Le grand bec d’un ancien oiseau innove

Chaque jour, les scientifiques découvrent de nouvelles informations étonnantes qui remodèlent notre compréhension du monde ancien.

La dernière découverte révolutionnaire concerne un oiseau de la fin du Crétacé doté d’un très grand bec – si grand qu’il trace une nouvelle voie dans l’histoire de l’évolution.

Dans une étude publiée mercredi dans Nature, les chercheurs décrivent une espèce jusqu’alors inconnue, Falcatakely forsterae, un oiseau ancien doté d’un bec exceptionnellement grand ressemblant à celui d’un toucan moderne.

Big Bird – Les chercheurs ont d’abord découvert le fossile de cette espèce d’oiseau inconnue il y a une décennie à Madagascar.

Mais le spécimen fossile était fragile et contenait de nombreux petits os, il n’a donc pas été entièrement analysé avant 2017. Mais une fois que les chercheurs ont analysé les minuscules fragments, ils ont réalisé qu’ils avaient déterré quelque chose de vraiment spécial.

« Dès que nous avons commencé à retirer soigneusement la roche autour de ces os délicats, il est très vite devenu évident que c’est comme, ‘Oh, ok, nous avons quelque chose de vraiment soigné ici' », explique à Inverse Patrick O’Connor, auteur principal de l’étude et professeur de sciences anatomiques à l’Université de l’Ohio.

Après avoir retiré la roche, les scientifiques ont utilisé des scanners de tomographie micro-informatique pour recueillir des données afin de simuler le crâne de la créature en 3D. Ils ont ensuite utilisé l’impression 3D pour construire une réplique du crâne de l’oiseau.

« Il y a beaucoup de modélisation numérique qui entre dans la compréhension, vous savez, de l’anatomie de ce nouvel animal », dit O’Connor.

Les chercheurs ont nommé l’espèce Falcatakely (signifiant grossièrement « petite faucille volante ») pour sa forme unique de visage. Ils ont classé Falcatakely comme un oiseau énantiornithine, un « groupe d’oiseaux qui étaient vivants à l’époque des dinosaures », explique O’Connor. Ces oiseaux avaient souvent des dents et des griffes sur leurs ailes. Toutes les espèces connues sont aujourd’hui éteintes.

Pour autant, Falcatakely est différent de la plupart des autres oiseaux anciens qui vivaient également il y a 65-250 millions d’années. Bien que les oiseaux de cette époque – connue sous le nom de Crétacé – avaient des formes corporelles diverses, lorsqu’il s’agissait de leur visage, ils avaient tendance à se ressembler à peu près.

L’heure du visage – Mais avec son bec long et profond, Falcatakely a brisé le moule.

« Nous voyons que Falcatakely a une forme massivement divergente du visage par rapport à tout ce à quoi il est apparenté », dit O’Connor.

Le grand bec de cet oiseau ressemble davantage à ceux des oiseaux modernes.

C’est une découverte curieuse. Les oiseaux modernes sont beaucoup plus diversifiés que les anciens en ce qui concerne leur visage. L’anatomie peut aider à expliquer la différence entre la plupart des oiseaux anciens – à l’exception des Falcatakely – et les oiseaux modernes. Tout se résume à un os de leur crâne : le prémaxillaire. Situé au sommet du bec de l’oiseau, les oiseaux anciens semblent ne pas avoir utilisé cet os pour se nourrir, alors que les oiseaux modernes le font.

« Toute cette diversité dans la forme du visage des oiseaux modernes est en réalité déterminée par un os appelé os prémaxillaire », explique O’Connor. « Et c’est l’os qui fait toute cette folle différenciation au cours du développement pour vous donner ce vaste éventail de formes de visage que nous voyons autour de nous aujourd’hui. »

Stimulés par la forme unique du visage du Falcatakely, les chercheurs ont voulu comprendre « ce qui détermine la forme du visage, non seulement chez les oiseaux modernes et chez les oiseaux énantiornithines », selon O’Connor.

Ils ont comparé la structure osseuse de l’oiseau nouvellement découvert à d’autres créatures – y compris non aviaires, comme les dinosaures.

« Nous prenons une perspective plus large pour dire, ok, nous pouvons regarder une gamme complète d’animaux qui sont relativement proches les uns des autres. Certains d’entre eux sont des oiseaux modernes, d’autres sont des oiseaux du Mésozoïque et puis ces dinosaures non aviaires qui sont les plus proches parents de la radiation aviaire », dit O’Connor.

Ils ont découvert que le Falcatakely pouvait avoir une apparence similaire aux oiseaux modernes en raison de l’évolution convergente, qui se produit lorsque des animaux non apparentés évoluent de manière similaire et partagent les mêmes traits. Mais contrairement aux oiseaux modernes, le Falcatakely obtient son large bec en élargissant l’os maxillaire, un autre os du crâne.

« Le point de convergence est qu’il a bien cette forme générale globale, mais il ne le fait pas en modifiant les mêmes os de la face que nous voyons chez les oiseaux modernes », explique O’Connor. Au contraire, le bec de cet oiseau est plus proche de la structure de l’un des dinosaures les plus féroces – les vélociraptors.

« Il utilise ce que nous avons décrit comme une sorte d’arrangement primitif de la structure osseuse qui ressemble davantage à des choses comme le vélociraptor ou le microraptor. »

Une nouvelle voie – Ces découvertes tracent une nouvelle voie dans le registre fossile et bouleversent les croyances des scientifiques sur ce à quoi les anciens oiseaux pouvaient ressembler.

« Nous n’aurions jamais prédit que quelque chose comme cela aurait, vous savez, un grand et gros bec, et qu’il serait basé sur le maxillaire, parce que nous n’avons jamais vu cela dans le registre fossile auparavant », dit O’Connor

Mais, plus important encore, l’étude remodèle notre compréhension des anciens oiseaux et de leur évolution.

« Les oiseaux vivants au Mésozoïque étaient beaucoup plus diversifiés que ce que nous avons jamais connu », dit O’Connor.

Résumé : Les oiseaux du Mésozoïque affichent une diversité considérable en termes de taille, d’adaptations de vol et d’organisation des plumes1-4, mais présentent des modèles relativement conservés de forme et de développement du bec5-7. Bien que les oiseaux néornithins (c’est-à-dire du groupe de la couronne) présentent également une contrainte sur le développement facial8,9, ils ont des morphologies de bec comparativement diverses associées à une gamme d’écologies alimentaires et comportementales, contrairement aux oiseaux mésozoïques. Nous décrivons ici un oiseau tige de la taille d’une corneille, Falcatakely forsterae gen. et sp. nov. de l’époque du Crétacé supérieur de Madagascar, qui possède un rostre long et profond, une expression de la morphologie du bec qui était auparavant inconnue chez les oiseaux mésozoïques et qui est superficiellement similaire à celle d’une variété d’oiseaux du groupe couronne (par exemple, les toucans). Le rostre de Falcatakely est composé d’un maxillaire édenté expansif et d’un petit prémaxillaire portant des dents. Les analyses morphométriques des éléments osseux individuels et la forme tridimensionnelle du rostre révèlent le développement d’une anatomie faciale de type néornithine malgré la conservation d’une organisation maxillaire-prémaxillaire similaire à celle des théropodes non aviaires. Le modelage et la hauteur accrue du rostre chez Falcatakely révèlent un degré de labilité développementale et une disparité morphologique accrue qui étaient auparavant inconnus chez les premiers aviaires ramifiés. L’expression de ce phénotype (et son écologie présumée) chez un oiseau tige souligne que la consolidation du rostre de type néornithine, dominé par le prémaxillaire, n’était pas une condition préalable à l’évolution pour l’élargissement du bec.