Il y a plus de 300 millions d’années, nos ancêtres ont divergé des ancêtres des reptiles et ont commencé le voyage évolutif vers devenir des mammifères.
À quoi ressemblaient ces premiers ancêtres ? D’une part, ils ne ressemblaient en rien aux mammifères modernes. Le groupe connu sous le nom de synapsides — décrit comme des « reptiles ressemblant à des mammifères” – ressemblait beaucoup plus à des reptiles, mais pouvait se distinguer par une seule grande ouverture dans la joue, probablement pour les muscles de la mâchoire. Les synapsides sont lentement montés au sommet de la chaîne alimentaire, mais nous en savons encore très peu sur les 10 premiers millions d’années d’évolution des synapsides.
En tant que doctorants en paléontologie, nous travaillions tous sur différents aspects de l’évolution précoce des tétrapodes — des animaux à quatre pattes. Nous avons tous les trois dirigé une équipe de recherche diversifiée qui a revisité certains fossiles qui avaient été décrits comme un reptile précoce nommé Asaphestera, recueillis en Nouvelle-Écosse. Notre étude a conduit à un certain nombre de résultats surprenants, dont le plus significatif est notre identification d’Asaphestera comme le plus ancien fossile de synapside définitif.
Joggins, site classé au patrimoine mondial de l’UNESCO
Initialement nommé Chegoggin par le peuple Mi’kmaq, les falaises fossiles de Joggins, en Nouvelle—Écosse, préservent les vestiges d’une vaste forêt fossile qui, il y a 318 millions d’années, aurait été située à l’équateur. Parmi les souches et les troncs d’arbres fossilisés, dont beaucoup sont conservés en position verticale, se trouve l’un des fossiles les plus riches des premiers tétrapodes.
L’importance de ces vastes lits de fossiles a été reconnue il y a des siècles par certains des principaux géologues et paléontologues du 19ème siècle, lorsque la théorie de l’évolution de Darwin révolutionnait le domaine de la biologie. C’est aux falaises fossiles de Joggins que le géologue Charles Lyell a développé sa théorie fondamentale concernant la formation du charbon et où Lyell et le géologue Sir John William Dawson ont découvert ce qui était, à l’époque, les premiers fossiles connus d’animaux terrestres.
Ces fossiles d’animaux ont depuis été périodiquement revisités, d’abord par la paléontologue irlandaise Margaret Steen dans les années 1920, puis par le paléontologue canadien Bob L. Carroll, père de la paléontologie des vertébrés canadiens et professeur de longue date à l’Université McGill.
Le mystère des origines des mammifères
Les premiers ancêtres des mammifères sont apparus il y a plus de 300 millions d’années. Cependant, tout comme les ancêtres d’autres groupes d’animaux vivants, comme les amphibiens et les oiseaux, les premiers synapsides ne ressemblaient en rien aux mammifères modernes. En particulier, distinguer les synapsides précoces des reptiles précoces peut être un véritable défi.
Bien que nous pensions n’étudier qu’un seul animal, Asaphestera intermedia, l’une de nos principales découvertes a été de reconnaître que ce que les paléontologues précédents pensaient être un seul animal était en fait un composite de multiples fossiles d’au moins trois animaux très différents! Nous ne pouvions être certains que de deux d’entre eux: un nouveau reptile que nous avons nommé Steenerpeton silvae et un synapside précoce, Asaphestera platyris, avec la preuve d’une seule ouverture temporale dans le crâne.
La convolution originale de ces espèces met en évidence la subtilité des différences entre les premiers ancêtres des mammifères et les premiers reptiles, et la valeur de la réévaluation des collections de fossiles historiques pour évaluer leur identité à la lumière de travaux plus récents. Asaphestera platyris fournit la plus ancienne preuve de reptiles ressemblant à des mammifères dans les archives fossiles, établissant une date ferme pour leur diversification il y a environ 315 millions d’années.
Changement climatique et effondrement de la forêt tropicale
Les falaises fossiles de Joggins préservent une période juste avant une période de changement climatique drastique. La période comprise entre 370 et 300 millions d’années a été une période froide de l’histoire de la Terre, avec de vastes calottes glaciaires couvrant une grande partie de l’hémisphère Sud. Il y a environ 307 millions d’années, la Terre a commencé un processus de réchauffement climatique. Cela a abouti à la plus grande extinction de masse de l’histoire de la Terre environ 50 millions d’années plus tard.
À l’époque, une grande partie de la région équatoriale était couverte de forêts tropicales humides et de marécages tropicaux, qui ont ensuite été fossilisés sous forme de vastes couches de charbon à travers l’Amérique du Nord et l’Europe. Lorsque le réchauffement a commencé, ces habitats se sont asséchés lors d’un événement appelé effondrement de la forêt tropicale carbonifère, qui a déclenché une extinction massive mineure dans ces points chauds de la biodiversité.
Les survivants étaient tous les premiers représentants de groupes d’animaux modernes, tels que les amphibiens modernes et les reptiles modernes, et ont montré des adaptations pour survivre dans des environnements plus secs.
Joggins est unique en préservant un aperçu précoce de certains de ces groupes modernes avant l’effondrement de la forêt tropicale carbonifère. Ce que nous trouvons, ce sont des animaux qui ont survécu à l’effondrement de la forêt tropicale qui vivaient aux côtés de nombreux animaux qui ont disparu, mais qui étaient plus rares, plus petits et plus difficiles à identifier, comme Asaphestera. Cela va à l’encontre de certaines idées sur l’origine de ces groupes ultérieurs, qui suggèrent que ces animaux plus avancés sont originaires d’altitudes plus élevées ou en dehors des tropiques.
Nous avons encore du chemin à parcourir pour bien comprendre ces premiers membres de notre propre lignée, mais ces fossiles importants de la Nouvelle-Écosse indiquent la voie.