Une étude met en lumière l’évolution des premiers dinosaures

L’arbre généalogique classique des dinosaures a deux subdivisions des premiers dinosaures à sa base: les Ornithischiens, ou dinosaures à croupe d’oiseau, qui incluent le dernier Tricératops et stégosaure; et les Saurischiens, ou dinosaures à la hanche de lézard, tels que Brontosaure et Tyrannosaure.

En 2017, cependant, cette vision classique de l’évolution des dinosaures a été remise en question avec la preuve que les dinosaures à la hanche de lézard ont peut-être évolué en premier – une découverte qui a radicalement réorganisé les premières branches majeures de l’arbre généalogique des dinosaures.

Maintenant, un géochronologue du MIT, ainsi que des paléontologues d’Argentine et du Brésil, ont trouvé des preuves pour soutenir la vision classique de l’évolution des dinosaures. Les conclusions de l’équipe sont publié aujourd’hui dans le journal Rapports scientifiques.

L’équipe a réanalysé des fossiles de pisanosaure, un petit dinosaure bipède qui serait le premier ornithiscien conservé dans les archives fossiles. Les chercheurs ont déterminé que l’herbivore à hanche d’oiseau remonte à 229 millions d’années, ce qui correspond également à l’époque où les premiers Saurischiens à la hanche de lézard seraient apparus.

Le nouveau calendrier suggère que les Ornithisciens et les Saurischiens sont apparus pour la première fois et ont divergé d’un ancêtre commun à peu près au même moment, ce qui confirme la vision classique de l’évolution des dinosaures.

Les chercheurs ont également daté des roches de la formation Ischigualasto, une unité de roches sédimentaires stratifiées en Argentine, connue pour avoir préservé une abondance de fossiles des tout premiers dinosaures. Sur la base de ces fossiles et d’autres à travers l’Amérique du Sud, les scientifiques pensent que les dinosaures sont apparus pour la première fois dans le continent sud, qui à l’époque était fusionné avec le supercontinent de la Pangée. On pense alors que les premiers dinosaures ont divergé et se sont dispersés à travers le monde.

Cependant, dans la nouvelle étude, les chercheurs ont déterminé que la période au cours de laquelle la formation d’Ischigualasto a été déposée chevauche la période d’un autre gisement géologique important en Amérique du Nord, connu sous le nom de formation de Chinle.

Les couches intermédiaires de la formation de Chinle dans le sud-ouest des États-Unis contiennent des fossiles de diverses faunes, y compris des dinosaures qui semblent être plus évolués que les premiers dinosaures. Cependant, les couches inférieures de cette formation manquent de preuves fossiles animales de quelque nature que ce soit, sans parler des premiers dinosaures. Cela suggère que les conditions dans cette fenêtre géologique ont empêché la préservation de toute forme de vie, y compris les premiers dinosaures, s’ils marchaient dans cette région particulière du monde.

«Si les formations Chinle et Ischigualasto se chevauchent dans le temps, les premiers dinosaures n’ont peut-être pas évolué pour la première fois en Amérique du Sud, mais ont peut-être également erré en Amérique du Nord à peu près au même moment», explique Jahandar Ramezani, chercheur au département de la Terre du MIT. Sciences atmosphériques et planétaires, co-auteur de l’étude. «Ces cousins ​​du Nord n’ont peut-être pas été préservés.»

Les autres chercheurs de l’étude sont la première auteure Julia Desojo du musée de l’Université nationale de La Plata et une équipe de paléontologues d’institutions à travers l’Argentine et le Brésil.

“Suivre les traces”

Les premiers fossiles de dinosaures découverts dans la Formation d’Ischigualasto sont concentrés dans ce qui est maintenant un parc provincial protégé connu sous le nom de «Vallée de la Lune» dans la province de San Juan. La formation géologique s’étend également au-delà du parc, mais avec moins de fossiles des premiers dinosaures. Ramezani et ses collègues ont plutôt cherché à étudier l’un des affleurements accessibles des mêmes rochers, à l’extérieur du parc.

Ils se sont concentrés sur Hoyada del Cerro Las Lajas, un affleurement moins étudié de la formation Ischigualasto, dans la province de La Rioja, qu’une autre équipe de paléontologues a exploré dans les années 1960.

«Notre groupe a mis la main sur certaines des notes de terrain et des fossiles excavés de ces premiers paléontologues, et a pensé que nous devrions suivre leurs traces pour voir ce que nous pourrions apprendre», dit Desojo.

Au cours de quatre expéditions entre 2013 et 2019, l’équipe a collecté des fossiles et des roches de diverses couches de l’affleurement de Las Lajas, y compris plus de 100 nouveaux spécimens de fossiles, bien qu’aucun de ces fossiles ne soit de dinosaures. Néanmoins, ils ont analysé les fossiles et ont constaté qu’ils étaient comparables, tant en espèces qu’en âge relatif, aux fossiles non-dinosaures trouvés dans la région du parc de la même formation Ischigualasto. Ils ont également découvert que la formation Ischigualasto à Las Lajas était significativement plus épaisse et beaucoup plus complète que les affleurements du parc. Cela leur a donné l’assurance que les couches géologiques des deux endroits se sont déposées pendant le même intervalle de temps critique.

Ramezani a ensuite analysé des échantillons de cendres volcaniques collectées dans plusieurs couches des affleurements de Las Lajas. Les cendres volcaniques contiennent du zircon, un minéral qu’il a séparé du reste du sédiment, et mesuré pour les isotopes de l’uranium et du plomb, dont les rapports indiquent l’âge du minéral.

Avec cette technique de haute précision, Ramezani a daté des échantillons du haut et du bas de l’affleurement et a constaté que les couches sédimentaires, et tous les fossiles conservés en leur sein, avaient été déposées il y a entre 230 millions et 221 millions d’années. Étant donné que l’équipe a déterminé que les roches stratifiées de Las Lajas et du parc correspondent à la fois aux espèces et au moment relatif, ils pourraient également déterminer l’âge exact des affleurements les plus riches en fossiles du parc.

De plus, cette fenêtre chevauche considérablement l’intervalle de temps pendant lequel les sédiments se sont déposés, à des milliers de kilomètres vers le nord, dans la formation de Chinle.

«Pendant de nombreuses années, les gens pensaient que les formations Chinle et Ischigualasto ne se chevauchaient pas, et sur la base de cette hypothèse, ils ont développé un modèle d’évolution diachrone, ce qui signifie que les premiers dinosaures sont apparus en Amérique du Sud d’abord, puis se sont répandus dans d’autres parties du monde, y compris Amérique du Nord », dit Ramezani. «Nous avons maintenant étudié les deux formations de manière approfondie et montré que l’évolution diachrone n’est pas vraiment basée sur une géologie sonore.

Un arbre généalogique, préservé

Des décennies avant que Ramezani et ses collègues ne partent pour Las Lajas, d’autres paléontologues avaient exploré la région et mis au jour de nombreux fossiles, y compris des restes de Pisanosaurus mertii, un petit herbivore terrestre à structure claire. Les fossiles sont maintenant conservés dans un musée argentin, et les scientifiques se sont demandé s’il s’agissait d’un vrai dinosaure appartenant au groupe ornithiscien, ou d’un «dinosauromorphe basal» – une sorte de pré-dinosaure, avec des caractéristiques qui sont presque, mais pas tout à fait complètement, dinosaure.

«Les dinosaures que nous voyons dans le Jurassique et le Crétacé sont très évolués, et ceux que nous pouvons bien identifier, mais à la fin du Trias, ils se ressemblaient tous, il est donc très difficile de les distinguer les uns des autres, et des dinosauromorphes basaux, »Explique Ramezani.

Son collaborateur Max Langer de l’Université de São Paulo au Brésil a minutieusement réanalysé le fossile préservé du musée pisanosaure, et a conclu, sur la base de certaines caractéristiques anatomiques clés, qu’il s’agit bien d’un dinosaure – et de plus, qu’il s’agit du plus ancien spécimen ornithiscien conservé. Basé sur la datation de l’affleurement par Ramezani et l’interprétation de pisanosaure, les chercheurs ont conclu que les premiers dinosaures à hanche d’oiseau sont apparus il y a environ 229 millions d’années – à peu près au même moment que leurs homologues à hanche de lézard.

«Nous pouvons maintenant dire que les premiers Ornithisciens sont apparus pour la première fois dans les archives fossiles à peu près au même moment que les Saurischiens, nous ne devrions donc pas jeter l’arbre généalogique conventionnel», dit Ramezani. «Il y a tous ces débats sur l’endroit où les dinosaures sont apparus, comment ils se sont diversifiés, à quoi ressemblait l’arbre généalogique. Beaucoup de ces questions sont liées à la géochronologie, nous avons donc besoin de très bonnes et solides contraintes d’âge pour aider à répondre à ces questions. »

Cette recherche a été principalement financée par le Conseil national de la recherche scientifique et technique (Argentine) et la Fondation de soutien à la recherche de l’État de São Paulo (Brésil). La recherche géochronologique au MIT Isotope Lab a été soutenue en partie par la National Science Foundation des États-Unis.

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