Grâce aux récentes découvertes de fossiles, il est enfin possible de placer le tristement célèbre Tyrannosaurus rex sur l'arbre généalogique de la superfamille des tyrannosauroïdes.
Par une journée étouffante de l'été 2010, un ouvrier du bâtiment dans une zone industrielle de Ganzhou, une ville du sud-est de la Chine, est tombé sur quelque chose de dur. Rempli de prémonitions, il est descendu de sa rétrocaveuse pour voir ce que c'était. Un morceau de roche impénétrable, une conduite d'eau ? Cela entraînerait inévitablement un retard important - et les travaux avaient déjà pris du retard. Mais quand la poussière est retombée, il a vu que le coupable était tout autre chose :une énorme collection d'ossements, dont certains étaient énormes.
Cependant, les travaux ont effectivement été interrompus, car ces ossements se sont avérés être une découverte très importante. L'ouvrier du bâtiment a accidentellement découvert le squelette presque complet d'une espèce de dinosaure bizarre, jusqu'alors inconnue, qui était apparentée au Tyrannosaurus rex. Quelques années plus tard, mes collègues chinois m'ont invité à étudier ce spécimen avec eux, et en mai 2014, nous avons pu annoncer qu'il s'agissait d'une nouvelle branche dans l'arbre généalogique des tyrannosaures, qui s'appelait Qianzhousaurus sinensis. Parce que c'est plutôt difficile à prononcer - et à cause du museau allongé frappant de l'animal - nous lui avons donné le nom d'animal de compagnie Pinocchio rex.
Qianzhousaurus fait partie d'un énorme corps de restes qui a été mis au jour au cours de la dernière décennie et qui a profondément changé notre vision de la superfamille des tyrannosauroïdes.
Depuis la découverte du Tyrannosaurus rex il y a plus d'un siècle, notre vision de ces animaux a été dominée par ce mastodonte de treize mètres de long et de cinq tonnes. Mais l'histoire évolutive des tyrannosaures est restée en grande partie un mystère. Au cours du XXe siècle, les chercheurs ont découvert quelques proches parents du T. rex qui étaient également d'une taille impressionnante, et ils ont commencé à réaliser que le T. rex n'était pas seulement un inadapté excentrique. Ces grands prédateurs étaient une branche complète de l'arbre généalogique des dinosaures. Mais les scientifiques n'ont pas été en mesure de déterminer quand les tyrannosaures sont originaires, de quels ancêtres ils ont évolué, et comment ils sont devenus si gros et ont conquis leur position de leader dans la chaîne alimentaire. Ce n'est que récemment qu'il est devenu possible de formuler des réponses prudentes.
Au cours des 15 dernières années, les chercheurs ont découvert près de 20 nouvelles espèces de tyrannosaures disséminées dans le monde, des déserts de Mongolie aux plaines glacées de l'Arctique. Avec ces découvertes, un nouvel arbre généalogique de la famille Tyrannosaurus a pu être construit, donnant des résultats remarquables. Il s'avère que pendant la majeure partie de leur histoire, les tyrannosaures étaient des carnivores marginaux, pas beaucoup plus gros qu'un humain. Ils n'ont atteint leur taille énorme et leur position dominante dans l'écosystème qu'au cours des vingt derniers millions d'années de l'ère des dinosaures, qui a commencé il y a environ 250 millions d'années et s'est étendue sur les périodes géologiques du Trias, du Jurassique et du Crétacé.
Ainsi, le roi des lézards géants n'était pas issu d'une dynastie de prédateurs géants, mais était en fait d'origine modeste, simplement le dernier survivant d'une immense variété de tyrannosaures qui vivaient sur toute la planète. Jusqu'à ce jour fatidique, il y a 66 millions d'années, lorsqu'un impact d'astéroïde a mis fin au règne des dinosaures et a inauguré l'ère des mammifères.
Chasse aux fossiles
L'histoire de l'histoire de la famille des tyrannosaures commence avec la découverte du T. rex, rendue possible par Henry Fairfield Osborn. Au début du XXe siècle, Osborn était un scientifique de premier plan aux États-Unis. Il a été directeur du Museum of Natural History de New York et président de l'American Academy of Arts and Sciences, et sa photographie a régulièrement fait la couverture du magazine Time. Il a fait bon usage de son statut et de sa position influente pour propager ses dadas personnels, par exemple dans le domaine de l'eugénisme et de la prétendue supériorité de la race blanche. Aujourd'hui, il est généralement considéré comme l'un de ces nombreux imbéciles politiquement incorrects d'un passé lointain. Mais il était aussi un paléontologue astucieux et un gestionnaire encore meilleur. L'une des meilleures décisions qu'il ait prises dans sa carrière a été d'envoyer un collectionneur de fossiles nommé Barnum Brown chercher des dinosaures dans l'ouest des États-Unis.
Ce Brown était aussi un personnage coloré. Lors de sa chasse aux fossiles, il portait un manteau de fourrure qui touchait le sol en plein été, et pour gagner un peu plus il s'engagea comme espion auprès des gouvernements et des compagnies pétrolières. Cependant, il avait un bon flair pour les fossiles et en 1902, il fit l'une des découvertes les plus célèbres de l'histoire de la paléontologie :dans les friches du Montana, il découvrit un gigantesque dinosaure carnivore.
Lorsque ce dinosaure fut décrit scientifiquement quelques années plus tard, Osborn lui donna le nom qui fait encore rêver plus d'un siècle plus tard :Tyrannosaurus rex, le roi tyrannique des lézards géants. La découverte spectaculaire a été rapportée dans des titres sensationnels à travers l'Amérique. Osborn et Brown avaient découvert le prédateur le plus grand et le plus vicieux à avoir jamais marché sur la surface de la terre.
T. rex est devenu une célébrité et a laissé sa marque sur la perception du public des dinosaures. Il a été la vedette de nombreux longs métrages et la pièce de résistance d'expositions dans des musées du monde entier. Mais cette renommée mondiale a obscurci le fait que l'animal était en réalité un mystère :pendant presque tout le XXe siècle, les scientifiques n'avaient aucune idée de la manière d'intégrer le T. rex dans le tableau plus large de l'évolution des dinosaures. C'était un paria, tellement plus grand et tellement différent des autres dinosaures carnivores connus qu'il était difficile de le placer dans l'album photo de la famille des dinosaures.
Au cours des décennies suivantes, d'autres paléontologues dans des strates d'Amérique du Nord et d'Asie âgées de 84 à 66 millions d'années ont découvert quelques proches parents du T. rex qui avaient vécu à peu près à la même période, à la fin du Crétacé. Ces tyrannosaures - Albertosaurus, Gorgosaurus, Tarbosaurus - ressemblent beaucoup au T. rex. Ce sont des prédateurs colossaux au sommet de la pyramide alimentaire, vivant aux derniers stades de l'histoire des dinosaures. Mais aussi impressionnants que soient les fossiles, les origines de ce groupe d'animaux ne sont pas devenues beaucoup plus claires.
Humble descendance
Certaines des découvertes récentes qui nous permettent de combler les lacunes importantes dans notre connaissance des tyrannosaures proviennent d'endroits inattendus. Dernièrement, des restes de dinosaures, y compris des tyrannosaures, ont fait leur apparition partout dans le monde, même dans l'extrême nord de la Russie - où les paléontologues ont été exposés au froid glacial en hiver et à de grands essaims de moustiques en été humide.
L'un de ces paléontologues est Alexander Averianov, mon collègue de l'Institut zoologique de l'Académie des sciences de Russie à Saint-Pétersbourg. En 2010, son équipe annonçait une découverte qui avait fait grand bruit :dans la vaste région de Krasnoïarsk en Sibérie centrale, les chercheurs avaient trouvé une collection d'ossements d'un petit dinosaure carnivore ayant vécu bien avant le T. rex — il y a quelque 270 millions d'années, au milieu du Jurassique - et qui aurait eu à peu près la taille d'un humain. Ils ont appelé l'animal Kileskus, "lézard" dans l'une des langues qui y sont parlées. Cette découverte s'est avérée être une clé importante pour déchiffrer l'origine des tyrannosaures.
À première vue, Kileskus ne fait pas une impression écrasante. En tout cas, il ne ressemble pas du tout à T. rex. Si T. rex avait vécu en Russie en même temps, il aurait pu faire tomber Kileskus comme une mouche embêtante, même avec ses pattes avant pitoyablement courtes. Mais Kileskus présente des similitudes indéniables avec un autre petit carnivore, Guanlong, qui a vécu en Chine environ dix millions d'années plus tard et a été décrit en 2006. Par exemple, les deux animaux ont une crête osseuse voyante qui s'étend d'avant en arrière sur le crâne. Et Guanlong, dont des squelettes beaucoup plus complets ont été trouvés que Kileskus, a des caractéristiques que l'on ne trouve que chez les tyrannosauroïdes, comme la fusion des os nasaux dans le museau. Ces caractéristiques communes indiquent une ascendance partagée. Les modestes, voire insignifiants Kileskus et Guanlong font donc partie du groupe d'espèces animales dont est issu le puissant T. rex.
Ces deux découvertes ont brossé un tableau inattendu de l'aube des tyrannosaures. Ainsi, le groupe n'était pas constitué dès le départ de gigantesques superprédateurs, mais plutôt de carnivores deuxième ou troisième de la chaîne alimentaire, vivant dans l'ombre d'énormes prédateurs appartenant à des groupes éloignés, tels que les allosaures et les cératosaures. De plus, les racines des tyrannosaures remontent bien plus loin qu'on ne l'aurait jamais cru possible. Leurs premiers ancêtres vivaient à une époque où le supercontinent Pangée ne s'était pas encore complètement désintégré, de sorte que les animaux pouvaient se disperser relativement facilement à travers les différentes masses continentales. Ces conditions géographiques expliquent comment les premiers représentants des tyrannosauroïdes sont apparus en Russie et en Chine, et des espèces un peu plus tardives aux États-Unis et au Royaume-Uni, et peut-être même en Australie (sur la classification taxonomique de certains dinosaures carnivores trouvés en Australie, les experts sont toujours en désaccord) . De plus, les fossiles trouvés montrent également que les tyrannosaures ont mis un temps étonnamment long à conquérir leur position de puissance :entre les plus anciens ancêtres des tyrannosauroïdes et le T. rex, il y avait une période plus longue (au moins 100 millions d'années) qu'entre le T. rex et le T. .rex. homme (66 millions d'années).
Plumes chaudes et moelleuses
Le fait que les tyrannosaures aient mis si longtemps à atteindre des dimensions vraiment gigantesques ne signifie pas que leur évolution s'est arrêtée entre-temps. Nous trouvons de plus en plus de preuves que le groupe a connu une diversification significative bien avant l'émergence d'espèces comme Tarbosaurus et T. rex. Des exemples frappants de cette diversification ont été trouvés dans la province du Liaoning, dans le nord-est de la Chine.
Le Liaoning n'est pas exactement l'endroit le plus excitant de la planète. Ayant grandi dans les prairies monotones du Midwest américain, même moi, j'ai du mal à garder les yeux ouverts sur le trajet en train de trois heures et demie de Pékin à travers les collines sans fin enveloppées de brume, où il n'y a rien à voir que des fermes sporadiques et ici et là la fumée ondulante d'un feu de bois. Mais pour les chasseurs de fossiles, c'est un terrain sacré.
Au cours des vingt dernières années, les agriculteurs de cette région ont collecté des milliers de squelettes de dinosaures. Il y a environ 120 à 130 millions d'années, des éruptions volcaniques se produisaient régulièrement ici, recouvrant rapidement les animaux condamnés de cendres et de boue, préservant leurs restes jusque dans les moindres détails.
Parmi les nombreux animaux qui ont fait surface dans cette Pompéi préhistorique, il y avait deux espèces de tyrannosaures intrigantes. Mon collègue Xu Xing de l'Institut de paléontologie vertébrale et de paléoanthropologie de Pékin a publié la découverte d'une de ces espèces, Dilong, en 2004. Dilong avait à peu près la taille d'un golden retriever. Il avait de longues pattes avant avec lesquelles il attrapait sa proie, et un squelette souple et élégant avec de longues pattes arrière qui lui permettaient de se déplacer rapidement. La deuxième espèce, décrite par Xu en 2012, est une créature complètement différente. Mesurant huit à neuf mètres de long et pesant environ une tonne, cet animal - appelé Yutyrannus - devait se trouver au sommet ou près du sommet de la chaîne alimentaire.
Les deux espèces de tyrannosaures ont été trouvées dans la même formation rocheuse et ont peut-être vécu en même temps, il y a environ 125 millions d'années. Les deux espèces présentent les os nasaux fusionnés et d'autres caractéristiques typiques des tyrannosaures et montrent qu'au début du Crétacé, les tyrannosauroïdes s'étaient déjà divisés en de nombreuses nouvelles espèces, chacune jouant son propre rôle dans l'écosystème, et que certaines espèces expérimentaient déjà un corps plus grand. taille.
Dilong et Yutyrannus sont également intéressants pour une autre raison. Dans le passé, les paléontologues décrivaient les dinosaures comme des reptiles écailleux et surpuissants qui avançaient maladroitement et lentement. Mais dernièrement, les chercheurs trouvent de plus en plus de preuves que certaines espèces de dinosaures n'étaient pas couvertes d'écailles, mais avaient une fourrure floue et étaient généralement beaucoup plus agiles et intelligentes qu'on ne le pensait auparavant. En d'autres termes, ils ressemblaient plus à des oiseaux qu'à des reptiles. Grâce à la découverte de Dilong et Yutyrannus, il ne fait plus aucun doute que les tyrannosauroïdes correspondent à cette description. Les os de ces espèces sont recouverts d'une épaisse couche de duvet qui rappelle les plumes - pas les rémiges qui composent les ailes des oiseaux modernes, mais des plumes plus simples et filandreuses qui rappellent les poils. Et contrairement aux oiseaux, les tyrannosauroïdes ne pouvaient certainement pas voler. Les plumes servaient probablement à se montrer ou à maintenir la température corporelle. Le fait que des plumes aient été trouvées sur des tyrannosauroïdes et d'autres espèces de dinosaures rend très probable que le T. rex avait aussi des plumes. Si vous n'avez pas trouvé le roi tyrannique des lézards géants assez terrifiant, imaginez-le comme un Grand Hellbird énergique et intelligent.
Rois au pouvoir
Les nouvelles découvertes en Russie, en Chine et ailleurs montrent que les tyrannosauroïdes ont prospéré dans la période allant du Jurassique moyen au début du Crétacé. Bien qu'ils n'étaient pas encore les souverains, ils avaient trouvé leur place en tant que groupe stable, sinon très spectaculaire, de prédateurs rusés et rapides. Mais quelque chose a changé. Il y a entre 85 et 110 millions d'années, au milieu du Crétacé, l'écosystème des dinosaures a subi des changements radicaux. Les allosaures et les cératosaures, qui avaient longtemps été au sommet de la pyramide alimentaire, ont en grande partie disparu et dans l'hémisphère nord, les tyrannosauroïdes ont désormais assumé le rôle de prédateur suprême. La cause exacte de ces changements n'est pas claire, car les fossiles de dinosaures du Crétacé moyen sont extrêmement rares. Peut-être était-ce dû à une vague d'extinction massive qui s'est produite il y a environ 94 millions d'années, lorsque les températures mondiales ont augmenté et que le niveau de la mer a fortement fluctué.
Mais quelle que soit la façon dont les tyrannosaures ont pu atteindre le sommet de la chaîne alimentaire, une fois qu'ils y sont arrivés, le butin était là. Au cours des vingt derniers millions d'années de la période du Crétacé, les tyrannosaures d'Amérique du Nord et d'Asie étaient les dirigeants incontestés - des superprédateurs de plusieurs tonnes avec d'énormes crânes et des pattes avant très courtes. Ils avaient tellement de pouvoir dans leurs mâchoires qu'ils mordaient en deux les os de leur proie. Ils ont grandi si vite qu'ils ont pris quelques kilos chaque jour pendant leur adolescence. Et ils vivaient à un tel rythme que les paléontologues n'ont jamais trouvé de spécimen de plus de trente ans.
Ainsi, en Amérique du Nord et en Asie, les tyrannosaures colossaux ont eu beaucoup de succès, mais en Europe et dans l'hémisphère sud, ils semblent ne jamais s'être vraiment établis. Là, d'autres groupes de grands prédateurs ont appelé les coups. Si nous reconstituons le climat et la constellation des continents à la fin du Crétacé, nous comprenons pourquoi il en était ainsi. À cette époque, la Terre était très différente de celle de l'évolution des petits tyrannosauroïdes. Les continents s'étaient beaucoup plus éloignés et avaient déjà atteint approximativement les positions qu'ils occupent aujourd'hui. De plus, le niveau de la mer avait monté de façon spectaculaire, de sorte qu'une partie de l'Amérique du Nord était submergée et que l'Europe n'était plus qu'un ensemble de petites îles. Le monde dans lequel T. rex vivait était une planète extrêmement fragmentée. En conséquence, les espèces qui contrôlaient une zone ne pouvaient pas conquérir de nouvelles zones - pour la simple raison qu'elles ne pouvaient pas s'y rendre.
Diversité continue
On s'attendrait à ce que dans les régions où les tyrannosaures géants comme le T. rex dominaient, ces brutes musclées supplantaient d'autres espèces plus délicatement construites. Mais les découvertes récentes de fossiles indiquent que cela ne s'est pas produit. De nouvelles découvertes surprenantes ont révélé une variété sans précédent de tyrannosauroïdes occupant diverses positions dans la chaîne alimentaire, même au cours des derniers millions d'années du Crétacé, lorsque le T. rex était le dirigeant incontesté.
Qianzhousaurus, l'animal au nez de Pinocchio trouvé sur un chantier de construction en Chine, en est un bon exemple. La première fois que mon collègue Junchang Lü de l'Institut géologique de l'Académie chinoise des sciences de la Terre m'a montré des photos de ce spécimen, lors d'une convention en 2013, j'ai été stupéfait. J'ai vu un tyrannosaure de la dernière partie du Crétacé qui ne ressemblait en rien au grand roi des lézards géants.
Pour commencer, il était beaucoup plus petit - pas plus de huit ou neuf pieds de long et environ mille livres de poids. Ce n'est toujours pas un animal que vous aimeriez rencontrer dans une ruelle sombre, mais néanmoins juste une créature sans défense par rapport au T. rex. Plus étrange encore, il avait un crâne allongé et finement formé, contrairement au crâne large et musclé avec lequel son célèbre cousin écrasait les os comme s'il s'agissait de brindilles.
Lü m'a demandé de l'aider à décrire ce nouveau fossile de Chine, car j'avais étudié deux autres tyrannosaures à long museau qui avaient été découverts vingt ans plus tôt et avaient longtemps intrigué la science. Le premier de ces animaux était connu grâce à une partie d'un squelette partiel trouvé en Mongolie par une équipe russe dans les années 1970. Les chercheurs russes lui avaient donné le nom d'Alioramus remotus et suggéraient qu'il s'agissait d'un tyrannosauroïde atypique avec un long museau. Pendant la guerre froide, peu de paléontologues ont eu l'occasion d'étudier ce spécimen, il est donc resté longtemps incertain s'il s'agissait d'une nouvelle espèce particulière ou simplement d'un jeune spécimen de l'espèce de tyrannosaure déjà connue Tarbosaurus.
Plusieurs décennies plus tard, au début de ce siècle, une équipe de paléontologues américains et mongols dirigée par mon superviseur Mark Norell du Musée américain d'histoire naturelle a découvert un spécimen beaucoup plus complet et bien conservé d'Alioramus. Le jour où j'ai commencé mon doctorat, Norell m'a emmené au laboratoire du musée, m'a montré le squelette et m'a dit de l'étudier. En 2009, nous avons pu annoncer qu'il s'agissait d'une nouvelle espèce, Alioramus altai. Le squelette avait l'air différent de Tarbosaurus, mais comme il appartenait à un jeune individu (comme l'indique la structure interne des os), nous ne pouvions pas exclure que les caractéristiques apparemment uniques aient pu s'expliquer par le fait qu'il n'était toujours pas pleinement développé.
Parfois, de tels débats se poursuivent pendant des décennies alors que les paléontologues attendent que de nouveaux fossiles sortent de l'impasse. Mais dans notre cas, cela n'a duré que quelques années, en partie grâce à la découverte accidentelle de cet ouvrier du bâtiment chinois. Le squelette de Qianzhousaurus découvert à Ganzhou avait le même long museau, la même carrure délicate et la même taille modeste qu'Alioramus, mais il appartenait clairement à un individu beaucoup plus âgé et plus mature. Maintenant, nous savions avec certitude :les tyrannosauroïdes à long museau étaient une espèce distincte qui avait vécu dans toute l'Asie à la toute fin du Crétacé et qu'on croyait avoir occupé la deuxième position la plus élevée dans la chaîne alimentaire, en dessous du géant Tarbosaurus.
Et Qianzhousaurus n'était pas le seul tyrannosaure finement construit à parcourir la planète en même temps que les poids lourds. Juste un mois ou deux avant que nous devions publier notre description de Qianzhousaurus, mes collègues américains Anthony Fiorillo et Ronald Tykoski du Perot Museum of Nature and Science à Dallas, près du cercle glacial de l'Arctique en Alaska, ont découvert un tyrannosaure encore plus étrange émergeant du dernière partie du Crétacé supérieur et qui reçut le nom de Nanuqsaurus. Nous ne connaissons cet animal qu'à partir d'une poignée d'os qui ressemblent beaucoup aux os correspondants du T. rex, mais avec une différence incroyable :ils font environ la moitié de leur taille. L'explication évidente serait que ces os appartenaient à un bébé tyrannosaure, mais ce qui est étonnant, c'est que les « coutures » où les os adjacents ont poussé ensemble sont épaissies, un phénomène qui ne se produit que chez les animaux adultes.
Fiorillo et Tykoski ont suggéré une idée qui peut sembler tirée par les cheveux à première vue, mais qui, à mon avis, est très plausible :les tyrannosaures de l'Arctique ont vu leur taille corporelle diminuer au cours de l'évolution parce qu'il n'y a pas assez de nourriture disponible dans ces régions du nord pour pour maintenir un grand corps.
De nombreux animaux vivant sur les îles aujourd'hui ont subi un «rétrécissement» similaire pour la même raison - un habitat où les sources de nourriture sont limitées. Ainsi, alors que le T. rex régnait dans le sud, un tyrannosaure miniature parcourait la nature sauvage du nord.
Succès inattendu ?
Ces nouveaux ajouts à l'arbre généalogique des tyrannosaures ont jeté un nouvel éclairage sur l'histoire évolutive de cette espèce évocatrice, mais des questions importantes demeurent. D'où viennent les tyrannosauroïdes ? Et quand, au Jurassique moyen ou déjà au Jurassique inférieur, une période dont peu de fossiles ont été retrouvés dans le monde ?
Y avait-il aussi des tyrannosaures dans l'hémisphère sud du Jurassique moyen au Crétacé moyen ? La plupart des fossiles ont été trouvés sur les continents du nord, à une exception près :un os mystérieux d'Australie. Nous savons que de nombreuses espèces de dinosaures étaient dispersées sur toute la planète entre le Jurassique moyen et le Crétacé moyen, alors peut-être que les tyrannosaures l'étaient aussi. Quel type de plumes les plus grands tyrannosaures, comme le T. rex, avaient-ils et quelle était la fonction de ces plumes ? Et qu'est-ce que Qianzhousaurus et Alioramus ont fait exactement avec leurs longs museaux ?
Aussi incomplète que soit l'histoire du tyrannosaure, elle révèle une vérité plus profonde, à savoir que l'évolution est imprévisible. Lorsque les premiers tyrannosauroïdes sont apparus il y a plus de 170 ans, personne n'aurait pu imaginer que ces prédateurs minables régneraient un jour sur des continents entiers.
Ce n'était pas écrit dans les étoiles qu'ils seraient un tel succès. Au contraire, pendant plus de 80 millions d'années, ils ont dû survivre dans un rôle subalterne, attendant patiemment que les changements environnementaux leur permettent de devenir de puissants prédateurs au sommet de la chaîne alimentaire. Et puis, juste au moment où les tyrannosaures étaient à l'apogée de leur puissance, un jour, un astéroïde est tombé du ciel et ils ont été anéantis. Lorsque les forêts vierges ont brûlé, des écosystèmes entiers se sont effondrés et les mammifères ont commencé leur marche triomphale, leur force et leur taille ne pouvaient plus sauver les tyrannosaures.
