la revue Current Biology. En quelque sorte, la réussite de la morphologie de l’oiseau aurait permis une radiation évolutive rapide vers de nombreuses variantes, en tailles et en formes. Les auteurs en appellent à la mémoire de George Gaylord Simpson, un paléontologue américain qui, avant 1950, expliquait que l’évolution au sein d’un groupe (au sens de l’apparition de nouvelles espèces) devait suivre des périodes calmes entrecoupées de phases actives. Avec ses équilibres ponctués, Stephen Jay Gould, élève de George Gaylord Simpson, avait précisé cette notion. Reste que le travail de Steve Brusatte et ses collaborateurs n’est pas (et ne se présente pas d’ailleurs comme tel) une démonstration irréfutable de cette hypothèse.

1 Message

  • Il existait un débat sur l’époque où les oiseaux ont commencé à proliférer sur Terre. Une étude ultérieure suggérait que leur développement avait eu lieu 10 à 80 millions d’années avant la disparition des dinosaures. Cependant, grâce aux résultats issus d’une longue recherche, les scientifiques ont pu démontrer que l’évolution et la diversité des espèces d’oiseaux ont commencé au moment de la crise du Crétacé, soit il y a 66 millions d’années.
    Une bonne partie des oiseaux de l’époque a évidemment été touchée mais ceux qui ont survécu ont pu se développer pleinement sans prédateur pour les chasser. Effectivement, lors du Crétacé, les dinosaures étaient l’espèce dominante et donc les espèces comme les oiseaux ou les petits mammifères par exemple, étaient très peu développés. Ainsi, plus de 10 000 espèces de nouveaux oiseaux sont apparues en moins de 15 000 ans, correspondant à 95% des espèces qui existent encore aujourd’hui.

    C’est donc grâce aux niches écologiques laissées vacantes par la disparition de nombreuses espèces lors de la crise il y a 66 millions d’années, que les oiseaux, tout comme les mammifères, ont pu se développer et dominer les continents. Ainsi, les oiseaux ont subi une évolution massive et rapide permettant d’obtenir une telle diversité aujourd’hui.

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