proto-mammifères

De nouvelles découvertes réécrivent notre compréhension de l’évolution des mammifères

Des paléontologues brésiliens viennent de faire une découverte fascinante qui pourrait changer notre compréhension de l’évolution des mammifères. En examinant des fossiles bien conservés de deux espèces de cynodontes, précurseurs de mammifères, ces chercheurs ont mis au jour des informations cruciales sur l’évolution de la mâchoire et de l’oreille moyenne. Ce travail révèle que certaines caractéristiques essentielles des mammifères ont évolué bien plus tôt que ce que l’on pensait auparavant.

Les Cynodontes : les ancêtres des mammifères

Les cynodontes sont un groupe fascinant de reptiles mammaliens qui ont vécu il y a environ 260 à 200 millions d’années durant le Trias. Ils sont souvent considérés comme les ancêtres directs des mammifères modernes, marquant une étape cruciale dans l’évolution des vertébrés. Ce groupe se distingue par plusieurs caractéristiques qui préfigurent celles des mammifères, telles qu’une dentition plus spécialisée et une structure de mâchoire évoluée.

Les cynodontes avaient une grande variété de formes et de tailles, allant de petits prédateurs agiles à des espèces plus volumineuses. Un aspect clé de leur évolution a été le développement d’une mâchoire composée de plusieurs os, ce qui a permis une mastication plus efficace des aliments. Contrairement à leurs ancêtres reptiles, qui possédaient une mâchoire moins complexe, les cynodontes ont alors commencé à montrer des adaptations qui ont facilité la transition vers les caractéristiques modernes des mammifères.

Un autre aspect significatif des cynodontes est leur oreille moyenne. Les premiers cynodontes avaient en effet déjà commencé à évoluer vers la présence de trois os distincts dans l’oreille, une caractéristique qui distingue les mammifères des autres vertébrés.

Deux espèces clés

Parmi les cynodontes, deux espèces récentes ont été découvertes au Brésil : Brasilodon quadrangularis et Riograndia guaibensis. Ces fossiles, datés d’environ 225 millions d’années, ont été trouvés dans une région qui était à l’époque riche en biodiversité. Des paléontologues de l’Université de Bristol se sont penchés sur ces espèces pour mieux comprendre les premières étapes de l’évolution de la mâchoire chez les mammifères.

Pour réaliser leur étude, ils ont utilisé une technique appelée tomodensitométrie. Cette méthode permet de créer des images en 3D des structures internes des fossiles. En étudiant les articulations de la mâchoire des deux espèces, les chercheurs ont découvert que Riograndia guaibensis présentait une structure de mâchoire qui ressemblait à celle des mammifères. Étonnamment, cette espèce a vécu 17 millions d’années avant le plus ancien exemple connu de ce type d’articulation.

En revanche, la deuxième espèce, Brasilodon quadrangularis, n’avait pas cette structure. Cela signifie que les caractéristiques de la mâchoire des mammifères ont évolué à plusieurs reprises au sein de différents groupes de cynodontes, ce qui était jusqu’à présent inconnu.

(Photo : Les deux fossiles découverts. B. quadrangularis en haut et R. guaibensis en bas.)

Une évolution plus complexe que prévu

Cette découverte remet donc en question l’idée que l’évolution des mammifères a suivi un chemin linéaire. Au lieu de cela, il semble que les ancêtres des mammifères ont expérimenté diverses formes d’articulation de la mâchoire, conduisant à l’évolution des traits des mammifères de manière indépendante dans différentes lignées. Ce phénomène est décrit par les scientifiques comme une évolution " patchwork " ou " mosaïque ".

En intégrant ces nouvelles informations aux données existantes, les scientifiques espèrent approfondir leur compréhension de l’évolution de la mâchoire et de l’oreille des mammifères. Ces découvertes sont non seulement fascinantes d’un point de vue scientifique, mais elles pourraient également nous aider à mieux comprendre notre propre histoire évolutive. 



 

Auteur: Internet

Info: https://sciencepost.fr/, Brice Louvet, 26 septembre 2024,  source : Nature

évaluations

Lorsqu'il leur est demandé de juger du potentiel d'une théorie nouvellement inventée mais non testée, les physiciens s'appuient sur les concepts de caractère naturel, de simplicité, d'élégance et de beauté. Ces règles cachées sont omniprésentes dans les fondements de la physique. Elles sont inestimables. Elles sont également en conflit total avec le mandat scientifique d'objectivité.

Auteur: Hossenfelder Sabine

Info:

[ sciences dures ] [ théorie-pratique ]

chercheurs

Pour la plupart, les physiciens et les mathématiciens ont adopté une division fine du travail dans laquelle les premiers se plaignent de la méticulosité des seconds, et ces derniers se plaignent de la négligence des premiers.

Auteur: Hossenfelder Sabine

Info: Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray

[ sciences dures ] [ théorie-pratique ]

objectivité

Il est d’autres raisons pour lesquelles nous utilisons les mathématiques en physique. En plus de nous aider à rester honnêtes, les mathématiques sont aussi la terminologie la plus économique et la plus claire que nous connaissions. Le langage est malléable ; il dépend du contexte et de l’interprétation. Mais les mathématiques ne se soucient pas de la culture ou de l’histoire. Si mille personnes lisent un livre, elles liront mille livres différents. Mais si mille personnes lisent une équation, elles liront la même équation.

Auteur: Hossenfelder Sabine

Info: Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray

[ logique formelle ] [ exactitude ] [ précision ] [ nombres ]

métaphysique

On pourrait connaître le quoi de quelque chose pour toujours et ne jamais découvrir le pourquoi.

Auteur: VanderMeer Jeff

Info: Acceptation

[ inaccessibilité ] [ impasse ontologique ]

résilience

Peut-être que ma seule véritable expertise, mon seul talent, est d'endurer au-delà de l'endurable.

Auteur: VanderMeer Jeff

Info: Annihilation

[ dépassement ]

objectivité

Rien de ce qui vivait et respirait n'était vraiment objectif — même dans le vide, même si tout ce qui possédait le cerveau était un désir d'auto-immolation pour la vérité.

Auteur: VanderMeer Jeff

Info: Annihilation

[ impossible ]

cosmologie

Les galaxies ne sont pas réparties au hasard dans l’Univers 

" Une carte qui ne parle pas n'est pas une carte aboutie "

Le Havre accueille du 26 au 28 septembre l’événement de vulgarisation scientifique " Sur les épaules des géants ". Parmi les intervenants, se trouve l’astrophysicienne Hélène Courtois, spécialiste de la cosmographie. Partenaire de l’événement, Numerama a pu s’entretenir avec la scientifique sur son travail aussi précis que titanesque, consistant à dresser des cartes de l’Univers.

Sur Terre, nous utilisons chaque jour ou presque des cartes pour nous déplacer et nous orienter. Ces cartes sont pratiques et fonctionnelles. Mais les cartes peuvent aussi servir aux scientifiques. Elles les aident à répondre à des questions essentielles, que nous sommes nombreux à nous poser (D’où venons-nous ? Où allons-nous ?).

C’est tout le travail que mène depuis des années l’astrophysicienne Hélène Courtois, spécialiste de la cosmographie et vice-présidente de l’université Lyon 1. Ses travaux ont permis d’identifier Laniakea, le superamas de galaxies abritant la Voie lactée. Numerama s’est entretenu avec la chercheuse, pour comprendre la portée de ses découvertes. Entretien avec Hélène Courtois, astrophysicienne

- En quoi consiste exactement la cosmographie ?

Hélène Courtois : Cela sert à savoir où l’on est dans l’Univers. La première question à laquelle on essaye de répondre est : où sommes-nous ? C’est la même question lorsqu’on fait de la géographie. La cosmographie, c’est faire des cartes du cosmos ; la géographie, c’est faire des cartes de la Terre. La science de cartographier est inhérente aux humains, et peut-être aux autres formes vivantes.

- À quoi ressemble une carte du cosmos ?

La spécificité de mes cartes, c’est qu’elles sont en mouvement. Ce sont plus exactement des cartes des mouvements. Ce que j’ai inventé, en astronomie, ce sont des cartes des mouvements dans l’Univers. C’est de la cartographie dynamique. J’observe avec des télescopes des mouvements de galaxies pour comprendre comment l’Univers en est venu à ces cartes. Les galaxies dans l’Univers ne sont pas réparties au hasard.

- Qu’est-ce qu’une bonne carte de l’Univers ?

Je ne fais pas des cartes pour faire des cartes. J’ai un sens esthétique, j’aime que cela soit beau, compréhensible. J’aime que ça parle. Une carte qui ne parle pas est une carte qui n’est pas aboutie. Il faut donc que la carte transmette une information et que l’on ressente le mouvement en la voyant, que la carte montre que les galaxies ne sont pas à des positions au hasard.

- Votre grande découverte, Laniakea, a bouleversé la cosmographie. De quoi s’agit-il ?

L’une des grandes découvertes de ma carrière a été de tracer les frontières de notre continent à nous, qui s’appelle Laniakea. On l’a dévoilé en 2014. C’est un continent à 3 dimensions, c’est un volume dans l’espace. Si on est à l’intérieur de cette frontière, on va avoir un mouvement vers l’intérieur du volume. Si l’on dépasse cette frontière, on fait partie d’un autre continent. Depuis la fin de l’année dernière, j’ai fini de cartographier les 5 continents voisins de Laniakea.

 (Image : Laniakea et ses 5 voisins. Cartographie dynamique de 1 milliard d’années-lumiere de coté.)

Cela a pris 20 ans pour en cartographier un [Laniakea]. Puis, en 10 ans de plus, j’en ai cartographié 5 autres. L’avenir, ce sont les télescopes, et notamment Euclid. Il va nous aider à faire la plus grande carte de l’Univers, qui fera 10 milliards d’années-lumière de côté. Ma grande carte actuelle fait 1 milliard d’années-lumière de côté et compte 6 continents extragalactiques.

- Pourquoi a-t-on besoin de faire des cartes toujours plus grandes ?

C’est pour aller plus loin, mais également pour aller plus tôt dans l’Univers. C’est pour remonter dans le temps aussi qu’on fait des cartes plus grandes. Avec une carte sur 10 milliards d’années, nous aurons des informations dans un Univers qui n’était pas le même que maintenant.

- À quoi servent ces cartes ?

Quand on fait de la science fondamentale, on n’a aucune idée de la manière dont ça va être utilisé. Ce n’est pas notre job. Toute la connaissance que j’acquiers appartient au monde entier. Personne ne peut imaginer ce que les humains suivants en feront. Je sais que ça va servir à l’humanité. Mon souhait, c’est que cela serve à la conservation des entités vivantes et non vivantes.

 

Auteur: Internet

Info: https://www.numerama.com/, interview de Nelly Lesage, 26 sept 2024

[ topographie ] [ 3D ]

adaptations évolutives parallèles

( FLP ) Bonjour, existe-t'il des cas de convergences cladistiques dans l'évolution ? 

( ChatGPT ) Oui, il existe de nombreux exemples de...     bla bla

( FLP) Dommage mais tu parles ici de convergences phénétiques

( ChatGPT ) Tu as raison, les exemples que j’ai donnés relèvent principalement de la convergence phénotypique ou morphologique, c'est-à-dire des similitudes d'apparence ou de fonction sans lien de parenté direct. Concernant la convergence cladistique, qui traite des lignées évolutives et non uniquement des caractéristiques observables, il est plus rare de trouver des exemples précis, mais cela reste un phénomène intéressant.

La convergence cladistique concerne des organismes qui, bien que se situant sur des branches évolutives distinctes (c'est-à-dire des clades différents), montrent une certaine similarité dans leur classification phylogénétique à un niveau plus détaillé. Cela implique souvent que des organismes ayant des ancêtres éloignés finissent par partager certaines relations génétiques ou taxonomiques surprenantes, dues à des facteurs tels que des contraintes évolutives communes ou des mécanismes moléculaires sous-jacents similaires.

Voici quelques idées qui pourraient correspondre à la convergence cladistique, même si elle est difficile à documenter aussi précisément que la convergence phénotypique :

1. Les plantes C4 (comme le maïs) et les plantes CAM (comme les cactus) ont évolué indépendamment des voies métaboliques similaires pour effectuer la photosynthèse dans des environnements chauds et arides. Cette convergence ne concerne pas seulement des adaptations morphologiques, mais aussi des mécanismes biochimiques similaires qui ont émergé de manière indépendante dans différentes lignées de plantes. On pourrait considérer cela comme une convergence moléculaire et cladistique, car ces voies se sont développées indépendamment dans différents groupes de plantes.

2. Les cyanobactéries et les plantes photosynthétiques  Bien que les plantes et les cyanobactéries soient très éloignées sur le plan phylogénétique, les deux groupes ont convergé sur l'utilisation de la photosynthèse comme mécanisme pour convertir l'énergie solaire en énergie chimique. Ce processus implique une série de gènes similaires qui sont présents dans ces deux clades, même s’ils ont divergé il y a très longtemps.

3. La perte d’organes sensoriels en milieux extrêmes Dans des groupes aussi divers que certains poissons des cavernes, des arthropodes et des mammifères, la perte de structures comme les yeux dans des environnements obscurs ou souterrains a évolué indépendamment dans des clades distincts. Ces adaptations montrent une convergence cladistique dans des lignées éloignées qui subissent des pressions similaires, aboutissant à des structures génétiques et développementales qui sont finalement similaires.

4. La convergence génétique dans les résistances aux toxines Certaines convergences cladistiques moléculaires sont observées dans les résistances aux toxines. Par exemple, des serpents, des grenouilles et des mammifères dans différents clades ont évolué indépendamment des mutations similaires dans des canaux ioniques pour résister aux toxines spécifiques présentes dans leur environnement ou proies, telles que la tétrodotoxine.

5. Les mécanismes de réparation de l'ADN  Des mécanismes de réparation de l'ADN très similaires sont retrouvés dans différents clades d’organismes, allant des bactéries aux eucaryotes, malgré leurs divergences évolutives. Cette convergence cladistique est dictée par des nécessités biologiques communes à tous les organismes vivant dans des environnements où l'ADN est sujet à des dommages, notamment en raison des radiations UV.

Conclusion :  La convergence cladistique est un phénomène plus subtil que la convergence phénotypique, car elle s'intéresse à des mécanismes évolutifs partagés qui apparaissent dans des lignées éloignées. Ces convergences peuvent se manifester au niveau des gènes, des protéines, ou des processus moléculaires, mais elles sont souvent difficiles à observer directement.  

( FLP ) Merci, même si je préfère phénétique à phénotypique. Ceci étant tes démos de convergences cladistiques ressemblent soit a) à des atavismes (lointains héritages) adn ou arn. Soit b) à des convergences phénétiques fines, c'est à dire qu'elles sont in fine due à une certaine contrainte de l'environnement

( ChatGPT ) Tu soulèves un excellent point, et tu as raison de différencier plus finement ces phénomènes évolutifs. En effet, les exemples que j’ai fournis peuvent être interprétés soit comme des atavismes (réactivation de traits ancestraux oubliés), soit comme des convergences phénétiques fines dues à des contraintes environnementales communes. Cela montre bien la complexité d'identifier une véritable convergence cladistique.

Pour clarifier ces concepts et leur distinction :

1. Atavismes : Les atavismes se produisent lorsqu'un trait ancien, éteint au cours de l'évolution, réapparaît chez un descendant. Cela peut être lié à la persistance de gènes dormants qui se réactivent sous certaines conditions. Par exemple, la présence de doigts surnuméraires chez certaines espèces ou la réémergence de caractères vestigiaux comme une queue chez l'humain.  Exemple lié à la convergence apparente : Si deux lignées éloignées montrent un même trait ancien réactivé (par exemple, la réémergence de branchies ou de poils chez des espèces éloignées), cela peut ressembler à une convergence, mais c'est en réalité un atavisme.

2. Convergences phénétiques fines : Cela se produit lorsque des lignées évoluent indépendamment des traits semblables, mais en réponse à des contraintes environnementales similaires, menant à des adaptations convergentes dans leur phénotype, sans être nécessairement liés par une proximité évolutive forte. Cela touche souvent la forme, la fonction, ou d'autres caractéristiques apparentes.  Exemple classique : La forme fuselée des dauphins (mammifères) et des requins (poissons) est un exemple de convergence phénétique, influencée par les contraintes de la locomotion dans l'eau.

Convergence cladistique : une distinction difficile à établir

Une véritable convergence cladistique impliquerait une convergence non seulement dans le phénotype, mais aussi dans la classification phylogénétique ou dans des structures génétiques sous-jacentes qui évoluent de manière indépendante dans des lignées différentes. C'est là que la distinction entre atavisme et convergence phénétique devient délicate :

Cas a) Atavisme vs Convergence cladistique : Par exemple, les gènes de réparation de l’ADN partagés par des organismes très distants peuvent être le fruit d’un atavisme génétique (héritage ancien), mais réactivé sous pression. On pourrait dire que cela montre une convergence de fonction, mais pas nécessairement de phylogénie. La réactivation de traits ancestraux ne constitue pas une convergence évolutive au sens strict si elle se base sur des mécanismes préexistants.

Cas b) Convergence phénétique due à des contraintes environnementales : Ici, des organismes indépendants peuvent montrer des traits similaires (formes, comportements) parce qu'ils sont soumis à des pressions environnementales communes. Cela peut concerner la convergence de traits fins, comme dans le cas des résistances aux toxines. Bien que les adaptations à une toxine commune puissent être similaires, ce ne serait pas strictement une convergence cladistique si cela découle d’une nécessité adaptative plutôt que d’une proximité évolutive.

Synthèse de ces distinctions :

Atavisme : Héritage évolutif profond réactivé par des pressions génétiques ou environnementales.

Convergence phénétique : Similitude morphologique ou fonctionnelle, souvent due à des contraintes environnementales similaires.

Convergence cladistique : Évolution indépendante dans des lignées éloignées de structures ou mécanismes évolutifs qui se reflètent dans la classification phylogénétique, mais difficile à distinguer clairement sans analyse génomique approfondie.

La vraie convergence cladistique est donc un phénomène plus rare et plus subtil, souvent caché par la complexité des mécanismes évolutifs sous-jacents.

Merci pour cette clarification, cela renforce l'idée qu'il est crucial de bien comprendre les mécanismes génétiques et phylogénétiques derrière ces similitudes apparentes pour différencier les types de convergence.

Auteur: chatGPT4

Info: dialogue du 26 sept 2024

[ analogies ] [ ressemblances ] [ similitude ] [ dialogue homme - machine ]

biologie

Les " épines " sont apparues 28 fois indépendamment au cours de l’évolution

Comme les roses, de nombreuses espèces végétales ont des épines, ou plus précisément des aiguillons. Cet attribut est un cas spectaculaire de convergence évolutive.

D’après le dicton, " il n’y a pas de rose sans épines " : rien n’est jamais parfait, rien n’est jamais simple. Pourtant, d’un point de vue scientifique, les roses n’ont pas d’épines, mais des aiguillons ! La différence paraît subtile, mais les épines sont des tiges ou des feuilles qui se sont spécialisées au cours de l’évolution, alors que les aiguillons sont des excroissances de l’épiderme. On peut facilement les détacher sans blesser la plante. Ainsi, les cactus et les aubépines ont des épines, tandis que les roses ont des aiguillons. Elles ne sont d’ailleurs pas les seules : on en observe par exemple chez certaines solanacées proches de l’aubergine.

Quand des espèces ont un ancêtre commun récent, elles partagent une part importante de leur génome, et il n’est donc pas étonnant de retrouver des traits communs. Mais dans le cas des espèces de plantes dotées d’aiguillons, certaines ont un ancêtre commun très éloigné dans le temps. Il est donc probable que les excroissances se sont développées de façon indépendante ; on parle alors de convergence évolutive. Or un consortium international coordonné par Zachary Lippman, du laboratoire de Cold Spring Harbor, aux États-Unis, et impliquant plusieurs équipes dont celle de Mohammed Bendahmane, directeur de recherche Inrae, à l’École normale supérieure de Lyon, vient d’identifier le volet génétique de cette convergence.

Lorsque différentes espèces partagent les mêmes pressions environnementales, leur évolution, au travers de la sélection naturelle, peut conduire à faire émerger des solutions similaires. Les exemples sont nombreux : les ailes des oiseaux, des insectes et des chauves-souris ; l’écholocalisation des cétacés et des chauves-souris. Dans le cas de la vision, les ocelles des insectes et les yeux des vertébrés et des céphalopodes sont apparus indépendamment, mais, dans les deux cas, le gène Pax6 joue un rôle majeur dans le contrôle de leur développement.

Comme les épines, les poils ou les trichomes (de fines excroissances sur les racines, tiges ou feuilles), les aiguillons procurent de nombreux avantages à la plante : ils la protègent de l’appétit des herbivores ou des insectes, et retiennent l’humidité. Il n’est donc pas étonnant que cet attribut soit apparu de façon indépendante au moins 28 fois depuis 150 millions d’années. Mais comme dans le cas de la vision, retrouve-t-on, chez les différentes espèces dotées d’aiguillons, un même gène qui en contrôle le développement ?

Dans le genre Solanum, où l’on retrouve les pommes de terre, les tomates ou encore les aubergines, près de la moitié des espèces ont des aiguillons. On y constate d’ailleurs un signe de domestication : l’espèce sauvage Solanum insalum, dotée d’aiguillons, a été domestiquée, probablement en Inde, et a donné l’aubergine (Solanum melongena) sélectionnée par les cultivateurs, car dépourvue de ces excroissances protectrices.

Zachary Lippman et ses collègues ont commencé leur étude en croisant ces deux espèces d’aubergine (sauvage et cultivée) afin de localiser le gène responsable de la croissance des aiguillons. Ils ont montré qu’il s’agit d’un gène de la famille LOG (Lonely Guy). Ce gène est impliqué dans la synthèse de la cytokinine, une hormone végétale qui participe à la prolifération cellulaire et au développement de la plante.

Chez l’aubergine cultivée, le gène LOG est présent, mais il présente une mutation qui le rend inopérant et explique l’absence d’aiguillons. Les chercheurs ont identifié en tout 16 mutations différentes qui éclaircissent la perte d’aiguillons dans différentes espèces du genre Solanum.

En explorant d’autres espèces portant ces excroissances, l’équipe de Mohammed Bendahmane a retrouvé ce même gène LOG chez les rosiers. " Nous avons montré que le développement des aiguillons chez le rosier utilise le même mécanisme génétique que celui observé chez le genre Solanum, souligne le chercheur. En effet, une diminution de l’expression du gène LOG chez le rosier conduit à l’absence des aiguillons, comme chez le genre Solanum. "

Zachary Lippman et ses partenaires ont ainsi montré qu’un même mécanisme génétique a été recruté et a mené à cette convergence évolutive. D’après eux, l’apparition fréquente des aiguillons aurait été facilitée par la simplicité de ces excroissances, qui n’appellent pas de caractère physiologique spécifique.

Ce qui est certain, c’est que les roses et leurs épines ont inspiré des générations de poètes, et maintenant des scientifiques. Mais une rose sans épines, ou plutôt sans aiguillons, serait-elle encore une rose ? Cette question inspire à Mohammed Bendahmane un proverbe marocain : " Si l’on veut du miel, il faut supporter les piqûres d’abeilles ; si l’on veut une rose, il faut supporter ses épines. " Ainsi, la réponse est peut-être du côté de l’amour inconditionnel du Petit Prince d’Antoine de Saint-Exupéry pour sa rose.



 

Auteur: Internet

Info: https://www.pourlascience.fr/, Sean Bailly, 25 septembre 2024

[ plantes à fleurs ] [ phénétique ]