Un projet d’une décennie repousse la chronologie préhistorique en Afrique de plus de 10 millions d’années

Quelque chose d’aussi simple qu’une herbe peut fondamentalement changer la compréhension de la vie dans le monde préhistorique. Des études publiées dans la revue Science documenter les premières preuves d’herbes C4 localement abondantes en Afrique de l’Est et comment les herbes C4 et les habitats ouverts ont influencé l’évolution précoce des grands singes.

Depuis 2013, Daniel Peppe, Ph.D., professeur agrégé de géosciences à l’Université Baylor et une équipe internationale de chercheurs ont concentré leurs recherches sur la compréhension de l’influence des environnements anciens sur l’évolution des premiers singes en Afrique de l’Est.

Les chercheurs ont souvent soutenu qu’au début du Miocène, il y a environ 15 à 20 millions d’années, l’Afrique équatoriale était couverte d’une forêt semi-continue et que les habitats ouverts avec des graminées C4 n’ont proliféré qu’il y a environ 8 à 10 millions d’années. Pourtant, certaines recherches ont montré des preuves contradictoires à cette idée de longue date. Cette seule étude avait des preuves de graminées C4 en Afrique de l’Est il y a environ 15 millions d’années. Peppe et l’équipe de recherche ont cherché à savoir si cette étude était une anomalie ou un indice de la véritable diversité des écosystèmes qui s’est produite au début du Miocène.

Déterminer si les habitats ouverts et les plantes C4 étaient plus répandus beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait initialement aurait des implications importantes pour comprendre les caractéristiques et les adaptations des premiers grands singes et pourquoi il existe des écosystèmes de prairies et de savanes tropicales C4 en Afrique et dans le monde.

Peppe et une équipe collaborative de géologues ont mené des recherches aux côtés de paléoanthropologues dans neuf complexes de sites fossiles du Miocène précoce dans le rift est-africain du Kenya et de l’Ouganda.

Connue collectivement sous le nom de projet de recherche sur l’évolution des catarrhines et des hominoïdes d’Afrique de l’Est ou REACHE, l’équipe s’est simultanément concentrée sur la compréhension des types d’écosystèmes qui existaient au début du Miocène, et en particulier la prévalence des environnements ouverts et des graminées C4, et comment ces différents environnements pourraient ont potentiellement affecté l’évolution des premiers singes, tels que Morotopithecus.

La recherche a prospéré grâce au caractère unique du projet REACHE, selon le co-auteur Kieran McNulty, Ph.D., professeur d’anthropologie à l’Université du Minnesota, qui a joué un rôle central dans l’organisation du projet.

« Travailler dans les archives fossiles est un défi. Nous découvrons des indices et des indices sur la vie passée et devons trouver comment les assembler et les interpréter à travers l’espace et le temps. N’importe laquelle des analyses de ces articles aurait fait une étude intéressante, et n’importe lequel d’entre eux, à lui seul, aurait produit des interprétations incomplètes, non concluantes ou incorrectes », a déclaré McNulty. « C’est la nature de la recherche paléontologique : c’est comme assembler un puzzle 4D, mais où chaque membre de l’équipe ne peut voir que certaines des pièces. En combinant ces méthodes, nous tirons parti de la force de l’une pour consolider les faiblesses ou valider les hypothèses de l’autre. , aboutissant à une approche synthétique qui remet en question des théories bien établies. »

Au fur et à mesure que les participants échangeaient des informations et de l’expertise sur les caractéristiques géologiques, les isotopes et les fossiles de plantes et de grands singes trouvés sur les sites, la vue d’ensemble est devenue plus nette. Le paradigme selon lequel, au début du Miocène, l’Afrique équatoriale était complètement boisée était faux.

De plus, le résultat de cette recherche d’une décennie repousse les plus anciennes preuves d’habitats dominés par les graminées C4 en Afrique – et dans le monde – de plus de 10 millions d’années, appelant à des interprétations paléoécologiques révisées du développement des plantes et des mammifères.

« Nous pensions que nous trouverions des plantes C4 sur certains sites, mais nous ne nous attendions pas à les trouver sur autant de sites que nous l’avons fait, et en si grande abondance », a déclaré Peppe. « Plusieurs sources de preuves montrent que les graminées C4 et les habitats ouverts étaient des éléments importants du paysage du Miocène précoce et que les premiers singes vivaient dans une grande variété d’habitats, allant des forêts à canopée fermée aux habitats ouverts comme les broussailles et les prairies boisées avec des graminées C4. change vraiment notre compréhension de ce à quoi ressemblaient les écosystèmes lorsque la communauté végétale et animale africaine moderne évoluait. »

Un aspect essentiel de ce travail était que l’équipe a combiné de nombreuses sources de données différentes – géologie, sols fossiles, isotopes et phytolithes, qui sont des microfossiles de silice végétale – pour parvenir à leurs conclusions.

« L’histoire de l’écosystème des prairies en Afrique avant 10 millions d’années était restée un mystère, en partie parce qu’il y avait si peu de fossiles de plantes, donc c’était excitant quand il est devenu clair que nous avions des assemblages de phytolithes à ajouter aux autres sources de preuves,  » a déclaré la co-auteur Caroline Strömberg, Ph.D., professeur de biologie à l’Université de Washington.

« Les phytolithes sont particulièrement instructifs pour révéler l’histoire des écosystèmes des prairies. Ils peuvent nous dire non seulement qu’il y avait des herbes, mais quelles herbes étaient là et à quel point elles étaient abondantes dans le paysage. Ce que nous avons trouvé était passionnant et très différent de ce qui était Nous avions l’habitude de penser que les prairies tropicales dominées par le C4 n’étaient apparues qu’au cours des 8 derniers millions d’années environ, selon le continent. Au lieu de cela, les données sur les phytolithes et les données isotopiques ont montré que les environnements herbeux dominés par le C4 étaient apparus plus de 10 millions d’années plus tôt. au début du Miocène en Afrique de l’Est. »

Cette occurrence beaucoup plus ancienne d’herbes C4 et d’habitats ouverts trouvés sur les mêmes sites que les premiers singes a également permis aux chercheurs d’évaluer les types d’environnements dans lesquels vivaient les premiers singes, selon le co-auteur Rahab Kinyanjui Ph.D des musées nationaux. du Kenya et de l’Institut Max Planck.

« En tant que paléobotaniste, ma première tâche dans tout travail de terrain est d’entreprendre une étude de la végétation du site en question. Ensuite, je collecte des sédiments avec un âge géologique connu, des dates absolues ou relatives », a déclaré Kinyanjui. « Mon travail devient passionnant une fois que je traite et extrait des microfossiles de plantes en laboratoire pour les étudier au microscope. Cette tâche peut prendre des semaines à des mois selon le nombre d’échantillons, l’abondance et la diversité des microfossiles de la plante. Ce sont des semaines/mois passés dans l’ancienne nature sauvage, des habitats qui n’existent plus. Parcourez les écosystèmes en imaginant le type d’animaux que vous êtes susceptible de rencontrer dans les forêts, les broussailles et les prairies.

Il est important de noter que l’un des premiers singes les plus avancés, Morotopithecus, s’est avéré habiter des environnements boisés ouverts avec des herbes abondantes et compter sur les feuilles comme élément important de son alimentation. Cela contredit les prédictions de longue date selon lesquelles les caractéristiques uniques des singes, comme un torse droit, sont originaires d’environnements forestiers pour permettre l’accès aux ressources fruitières. Ces découvertes sont transformatrices, a déclaré Robin Bernstein, directeur du programme d’anthropologie biologique à la US National Science Foundation.

« Pour la première fois, en combinant diverses sources de données, cette équipe de recherche collaborative a lié des aspects spécifiques de l’anatomie précoce des grands singes à des changements environnementaux nuancés dans leur habitat en Afrique de l’Est, désormais révélés comme plus ouverts et moins boisés qu’on ne le pensait auparavant. L’effort décrit un nouveau cadre pour les études futures concernant les origines évolutives des grands singes », a déclaré Bernstein.