Lors d'une fouille paléontologique, les squelettes intacts et les restes fossilisés sont généralement les stars du spectacle, mais les restes brisés peuvent également révéler des détails importants sur les créatures anciennes. Ces morceaux de structures ressemblant à des dents et à des défenses des premiers mammifères - si vieux qu'ils vivaient avant les dinosaures - aident les chercheurs à comprendre comment et quand les créatures ont évolué.
Dans une étude publiée dans Proceedings of the Royal Society B , les chercheurs ont rassemblé des morceaux cassés de défenses ou de dents présumées de dicynodontes, des mammifères extrêmement précoces, qui avaient été hébergés dans plusieurs institutions en Afrique et aux États-Unis. Ils ont ramené les restes ressemblant à des défenses au laboratoire pour vérifier leur maquillage au microscope. Ils voulaient savoir si les pièces fossilisées étaient en fait des défenses ou s'il s'agissait simplement de dents. Et, s'il s'agissait de défenses, cette nouvelle découverte a-t-elle modifié notre compréhension de l'évolution des défenses dans le règne animal ? Ce faisant, les chercheurs ont réalisé qu'ils devaient trouver une définition formelle de ce qu'est réellement une défense.
"C'est juste une de ces choses que tout le monde pense savoir", déclare Megan Whitney, chercheuse en zoologie à Harvard et auteure principale de l'étude. "En termes de véritable personnage anatomique pouvant être diagnostiqué, il n'y avait vraiment pas une tonne d'informations sur [les défenses]."
Whitney et ses collègues ont identifié trois caractéristiques principales des défenses. Une défense devait toujours pousser, dépasser de la bouche et être faite de dentine, le matériau à l'intérieur d'une dent, et ne pouvait pas contenir d'émail, qui constitue la couche externe d'une dent.
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Lorsque l'équipe a examiné les morceaux cassés qu'ils ont collectés sur le terrain, ils ont découvert que ces pièces fragmentées étaient en fait idéales pour ce type de recherche. Whitney et son équipe ont dû les fragmenter encore plus pour les étudier.
"Une grande partie de notre travail consistait à collecter un tas de spécimens que nous pouvions échantillonner de manière destructive", explique Whitney. Pour examiner de plus près ces spécimens, l'équipe a utilisé un équipement de scie spécialisé pour effectuer des coupes fines du matériau fossile, les a incorporés dans une substance de résine de polyester pour le broyage et les a broyés jusqu'à une consistance optimale pour une visualisation au microscope.
À partir de là, les chercheurs ont pu identifier toute une série de facteurs, dont leur âge et s'il s'agissait de dentine ou d'émail, qui étaient particulièrement importants pour cette étude. Et ce qu'ils ont trouvé a surpris Whitney.
L'équipe a trouvé un certain nombre de spécimens qui répondaient à la nouvelle définition de ce qu'est une défense. Mais curieusement, toutes ces défenses ne provenaient pas de la même période ou d'un ancêtre. Au lieu de cela, ils semblaient évoluer sur des chronologies différentes pour différentes créatures, ce que les biologistes de l'évolution appellent l'évolution convergente.
"Je pensais que nous allions trouver plus d'espèces qui avaient une vraie défense", dit Whitney, "et je dirais que j'ai été choqué de découvrir que [les défenses] ont évolué de manière convergente au moins à quelques reprises."
De plus, la recherche a montré que pour que les défenses évoluent, certains facteurs devaient être présents, notamment des ligaments dentaires flexibles et des taux réduits de remplacement des dents après leur chute, ce qui aide les chercheurs à comprendre les défenses de mammifères d'aujourd'hui.
Classer ces restes comme défenses ou dents, et comprendre quand les créatures dont ils sont issus existaient et comment ils sont liés, aide à donner une image plus complète de l'histoire des dicynodontes et de la façon dont les défenses des mammifères sont apparues aujourd'hui.
"Nous sommes en mesure de documenter comment cette nouveauté anatomique a évolué en utilisant les archives fossiles, et que ce n'est pas cette belle histoire claire et nette", dit Whitney. "L'évolution ne fonctionne pas de cette façon."
