Le rythme et l’intensité des saisons façonnent la vie tout autour de nous, y compris utilisation d’outils par les oiseaux, le diversification évolutive de girafes, et le comportement de nos proches parents primates.
Certains scientifiques suggèrent que les premiers humains et leurs ancêtres ont également évolué en raison de changements rapides dans leur environnement, mais les preuves physiques pour tester cette idée ont été insaisissables – jusqu’à présent.
Après plus d’une décennie de travail, nous avons développé une approche qui tire parti de la chimie et de la croissance des dents pour extraire des informations sur les modèles de précipitations saisonnières des mâchoires des primates vivants et fossiles.
Nous partageons nos découvertes dans une étude collaborative vient de paraître dans Actes de l’Académie nationale des sciences.
Les dents sont des machines à remonter le temps environnementales
Pendant l’enfance, nos dents poussent dans couches microscopiques semblable aux anneaux de croissance trouvés dans les arbres. Les changements saisonniers dans le monde qui nous entoure, comme les sécheresses et les moussons, influencent la chimie de notre corps. La preuve de tels changements est enregistrée dans nos dents.
C’est parce que la composition isotopique de l’oxygène de l’eau potable varie naturellement avec les cycles de températures et de précipitations. Par temps chaud ou sec, les eaux de surface accumulent davantage d’isotopes lourds de l’oxygène. Pendant les périodes fraîches ou humides, les isotopes plus légers deviennent plus courants.
Ces enregistrements temporels et climatiques restent enfermés dans l’émail dentaire fossilisé, qui peut maintenir stabilité chimique depuis des millions d’années. Mais les couches de croissance sont généralement si petites que la plupart des techniques chimiques ne peuvent pas les mesurer.
Pour contourner ce problème, nous avons fait équipe avec le géochimiste Ian Williams de l’Université nationale australienne, qui dirige le leader mondial Microsonde ionique sensible haute résolution (CREVETTES).
Dans notre étude, nous avons recueilli des enregistrements détaillés de la formation des dents et de la chimie de l’émail à partir de tranches de plus de deux douzaines de dents de primates sauvages d’Afrique équatoriale.
Nous avons également analysé deux molaires fossiles d’un grand singe inhabituel appelé Afropithecus turkanensis qui vivait au Kenya il y a 17 millions d’années. Divers groupes de singes ont habité l’Afrique au cours de cette période, environ 10 millions d’années avant l’évolution de nos premiers ancêtres, les hominidés.
Plongée dans un ancien paysage africain
Plusieurs aspects de notre recherche sont utiles pour comprendre le lien entre les modèles environnementaux et l’évolution des primates.
Tout d’abord, nous observons une relation directe entre les modèles historiques de précipitations africaines et la chimie des dents de primate. Il s’agit du premier test d’une idée très influente en archéologie et en sciences de la terre appliquée aux primates sauvages : que les dents peuvent enregistrer des détails fins des changements environnementaux saisonniers.
Nous sommes en mesure de documenter les saisons des pluies annuelles en Afrique de l’Ouest et d’identifier la fin des sécheresses en Afrique de l’Est. En d’autres termes, nous pouvons « voir » les tempêtes et les saisons qui se produisent au début de la vie d’un individu.
Et cela nous amène à un autre aspect important. Nous fournissons le plus grand nombre de mesures d’isotopes de l’oxygène des primates recueillies à ce jour, dans divers environnements en Afrique qui pourraient avoir ressemblé à ceux d’hominines ancestrales.
Enfin, nous avons pu reconstituer des cycles climatiques annuels et semestriels, ainsi que des variations environnementales marquées, à partir d’informations contenues dans les dents des deux singes fossiles.
Nos observations appuient l’hypothèse selon laquelle Afropithèque développé certaines caractéristiques pour s’adapter à un climat saisonnier et à un paysage difficile. Par exemple, il avait des traits dentaires spécialisés pour se nourrir d’objets durs, ainsi qu’une plus longue période de croissance molaire par rapport aux singes et singes antérieurs – ce qui correspond à l’idée qu’il consommait des aliments plus variés selon les saisons.
Nous terminons notre travail en comparant les données de Afropithèque aux études antérieures sur les fossiles d’hominines et de singes de la même région du Kenya. Notre micro-échantillonnage détaillé montre à quel point la chimie des dents est sensible aux variations climatiques à petite échelle.
Des études antérieures de plus de 100 dents fossiles ont manqué la partie la plus intéressante de la composition des isotopes de l’oxygène dans les dents : l’énorme variation saisonnière du paysage.
Un potentiel de recherche plus près de chez vous
Cette nouvelle approche de recherche, associée à nos découvertes sur les grands singes fossiles et aux données sur les primates modernes, sera cruciale pour les futures études sur l’évolution des hominines, en particulier dans le célèbre bassin de Turkana au Kenya.
Par exemple, certains chercheurs ont suggéré que les différences saisonnières en quête de nourriture et utilisation d’outils en pierre a aidé les hominines à évoluer et à coexister en Afrique. Cette idée a été difficile à prouver ou à réfuter, en partie parce que les processus climatiques saisonniers ont été difficiles à démêler des archives fossiles.
Notre approche pourrait également être étendue aux restes d’animaux de l’Australie rurale pour mieux comprendre les conditions climatiques historiques, ainsi que les changements environnementaux préhistoriques qui ont façonné les paysages modernes uniques de l’Australie.
Tanya M.Smithprofesseur au Centre australien de recherche sur l’évolution humaine et au Centre Griffith de recherche sociale et culturelle, Université Griffith et Daniel Vertchercheur postdoctoral, Université de Colombie
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.
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