Lorsque les chevaux ou les guépards ressentent le besoin de vitesse, ils adoptent une démarche connue sous le nom de galop. Lapins liés. Certains animaux aquatiques se traînent en utilisant des formes de locomotion qui reposent sur leurs nageoires, appelées béquilles ou barques. Tous ces mouvements sont spéciaux :les timings des pas ou des ailerons gauche et droit ne sont pas espacés de manière égale.
Tous les animaux ne comptent pas sur ces types de mouvements pour se déplacer rapidement. Cependant, les soi-disant démarches asymétriques ne sont pas une innovation chez les vertébrés, ont rapporté des scientifiques le 8 mars dans le Journal of Experimental Biology . Les chercheurs ont analysé les observations de mouvements de centaines d'espèces et ont conclu que des démarches irrégulières peuvent être apparues pour la première fois chez d'anciens animaux ressemblant à des poissons avant même que les vertébrés ne fassent le voyage vers la terre. Les résultats suggèrent que différents groupes d'animaux ont acquis et perdu la capacité d'utiliser des démarches asymétriques tout au long de l'histoire des vertébrés.
Bien qu'il soit "plus ou moins" connu que les animaux terrestres ont évolué indépendamment de ces mouvements, "l'idée que cette capacité est ancienne pour les poissons à mâchoires est relativement nouvelle et intrigante", John Hutchinson, professeur de biomécanique évolutive au Royal Veterinary College Hawkshead Campus à Hatfield, en Angleterre, qui n'était pas impliqué dans la recherche a déclaré dans un e-mail.
Lorsqu'un animal marche ou trotte, il bouge ses membres selon un schéma régulier et régulier connu sous le nom de démarche symétrique. Pour voyager plus rapidement, de nombreux animaux peuvent adopter des démarches asymétriques, explique Eric McElroy, professeur de biologie au College of Charleston en Caroline du Sud et co-auteur des découvertes. Un exemple classique est le galop d'un cheval.
Dans un galop, les quatre pieds ont touché le sol à des moments différents et inégalement espacés, ont écrit McElroy et son collaborateur Michael Granatosky, du New York Institute of Technology à Old Westbury, dans le journal. Les mammifères ne sont pas les seuls galopeurs; certains crocodiliens ont également été observés utilisant cette démarche.
Les gazelles peuvent atteindre un autre type de démarche asymétrique appelée pronking, qui consiste à sauter dans les airs et à atterrir simultanément sur les quatre pieds. Les crapauds et les lapins utilisent des allures bondissantes ou semi-bondissantes, dans lesquelles les deux pattes arrière touchent le sol en même temps. Les mudskippers, les tortues de mer et certains phoques déplacent leurs nageoires avant simultanément dans une démarche de « béquille » pour se déplacer sur terre. Certaines raies et autres poissons dégagent, déplaçant simultanément leurs nageoires pelviennes pour filer le long du fond marin.
Il existe également des vertébrés qui ne semblent pas utiliser des démarches asymétriques, notamment les lézards, les salamandres, les ornithorynques, les hérissons, les loris et les éléphants.
Pour comprendre quand ces démarches sont apparues pour la première fois, McElroy et Granatosky se sont penchés sur les rapports de mouvements symétriques et asymétriques chez 308 espèces différentes de gnathostomes, ou vertébrés à mâchoires. La grande majorité des vertébrés actuels appartiennent à ce groupe, à l'exception des myxines et des lamproies.
Les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour étudier quatre scénarios évolutifs différents. Dans l'un, l'ancêtre commun des gnathostomes avait la capacité de se déplacer de manière asymétrique, et ses descendants pouvaient perdre cette capacité mais pas la retrouver. Un autre modèle supposait que le trait ne pouvait qu'être acquis, ce qui impliquait que l'ancêtre du gnathostome n'avait pas de démarche asymétrique.
Dans le troisième modèle, des démarches asymétriques apparaissaient et disparaissaient à des taux à peu près égaux dans l'arbre généalogique. Le quatrième modèle a supprimé la contrainte de taux. Cela a permis aux organismes «d'avoir une évolution très rapide des démarches asymétriques et des pertes très lentes des démarches asymétriques», explique McElroy. "Ils peuvent être très différents en termes de vitesse d'évolution."
Lui et Granatosky ont découvert que ce quatrième scénario était le plus probable, basé sur la façon dont les démarches asymétriques sont réparties entre les vertébrés modernes. Ils ont calculé que l'ancêtre gnathostome avait une probabilité d'environ 75 % d'utiliser une sorte de démarche asymétrique.
Cette créature ressemblant à un poisson habitait probablement des mers côtières peu profondes il y a 400 à 450 millions d'années, environ 25 à 100 millions d'années avant que certains de ses descendants n'envahissent la terre. L'ancêtre gnathostome a peut-être utilisé ses nageoires pour se béquiller ou se jeter sur le fond marin, dit McElroy, notant que de nombreux fossiles de vertébrés à mâchoires précoces ressemblent à des poissons actuels qui utilisent ces mouvements tels que les raies et les raies.
L'équipe a également déterminé que l'ancêtre qui a donné naissance aux mammifères modernes avait probablement la capacité de se déplacer de manière asymétrique, contrairement aux ancêtres des amphibiens et des lézards.
On ne sait pas pourquoi les démarches asymétriques ont été perdues dans certains groupes de vertébrés. Les éléphants peuvent être trop gros pour galoper sans exercer une pression dangereuse sur leurs os. Certains animaux, comme les loris et de nombreuses tortues, peuvent ne jamais se déplacer assez vite pour avoir besoin d'allures asymétriques.
Les lézards peuvent se précipiter très rapidement sans bouger leurs membres de manière asymétrique. "Je n'ai jamais vu un lézard galoper, et c'est bizarre qu'ils ne le fassent pas et cela suggère une sorte de contrainte neuromusculaire", dit McElroy. "J'aimerais examiner de plus près cela pour vraiment comprendre que les lézards ne sont tout simplement pas capables de faire cela, ou est-ce quelque chose qu'ils font très, très rarement, ou certains groupes d'entre eux peuvent le faire et nous n'avez-vous simplement pas étudié ces groupes ? »
Les 308 animaux actuels que les chercheurs ont examinés ne représentent qu'une fraction des quelque 69 000 espèces de vertébrés. Cela, a déclaré Hutchinson, aurait pu fausser les résultats de l'analyse.
Les observations d'espèces de poissons modernes étaient relativement rares, reconnaît McElroy. "Les poissons auront tendance à avoir un effet plus important sur les reconstructions [évolutives] parce qu'ils sont les espèces les plus anciennes", dit-il, et représentent "à la fois une limitation et une zone de découverte future". La prise en compte de la locomotion des vertébrés éteints améliorerait également ces estimations, mais on sait peu de choses sur la façon dont ils se sont déplacés.
Malgré ces limitations, a déclaré Hutchinson, "l'étude est précieuse dans la mesure où elle synthétise de nombreuses données avec de bons outils d'évolution et provoquera de nouvelles investigations sur les questions qu'elle soulève."
