La colonne vertébrale se développe de la même manière chez les animaux modernes qu’il y a 300 millions d’années

Une étude menée par des chercheurs du Museum für Naturkunde de Berlin a révélé l’évolution des schémas d’ossification dans les épines dorsales des vertébrés à quatre pattes. Antoine Verrière et ses collègues ont pu reconstruire les schémas de formation des os de la colonne vertébrale chez l’ancêtre de tous les vertébrés terrestres sur la base d’un vaste ensemble de données de vertébrés modernes et fossiles avec l’inclusion de nouvelles données rares provenant des 300 millions de personnes. Reptile Mesosaurus tenuidens âgé d’un an. Les résultats sont publiés cette semaine dans Rapports scientifiques.

La colonne vertébrale ou colonne vertébrale est la caractéristique qui définit et donne son nom à tous les vertébrés et son développement est généralement bien compris. Cependant, certaines parties cruciales de son histoire évolutive restent énigmatiques. Une nouvelle étude menée par une équipe de la Humboldt-Universität zu Berlin et du Museum für Naturkunde de Berlin, en Allemagne, dévoile de nouveaux aspects de cette histoire.

Le paléontologue Antoine Verrière, premier auteur de l’étude menée dans le cadre de ses recherches doctorales, explique que le projet a démarré avec des fossiles exceptionnellement bien conservés du reptile Mesosaurus tenuidens. Mesosaurus a été le premier reptile à s’adapter à la vie dans l’eau. Avec un long museau et une puissante queue nageuse, il habitait une mer intérieure dans les parties sud du supercontinent Pangée.

« Sur certains spécimens juvéniles rares, nous avons observé que les arcs neuraux, les épines situées au-dessus de la partie principale d’une vertèbre, se fermaient de la tête à la queue au fur et à mesure que les animaux grandissaient, un peu comme une fermeture éclair. Nous voulions comprendre comment ce modèle s’intégrerait dans l’histoire évolutive des vertébrés terrestres, mais s’est vite rendu compte qu’il y avait étonnamment peu d’informations disponibles. Nous avons donc décidé d’enquêter nous-mêmes.

L’équipe a examiné quatre des principaux modèles de développement de la colonne vertébrale des amniotes :

Ils ont utilisé des modèles statistiques pour retracer l’évolution de ces différents modèles au cours de l’histoire des vertébrés terrestres, longue d’environ 300 millions d’années, et ainsi reconstruire les modèles de l’ancêtre commun à tous les vertébrés terrestres.

« Ce qui nous a le plus surpris, c’est que ces modèles semblent avoir été relativement stables au cours des 300 derniers millions d’années », déclare le professeur Jörg Fröbisch. « Les vertébrés modernes et éteints sont extrêmement diversifiés en termes de formes corporelles et de modes de vie et les éléments de leurs colonnes vertébrales sont organisés en unités complexes qui diffèrent considérablement d’une espèce à l’autre. Néanmoins, les schémas d’ossification étaient beaucoup plus conservateurs que prévu de la grande morphologie la diversité. »

Bien que les modèles étudiés aient été relativement stables tout au long de l’évolution compte tenu de l’énorme plage de temps considérée, certaines déviations se sont produites. Notamment, les oiseaux, les mammifères et les reptiles squamates ont chacun développé leurs propres modes spécifiques d’ossification vertébrale, qui diffèrent de la condition ancestrale des amniotes. Encore une fois, au sein de ces groupes, les schémas étaient également étonnamment stables.

« Les autruches et les mouettes, par exemple, ont des anatomies et des modes de vie très différents, mais leurs colonnes vertébrales s’ossifient de manière similaire. Cela montre que certains changements peuvent être observés entre les principales lignées de vertébrés terrestres, mais au sein de chacune des principales lignées, le développement de la colonne vertébrale est à nouveau plutôt stable », déclare le professeur Nadia Fröbisch.

« Notre étude est un autre excellent exemple de la manière dont les données provenant de fossiles et d’animaux modernes peuvent être combinées pour obtenir une image beaucoup plus approfondie du développement et de l’évolution des principales structures corporelles », déclare Antoine Verrière.