Un porc-épic fossile de Floride résout un dilemme épineux qui se prépare depuis 10 millions d’années

Il y a un débat de longue date parmi les biologistes qui étudient les porcs-épics. Il existe 16 espèces de porcs-épics en Amérique centrale et en Amérique du Sud, mais une seule aux États-Unis et au Canada. Les preuves ADN suggèrent que le seul porc-épic d'Amérique du Nord appartient à un groupe apparu il y a 10 millions d'années, mais les fossiles semblent raconter une histoire différente. Certains paléontologues pensent qu’ils auraient évolué il y a seulement 2,5 millions d’années, au début de la période glaciaire.

Une nouvelle étude publiée dans la revue Biologie actuelle prétend avoir réconcilié le différend, grâce à un squelette de porc-épic exceptionnellement rare et presque complet découvert en Floride.

Les auteurs sont arrivés à leur conclusion en étudiant les principales différences dans la structure osseuse entre les porcs-épics d'Amérique du Nord et du Sud, mais y parvenir n'a pas été facile. Il a fallu une classe entière d’étudiants des cycles supérieurs et du premier cycle et plusieurs années de préparation et d’études minutieuses.

“Même pour un conservateur chevronné possédant toute l'expertise nécessaire, il faut un temps incroyable pour étudier et traiter entièrement un squelette entier”, a déclaré l'auteur principal Natasha Vitek. Alors qu'il étudiait en doctorat au Musée d'histoire naturelle de Floride, Vitek s'est associé au conservateur en paléontologie des vertébrés, Jonathan Bloch, pour créer un cours universitaire dans lequel les étudiants acquéraient une expérience pratique de la recherche en étudiant les fossiles de porc-épic.

Les radiations anciennes ont donné naissance aux plus gros rongeurs du monde

Les porcs-épics sont un type de rongeur et leurs ancêtres sont probablement originaires d'Afrique il y a plus de 30 millions d'années. Leurs descendants ont depuis erré par voie terrestre en Asie et dans certaines parties de l’Europe, mais leur voyage vers l’Amérique du Sud est un événement particulièrement déterminant dans l’histoire des mammifères.

Ils ont traversé l’océan Atlantique – probablement en rafting – à une époque où l’Afrique et l’Amérique du Sud étaient beaucoup plus proches l’une de l’autre qu’aujourd’hui. Ils ont été les premiers rongeurs à avoir foulé le continent, où ils ont évolué pour former des groupes bien connus tels que les cobayes, les chinchillas, les capybaras et les porcs-épics.

Certains ont pris des proportions gigantesques. Il y avait des animaux lourds, ressemblant à des rats, mesurant jusqu'à cinq pieds de long, équipés d'un petit cerveau qui pesait moins qu'une prune. Les parents disparus du capybara ont atteint la taille d'une vache.

Les porcs-épics sont restés relativement petits et ont développé des adaptations pour vivre dans la cime des arbres des forêts tropicales luxuriantes d'Amérique du Sud. Aujourd’hui, ils se déplacent à travers la canopée à l’aide de longs doigts coiffés de griffes émoussées en forme de faucille, parfaitement inclinées pour saisir les branches. Beaucoup ont également de longues queues préhensiles capables de supporter leur poids, qu'ils utilisent pour grimper et chercher des fruits.

Malgré leurs excellents antécédents en matière de déplacements, l’Amérique du Sud est restée une impasse pendant des millions d’années. Une vaste voie maritime aux courants rapides séparait l’Amérique du Nord et l’Amérique du Sud, et la plupart des animaux étaient incapables de la traverser, à quelques exceptions notables près.

Il y a environ 5 millions d’années, l’isthme de Panama s’est élevé au-dessus du niveau de la mer, coupant le Pacifique de l’Atlantique. Ce pont terrestre est devenu quelques millions d’années plus tard l’équivalent antique d’une autoroute encombrée, avec une circulation dans les deux sens.

Des éléphants préhistoriques, des chats à dents de sabre, des jaguars, des lamas, des pécaris, des cerfs, des mouffettes et des ours affluaient de l'Amérique du Nord vers le Sud. Le voyage inverse a été effectué par quatre types différents de paresseux terrestres, des tatous surdimensionnés, des oiseaux terroristes, des capybaras et même un marsupial.

Les deux groupes connurent des destins radicalement différents. Les mammifères migrant vers le sud s’en sont plutôt bien sortis ; beaucoup se sont établis avec succès dans leur nouvel environnement tropical et ont survécu jusqu'à nos jours. Mais presque toutes les lignées qui se sont aventurées vers le nord, dans des environnements plus froids, ont disparu. Aujourd'hui, il ne reste que trois survivants : le tatou à neuf bandes, l'opossum de Virginie et le porc-épic d'Amérique du Nord.

De nouveaux fossiles surprennent l’évolution en flagrant délit

Les animaux qui voyageaient vers le nord ont dû faire face à de nouveaux environnements qui ne ressemblaient guère à ceux qu’ils avaient laissés derrière eux. Les forêts tropicales chaudes ont cédé la place à des prairies ouvertes, des déserts et des forêts froides de feuillus. Pour les porcs-épics, cela signifiait faire face à des hivers rigoureux, à moins de ressources et à descendre des arbres pour marcher sur la terre ferme. Ils n’ont pas encore tout à fait maîtrisé ce dernier ; Les porcs-épics d’Amérique du Nord ont une vitesse maximale d’environ 2 mph.

Les porcs-épics d'Amérique du Sud sont équipés d'une couche menaçante de piquants creux et superposés, qui offrent une protection substantielle mais ne font pas grand-chose pour réguler la température corporelle. Les porcs-épics d'Amérique du Nord les ont remplacés par un mélange de fourrure isolante et de longues piquants en forme d'aiguilles qui peuvent être soulevées lorsqu'ils se sentent menacés. Ils ont également dû modifier leur alimentation, ce qui a modifié la forme de leur mâchoire.

“En hiver, lorsque leurs aliments préférés ne sont pas là, ils mordent l'écorce des arbres pour atteindre les tissus les plus mous en dessous. Ce n'est pas une bonne nourriture, mais c'est mieux que rien”, a déclaré Vitek. “Nous pensons que ce type d'alimentation est sélectionné pour une structure de mâchoire particulière qui les rend meilleurs en broyage.”

Ils ont également perdu leur queue préhensile. Même si les porcs-épics d’Amérique du Nord aiment toujours grimper, ce n’est pas leur fort. Les spécimens de musée montrent souvent des traces de fractures osseuses cicatrisées, probablement causées par des chutes d'arbres.

Beaucoup de ces traits peuvent être observés dans les fossiles. Le problème est qu’il n’y a pas beaucoup de fossiles. Selon Vitek, la plupart sont des dents individuelles ou des fragments de mâchoire, et les chercheurs les associent souvent aux porcs-épics d'Amérique du Sud. Ceux qui sont considérés comme appartenant au groupe nord-américain ne possèdent pas les caractéristiques essentielles qui fourniraient aux paléontologues des indices sur leur évolution.

Ainsi, lorsque le paléontologue du Florida Museum, Art Poyer, a découvert un squelette de porc-épic parfaitement conservé dans une carrière de calcaire de Floride, il était bien conscient de son importance.

“Quand ils l'ont introduit pour la première fois, j'ai été étonné”, a déclaré Bloch, auteur principal de l'étude. “Il est si rare d'obtenir des squelettes fossiles comme celui-ci avec non seulement un crâne et des mâchoires, mais aussi de nombreux os associés au reste du corps. Cela permet d'avoir une image beaucoup plus complète de la façon dont ce mammifère éteint aurait interagi avec son environnement. Nous avons tout de suite remarqué qu'il était différent des porcs-épics nord-américains modernes en raison de sa queue spécialisée pour saisir les branches. »

En comparant le squelette fossile avec des os de porcs-épics modernes, Bloch et Vitek étaient convaincus de pouvoir déterminer son identité. Mais la quantité de travail que cela nécessiterait était supérieure à ce qu’une personne seule pourrait accomplir en peu de temps. Ils ont donc co-créé un cours universitaire de paléontologie, dans lequel la seule tâche de tout le semestre était l'étude des os de porc-épic.

“C'est le genre de chose qui ne peut être enseigné que dans un endroit comme le Florida Museum, où l'on possède à la fois des collections et suffisamment d'étudiants pour les étudier”, a déclaré Vitek. “Nous nous sommes concentrés sur les détails de la mâchoire, des membres, des pieds et de la queue. Cela a nécessité une série de comparaisons très détaillées que vous ne remarquerez peut-être même pas au premier passage.”

Les résultats ont été surprenants. Le fossile n'avait pas de mâchoires renforcées qui rongent l'écorce et possédait une queue préhensile, ce qui le faisait apparaître plus étroitement lié aux porcs-épics d'Amérique du Sud. Mais, a déclaré Vitek, d'autres traits présentaient une plus grande similitude avec les porcs-épics d'Amérique du Nord, notamment la forme de l'os de l'oreille moyenne ainsi que la forme des dents inférieures de devant et de derrière.

Avec toutes les données combinées, les analyses ont systématiquement fourni la même réponse. Les fossiles appartenaient à une espèce éteinte de porc-épic d'Amérique du Nord, ce qui signifie que ce groupe a une longue histoire qui a probablement commencé avant la formation de l'isthme de Panama. Mais des questions demeurent quant au nombre d’espèces qui existaient autrefois dans ce groupe ou aux raisons pour lesquelles elles ont disparu.

“Une chose qui n'est pas résolue par notre étude est de savoir si ces espèces disparues sont les ancêtres directs du porc-épic d'Amérique du Nord qui est vivant aujourd'hui”, a déclaré Vitek. “Il est également possible que les porcs-épics soient entrés dans les régions tempérées à deux reprises, une fois le long de la côte du Golfe et une fois vers l'ouest. Nous n'en sommes pas encore là.”

Jennifer Hoeflich, Isaac Magallanes, Sean Moran, Rachel Narducci, Victor Perez, Jeanette Pirlo, Mitchell Riegler, Molly Selba, María Vallejo-Pareja, Michael Ziegler, Michael Granatosky et Richard Hulbert du Florida Museum of Natural History sont également les auteurs de l'article. .