Les chauves-souris sont des maîtres dans la détection du son, et cela est en grande partie lié à la mécanique et à la structure de ces adorables grandes oreilles. Un ensemble de caractéristiques uniques de l'oreille interne peut expliquer comment un groupe de chauves-souris a développé les stratégies d'écholocation sophistiquées qui leur ont permis de prospérer sur tous les continents sauf l'Antarctique, rapportent aujourd'hui des scientifiques dans Nature .
Les chercheurs ont examiné les crânes de 39 espèces de chauves-souris de deux grands groupes appelés Yinpterochiroptera et Yangochiroptera. Ils ont découvert que les yangochhiroptères, qui comprennent la plupart des familles de chauves-souris et 82 % des espèces d'écholocalisation, ont des oreilles internes différentes de celles de tout autre mammifère. Ces chauves-souris ont des oreilles internes avec un espace supplémentaire à l'intérieur de la cochlée et plus de neurones, ce qui peut les aider à chasser dans un large éventail d'environnements.
"Nous supposons que cela permet les appels d'écholocation très compliqués pour lesquels les chauves-souris yangochiropteres sont célèbres", déclare Bruce Patterson, conservateur des mammifères au Field Museum of Natural History de Chicago et co-auteur des résultats.
Les chauves-souris étaient traditionnellement divisées en deux groupes appelés mégachiroptères et microchiroptères, ou mégachiroptères et microchiroptères. Les mégachiroptères comprenaient les renards volants, qui trouvent généralement des fruits et du nectar par la vue et l'odorat, bien que quelques-uns utilisent également des clics de langue comme signaux d'écholocation. Les microchiroptères englobent les chauves-souris qui ont un type d'écholocation qui utilise des sons produits dans le larynx, connu sous le nom d'écholocation laryngée. Les microbats mangent principalement des insectes, y compris des ravageurs agricoles et d'autres petits animaux.
Cependant, depuis 2000, des preuves génétiques ont indiqué que certains de ces écholocalisateurs sont en fait plus étroitement liés aux mégabats qu'aux autres microbats. Cela a conduit les chercheurs à proposer deux nouveaux groupes. Les yinptérochiroptères vivent dans l'hémisphère oriental et comprennent des renards volants ainsi que quelques autres familles telles que les chauves-souris en fer à cheval et à queue de souris. En revanche, les 938 espèces de yangochhiroptères se trouvent dans le monde. Leurs rangs comprennent les chauves-souris à queue libre, les chauves-souris vampires, les chauves-souris à face fantôme, la grande chauve-souris brune et la très populaire chauve-souris blanche charismatique du Honduras.
Le large éventail d'adaptations trouvées parmi ces chauves-souris a entravé les scientifiques à la recherche de traits anatomiques qui pourraient différencier les yangochiropterans des yinpterochiropterans. "La plus grande partie de la diversité se trouve chez les yangochiropterans", explique Patterson. "Donc, trouver quelque chose qui les liait tous ensemble était comme une aiguille dans une botte de foin, mais cette suite de caractères de l'oreille interne semble être exactement cela."
Lui et ses collaborateurs ont enquêté sur les crânes de 19 des 21 familles de chauves-souris vivantes. L'équipe a utilisé la tomodensitométrie pour regarder à l'intérieur des minuscules crânes et a examiné de fines coupes transversales des structures de l'oreille interne au microscope.
Depuis la période jurassique, les mammifères ont eu un arrangement distinctif des structures de l'oreille interne dans la cochlée en forme de coquille d'escargot. Un groupe de corps cellulaires neuronaux appelé ganglion transmet les impulsions nerveuses reçues par les cellules ciliées au cerveau. Le ganglion est contenu dans une épaisse paroi osseuse perforée de minuscules pores qui laissent passer les fibres nerveuses.
Mais chez les yangochiroptères, la configuration est un peu différente. "Au fur et à mesure que vous montez cette spirale, le mur s'ouvre", explique Patterson. Chez certaines chauves-souris, les minuscules pores deviennent des «fenêtres beaucoup plus grandes» qui permettent le passage de gros faisceaux nerveux. Finalement, dit Patterson, "le mur disparaît et le ganglion s'effondre en fait hors du canal." Chez d'autres yangochiroptères, la paroi osseuse est absente sur toute la longueur du canal ganglionnaire. En conséquence, les chauves-souris peuvent accumuler plus de neurones pour recevoir les signaux auditifs entrants.
Ce que cela suggère, dit Patterson, c'est que "c'était la plus grande liberté vis-à-vis des contraintes du canal osseux, la plus grande taille du ganglion et le regroupement plus intime des [fibres nerveuses] qui étaient responsables de la diversification explosive des chauves-souris yangochiropteran". ."
Chez les yinptérochiroptères, les espèces qui écholocalisent émettent un barrage d'impulsions sonores à fréquence constante. Ce type d'écholocation est idéal pour trouver des insectes qui gambadent sur les feuilles et autres encombrements, mais n'est pas d'une grande aide pour la chasse en plein air, dit Patterson. Les chauves-souris Yangochiropteran émettent des appels d'écholocation à des intervalles plus longs qui commencent haut avant de descendre vers des fréquences plus basses. Ces cris donnent effectivement aux mammifères volants un "faisceau de lampe de poche" plus puissant qui peut voyager plus loin et peut recueillir des informations plus diverses sur leur environnement.
La stratégie pourrait être adaptée à un plus large éventail de conditions. Cela "représentait une sorte de percée adaptative pour les chauves-souris, car cela leur donnait la maîtrise du ciel nocturne et les libérait de la concentration sur les buissons", explique Patterson.
Les résultats indiquent que les canaux murés caractéristiques des chauves-souris yinpterochiropteran ont évolué au fil du temps pour créer l'architecture unique de l'oreille interne des yangochiropterans, a écrit M. Brock Fenton, biologiste à l'Université Western de London, en Ontario, dans une courte revue publiée dans le même numéro de Nature. Cela soutient l'idée que l'écholocation est apparue avant cette scission, et que la compétence a ensuite été perdue chez certains yinptérochiroptères.
"Il s'agit d'un nouveau personnage mammifère passionnant identifié chez les chauves-souris qui peut être utilisé pour jeter un nouvel éclairage sur l'évolution de l'écholocation laryngée chez les mammifères, abordant un débat évolutif de longue date", a déclaré Emma Teeling, professeure et biologiste des chauves-souris à l'University College Dublin. n'était pas impliqué dans la recherche, a écrit dans un e-mail.
Curieusement, les chercheurs ont identifié deux chauves-souris yangochiroptères qui, contrairement à leurs proches parents, avaient une paroi osseuse épaisse sur toute la longueur de la cochlée. La raison de cette inversion évolutive n'est pas claire, bien que Patterson soupçonne qu'elle est liée à la stratégie de chasse hautement spécialisée des chauves-souris, qui consiste à effleurer la surface de l'eau et à attraper de petits poissons ou insectes avec leurs pattes.
Cette observation met en évidence le fait que de nombreuses questions sur l'évolution de l'écholocation dans les deux groupes de chauves-souris restent à étudier, dit-il.
