Jeholornis était un oiseau de la taille d’un corbeau qui vivait il y a 120 millions d’années, parmi les premiers exemples de dinosaures évoluant en oiseaux, dans ce qui est aujourd’hui la Chine. Les fossiles qui ont été trouvés sont finement préservés mais écrasés à plat, résultat de couches de sédiments déposées au fil des ans. Cela signifie que personne n’a pu bien voir la tête de Jeholornis. Mais dans une nouvelle étude, des chercheurs ont reconstruit numériquement un crâne de Jeholornis, révélant des détails sur ses yeux et son cerveau qui éclairent sa vision et son odorat.
« Jeholornis est mon oiseau du Crétacé préféré, il a beaucoup de traits inhabituels et primitifs, et il aide à faire la lumière sur l’histoire plus large de l’évolution des différents oiseaux », déclare Jingmai O’Connor, conservateur associé des reptiles fossiles au Field Museum et l’un des auteurs de l’article décrivant la découverte dans le Journal zoologique de la Linnean Society. « Cette étude est la première fois que nous découvrons vraiment à quoi ressemblait le crâne de cet oiseau, à quoi devait ressembler son cerveau, ce qui est vraiment excitant. »
Le premier auteur de l’étude, Han Hu, a examiné environ 100 fossiles au Musée de la nature du Shandong Tianyu en Chine et a sélectionné celui dont le crâne était le mieux conservé, encore un peu aplati, mais intact. « Il est très difficile de trouver le bon crâne parmi une centaine de fossiles, car nous ne saurons pas si un crâne nous fournira les informations que nous voulons avant le scan, et en raison des coûts d’un scan de haute qualité, nous n’avons pas pu scanner tous ces spécimens pour choisir le meilleur. Cependant, j’ai choisi celui-ci parce qu’au moins de la surface exposée, il est relativement complet, et ce qui est également important, c’est que ce crâne est conservé pour être isolé des autres parties de son corps », dit Hu, chercheur au Département des sciences de la Terre de l’Université d’Oxford, au Royaume-Uni.
« C’est très utile car nous ne couperons généralement pas le crâne du squelette s’ils sont articulés – personne ne veut blesser ces fossiles précédents, mais un crâne isolé réduira la taille de la zone de balayage, ce qui augmentera le balayage Heureusement, le spécimen que nous avons choisi ici pour ce projet est presque parfait – il nous a fourni tellement d’informations inconnues après la reconstruction numérique.
« Ces os ressemblaient un peu au fond d’un sac de chips – ils n’étaient pas complètement écrasés, mais les morceaux étaient compactés », explique O’Connor. « Nous avons donc pu les scanner, en prenant essentiellement un tas de rayons X et en les empilant pour former une image 3D, puis les réarticuler numériquement et reconstruire le crâne à partir de tous ces os. »
« Nous avons pu voir différentes caractéristiques du crâne qui n’avaient jamais été vues auparavant à Jeholornis, et nous avons même pu extrapoler à quoi ressemblait son cerveau », explique Matteo Fabbri, co-auteur et chercheur postdoctoral au Field Museum.
Le cerveau lui-même n’est pas préservé – les tissus mous le sont rarement – mais les cerveaux d’oiseaux et de dinosaures ont tendance à se nicher parfaitement dans leur crâne. Connaître la forme et les dimensions du crâne d’un oiseau fossile nous en dit donc beaucoup sur son cerveau, un peu comme la façon dont un gant donne une approximation décente de la forme d’une main. De plus, les structures cérébrales sont conservées à travers les espèces et au fil du temps – des choses comme les bulbes olfactifs et le cervelet aux mêmes endroits généraux, que vous regardiez le cerveau d’une grenouille, d’un humain ou d’un oiseau fossile.
Grâce aux placements de longue date de ces structures, les chercheurs ont pu déterminer comment le cerveau de Jeholornis se compare aux oiseaux et dinosaures modernes (ou, à proprement parler, aux dinosaures non aviaires ; tous les oiseaux, y compris Jeholornis, sont des dinosaures, mais pas tous les dinosaures. sont des oiseaux).
« La morphologie du cerveau de Jeholornis est transitionnelle, entre ce que nous voyons chez les dinosaures non aviaires et ce que nous voyons chez les oiseaux modernes », explique Fabbri. « Si vous regardez les crânes de dinosaures, ce que vous voyez est une tache pour un cerveau très semblable à un reptile, ce qui signifie qu’ils ont de très grands bulbes olfactifs et que les lobes optiques qui se trouvent dans le mésencéphale sont réduits. Ils avaient probablement un très bon odorat et pas grande vue, ce qui est très reptilien. Et d’autre part, si vous regardez les oiseaux modernes, ils font l’inverse. Ils ont de petits bulbes olfactifs, et de très grands lobes optiques. Jeholornis tombe au milieu. «
Jeholornis avait des bulbes olfactifs plus gros que la plupart des oiseaux modernes, ce qui signifie qu’il s’appuyait probablement davantage sur son odorat que les oiseaux d’aujourd’hui (à l’exception de quelques odorants, comme les vautours). Le fort sens de l’odorat de Jeholornis prend tout son sens dans le contexte d’une autre étude récente de l’équipe, montrant que Jeholornis est le plus ancien animal frugivore connu. « Au fur et à mesure que les fruits mûrissent, ils libèrent beaucoup de produits chimiques », explique O’Connor. « Nous ne pouvons pas encore le prouver, mais avoir un meilleur odorat aurait peut-être aidé Jeholornis à trouver des fruits. »
En plus d’un cerveau adapté à l’odorat, les chercheurs ont découvert que Jeholornis était probablement plus apte à voir le jour que la nuit. Les oiseaux ont des os appelés anneaux scléraux qui aident à déterminer la quantité de lumière qui entre dans leurs yeux. Les espèces qui ont besoin de voir la nuit, comme les hiboux, ont des ouvertures d’anneau scléral plus larges par rapport à leurs orbites, pour laisser entrer plus de lumière; les oiseaux qui sont actifs pendant la journée ont des ouvertures plus étroites pour laisser passer la lumière, comme l’ouverture d’un appareil photo. Les anneaux scléraux de Jeholornis semblent indiquer qu’il était le plus actif pendant la journée.
Toutes ces caractéristiques du crâne permettent de mieux comprendre le mode de vie de ce lève-tôt et le rôle qu’il a joué dans son écosystème. « Reconstruire un crâne est un travail minutieux, et comme les gens commencent à y consacrer du temps, il devient de plus en plus clair que l’évolution des oiseaux a été plus compliquée que ce à quoi nous nous attendions », explique Fabbri. « Ce n’est pas seulement différent des dinosaures et des oiseaux modernes, c’est aussi différent des autres oiseaux précoces. Ce n’est pas une histoire évolutive simple. »
« Comme Jingmai, Jeholornis est aussi l’un de mes oiseaux préférés. Sa position particulière comme l’un des oiseaux les plus primitifs pendant la transition dinosaure-oiseau détermine que l’achèvement de son histoire révélera le véritable paysage de cette période d’évolution critique, et aussi, dites-nous pourquoi et comment les oiseaux modernes – les seuls dinosaures vivants – ont évolué pour devenir ce que nous voyons maintenant », explique Hu.
Han Hu et al, Ostéologie crânienne et paléobiologie de l’oiseau du Crétacé précoce Jeholornis prima (Aves : Jeholornithiformes), Journal zoologique de la Linnean Society (2022). DOI : 10.1093/zoolinnéen/zlac089