L’ADN des coquilles d’œufs fossiles révèle comment vivaient les oiseaux éléphants disparus

Les oiseaux éléphants disparus de Madagascar – les plus grands oiseaux qui aient jamais vécu – suscitent l’intérêt du public depuis des centaines d’années. On sait peu de choses à leur sujet en raison de grandes lacunes dans les archives fossiles squelettiques.

Une nouvelle étude publiée aujourd’hui dans Communication Nature ont utilisé des molécules anciennes extraites de coquilles d’œufs fossiles pour révéler de nouvelles informations surprenantes sur la biologie de ces géants incapables de voler. Combien y avait-il d’espèces ? Où vivaient-ils? Qu’ont-ils mangé?

Les réponses à ces questions contribuent à notre compréhension de l’origine et de la perte des espèces, ce qui est particulièrement important aujourd’hui alors que la biodiversité mondiale continue de décliner rapidement.

Des oiseaux incroyablement grands

En tant que point chaud de la biodiversité, la nation insulaire de Madagascar est un tube à essai naturel pour étudier l’évolution et l’extinction. Les nombreuses espèces de mégafaune aujourd’hui disparues qui y vivaient autrefois jouent un rôle clé dans l’approfondissement de notre compréhension de ces processus.

Un de ces groupes était les oiseaux éléphants, sur lesquels peu de choses ont été glanées depuis qu’ils ont été décrits pour la première fois il y a plus de 150 ans.

Aux côtés de l’autruche d’Afrique, de l’émeu et du casoar d’Australie, du nandou d’Amérique du Sud et du moa et du kiwi de Nouvelle-Zélande, les oiseaux éléphants de Madagascar (ou vorompatra en langue malgache) étaient grands, incapables de voler ratites. Ils se sont éteints il y a environ 1 000 ans, peu de temps après que les humains se sont installés pour la première fois à Madagascar.

C’étaient des oiseaux vraiment énormes, certains pesant plus de 700 kg et mesurant jusqu’à 3 m de haut. Leurs œufs, pesant 10 kg, étaient 150 fois plus gros qu’un œuf de poule.

Les oiseaux éléphants (Aepyornithiformes) font l’objet de légendes depuis des centaines d’années, les premières observations étant peut-être à l’origine de la créature mythique, roc (ou rukh)et des écrivains inspirants tels que HG Puits. Le naturaliste britannique David Attenborough s’est également intéressé particulièrement aux oiseaux éléphants, documentant son voyage pour obtenir des réponses sur son propre œuf d’oiseau éléphant en Attenborough et l’oeuf géant.

Ces dernières années, les oiseaux éléphants se sont avérés être les plus étroitement liés à l’oiseau kiwi de la taille d’un poulet, un résultat qui a changé notre vision de l’évolution aviaire.

Un dossier mitigé

Pourtant, il y a encore un débat sur le nombre d’espèces d’oiseaux éléphants qu’il y avait réellement. À un moment donné, 16 espèces ont été nommées en fonction des différences trouvées entre les fossiles squelettiques. Dans les années 1960, ce nombre est tombé à sept espèces et la révision la plus récente a classé les oiseaux éléphants en quatre espèces. Mais pourquoi la polémique ?

Bien que ces oiseaux aient disparu relativement récemment, les archives fossiles squelettiques à travers le temps et l’espace sont inégales. Le climat de Madagascar peut être très chaud et humide, ce qui n’est pas propice à la conservation du matériel biologique.

Lorsque les os sont incomplets ou fragmentés, il peut être difficile de distinguer les différentes espèces – et parfois, les os ne se conservent pas du tout, comme dans l’extrême nord de Madagascar où des coquilles d’œufs mais pas d’os ont été signalées.

La technologie moderne de l’ADN peut aider à surmonter cette barrière. De la même manière que nous pouvons identifier les gens ou dire comment ils sont liés les uns aux autres en comparant leur ADN, l’ADN ancien des fossiles peut aider à identifier des spécimens inconnus ou à découvrir des relations au sein et entre les espèces.

Plus il y a de différences entre l’ADN de deux organismes, plus ils sont éloignés. Ces différences peuvent ensuite être utilisées pour estimer quand les espèces ont évolué, ce qui fournit des indices sur comment et pourquoi. Mais, tout comme les os des oiseaux éléphants eux-mêmes, l’ADN qu’ils contiennent n’est pas bien conservé non plus.

Coquille épaisse et abondante

C’est là que la coquille d’œuf entre en jeu. Comparée à d’autres oiseaux, la coquille d’œuf d’oiseau éléphant est très épaisse, de sorte que l’ADN piégé à l’intérieur est mieux protégé. Les coquilles d’œufs sont également beaucoup plus abondantes que les os, avec des fragments densément dispersés sur les plages le long de la côte de Madagascar, où ces oiseaux nichaient probablement autrefois.

En plus de préserver l’ADN et les protéines, la coquille d’œuf préserve les signatures « isotopes stables » qui peuvent être comparées à celles des plantes et des animaux de l’environnement pour avoir une idée de ce que les oiseaux mangeaient et buvaient.

Les caractéristiques physiques de la coquille d’œuf (telles que l’épaisseur et la densité des pores) peuvent également révéler des informations sur la taille des œufs, la taille des oiseaux, l’environnement de nidification, le comportement de nidification et peuvent parfois être utilisées pour distinguer les groupes d’oiseaux.

Avec l’aide et le soutien des habitants malgaches, notre équipe a collecté des centaines de coquilles d’œufs fossiles vieilles de 1 000 ans à travers Madagascar. Nous avons examiné leur épaisseur, leur microstructure (par micro-scanner), leur ADN et leurs protéines, ainsi que leurs isotopes stables. Nous avons examiné des centaines de fragments de coquille d’œuf pour en trouver 21 avec suffisamment d’ADN pour reconstruire un arbre généalogique à l’aide de spécimens de coquille d’œuf et d’os d’identité connue.

Une lignée mystérieuse

Nous avons découvert qu’il n’y avait pas autant d’espèces d’oiseaux éléphants qu’on le pensait auparavant – il y avait très peu de différence génétique entre les spécimens. Nous pensons que certaines des différences de taille et de forme observées dans les fossiles squelettiques ne sont que des différences entre les mâles et les femelles, et non des différences entre les espèces. Chez les ratites, il est courant que les femelles soient beaucoup plus grosses que les mâles et qu’elles soient confondu avec différentes espèces.

Mais plus surprenant, nous avons identifié une mystérieuse coquille d’œuf de l’extrême nord de Madagascar comme appartenant à une nouvelle lignée de grands oiseaux éléphants qui pesaient 230 kg et pondaient des œufs de 3 kg. Bien que ces oiseaux soient étroitement apparentés aux oiseaux éléphants du centre de Madagascar, ils étaient génétiquement distincts et avaient un régime alimentaire différent. Ils étaient également séparés par environ 1 000 km de distance et 1,5 km d’altitude.

Cela prouve que des oiseaux éléphants vivaient dans l’extrême nord de Madagascar où aucun squelette n’a jamais été trouvé, un résultat qui rappelle la découverte de un nouvel hominidé issu de l’analyse ADN d’un fossile inconnu.

Ce ne sont pas les seules découvertes inattendues : nous avons également identifié des facteurs potentiels de spéciation (formation de nouvelles espèces) et de gigantisme extrême chez les éléphants. Alors que Madagascar est devenu plus sec et plus frais au cours de la dernière période glaciaire, la végétation a changé et les oiseaux éléphants se sont peut-être adaptés à de nouvelles niches. Cela a conduit à l’évolution des plus grandes espèces dans un laps de temps rapide et récent – au cours des 1,4 dernier million d’années, une fraction de leur histoire évolutive.

Ces découvertes démontrent à quel point l’ADN ancien de la coquille d’œuf est une voie prometteuse pour étudier l’évolution des oiseaux disparus. Il contribue à notre compréhension de la biodiversité passée de Madagascar, une étape importante vers la compréhension de la manière de conserver ses espèces uniques dans le futur.

Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.