Mais une nouvelle étude, financée par la National Science Foundation (NSF) et dirigée par les chercheuses Stephanie Pierce et Katrina Jones de l’Université de Harvard, suggère que nous sommes uniques d’une autre manière : la composition de notre colonne vertébrale. Les chercheurs décrivent leur découverte dans un article publié cette semaine dans la revue Science.
« La colonne vertébrale est essentiellement comme une série de perles sur une ficelle, chaque perle représentant un seul os – une vertèbre », a déclaré Pierce, conservateur de la paléontologie des vertébrés à Harvard. « Chez la plupart des animaux à quatre pattes, comme les lézards, les vertèbres ont toutes la même apparence et la même fonction.
« Mais les colonnes vertébrales des mammifères sont différentes. Les différentes sections ou régions de la colonne vertébrale — comme le cou, le thorax et le bas du dos — prennent des formes très différentes. Elles fonctionnent séparément et peuvent donc s’adapter à différents modes de vie, comme courir, voler, creuser et grimper. »
Si les dorsales des mammifères sont spécialisées, les régions qui les sous-tendent étaient considérées comme anciennes, remontant aux premiers animaux terrestres.
Les mammifères ont tiré le meilleur parti du schéma anatomique existant, du moins c’est ce que croyaient les scientifiques. Cependant, la nouvelle étude remet en question cette idée en se penchant sur les archives fossiles.
« Il n’y a pas d’animaux vivants aujourd’hui qui enregistrent la transition d’un ancêtre de type « lézard » à un mammifère », a déclaré Jones, auteur principal de l’étude. « Pour cela, nous devons plonger dans les archives fossiles et examiner les précurseurs éteints des mammifères, les synapsides non mammaliens. »
Ces anciens ancêtres détiennent la clé pour comprendre l’origine des caractéristiques spécifiques aux mammifères, notamment la colonne vertébrale.
Mais étudier les fossiles n’est pas facile. « Les fossiles sont rares et trouver des animaux éteints avec les plus de 25 vertèbres en place est incroyablement rare », a déclaré Jones.
Pour s’attaquer à ce problème, les chercheurs ont passé au peigne fin les collections des musées du monde entier pour étudier les fossiles les mieux conservés d’animaux qui vivaient il y a quelque 320 millions d’années.
« En regardant dans le passé ancien, une modification précoce de la colonne vertébrale des mammifères a constitué une première étape importante de leur évolution », a déclaré Dena Smith, directrice de programme à la division des sciences de la Terre de la NSF, qui a financé la recherche. « Les changements dans la colonne vertébrale au fil du temps ont permis aux mammifères de se développer en une myriade d’espèces que nous connaissons aujourd’hui. »
Pierce et Jones, ainsi que le coauteur Ken Angielczyk du Field Museum de Chicago, ont examiné des dizaines de colonnes vertébrales fossiles, ainsi que plus de 1 000 vertèbres d’animaux vivants, y compris des souris, des alligators, des lézards et des amphibiens.
Ils voulaient savoir si les régions vertébrales des mammifères étaient aussi anciennes qu’on le pensait auparavant, ou si les mammifères faisaient quelque chose d’unique.
« Si les régions vertébrales étaient restées inchangées au cours de l’évolution, comme on l’a supposé, nous nous attendrions à voir les mêmes régions chez les synapsides non-mammifères que chez les mammifères aujourd’hui », a déclaré Pierce.
Mais cela ne semble pas être le cas. Lorsque les chercheurs ont comparé le positionnement et la forme des vertèbres, ils ont trouvé quelque chose de surprenant. La colonne vertébrale avait gagné de nouvelles régions au cours de l’évolution des mammifères.
« Les premiers synapsides non mammaliens avaient moins de régions que les mammifères vivants », a déclaré Jones.
Il y a environ 250 millions d’années, une nouvelle région a évolué près des épaules et des pattes avant. Des changements spectaculaires ont également commencé à apparaître dans les membres antérieurs d’animaux connus sous le nom de thérapsides non mammifères.
Ces développements simultanés, selon les scientifiques, se sont probablement produits en conjonction avec des changements dans la façon dont les créatures marchaient et couraient.
« Il semble y avoir une sorte de diaphonie pendant le développement entre les tissus qui forment les vertèbres et l’omoplate », a déclaré Pierce. « Nous pensons que cette interaction a entraîné l’ajout d’une région près de l’épaule lorsque les membres antérieurs de nos ancêtres ont évolué pour prendre de nouvelles formes et fonctions. »
Plus tard, une région est apparue près du bassin. « C’est cette dernière région, la région lombaire sans côtes, qui semble être la plus capable de s’adapter à différents environnements », a déclaré Pierce.
La dernière étape de la construction de la colonne vertébrale des mammifères pourrait être liée à des changements dans les gènes Hox, importants pour les régions de la colonne vertébrale au début de leur développement.
« Nous avons pu établir des liens entre les changements dans le squelette des animaux disparus et les idées de la biologie du développement et de la génétique modernes », a déclaré Jones. « Cette approche combinée nous aide à comprendre ce qui fait qu’un mammifère est un mammifère. »
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