Les premiers serpents auraient évolué au sein de multiples habitats, plutôt que d’expérimenter une voie d’évolution unique, selon une récente analyse. Si l’on pensait initialement que leur corps allongé et dépourvu de membres résultait d’une adaptation spécifique à certains habitats, de nouvelles données suggèrent qu’ils expérimentaient déjà de multiples habitats et stratégies sensorielles dès la fin du Crétacé, il y a 80 millions d’années. Ces résultats indiquent que la diversification écologique des serpents était déjà plus importante qu’on le pensait à la fin du Crétacé.
Les serpents figurent parmi les vertébrés les plus diversifiés, comptant notamment plus de 4 200 espèces et représentant près d’un tiers de la diversité des squamates, le vaste ordre des reptiles possédant des écailles. Les serpents sont des squamates étroitement apparentés aux lézards, dont ils se distinguent notamment par leur corps allongé et dépourvu de membres.
Leur histoire évolutive fait cependant l’objet d’un débat de longue date, notamment sur la question de savoir s’ils ont perdu leurs membres pour s’adapter à la vie aquatique, terrestre ou souterraine. Malgré les avancées en matière d’analyses phylogénétiques et macroévolutives, l’identification de l’origine et de l’évolution des serpents demeure particulièrement complexe en raison de la rareté des fossiles.
Par exemple, moins de dix fossiles de serpents articulés datant du Mésozoïque (entre 252,2 millions d’années et 66 millions d’années avant notre ère) étaient répertoriés dans l’étude publiée en 2012, et seulement trois d’entre eux avaient conservé une forme tridimensionnelle. Leur morphologie et leur anatomie ont également beaucoup changé à mesure qu’ils se diversifiaient et occupaient une variété d’habitats. La rareté des fossiles entrave toutefois la compréhension de la manière dont cette diversification s’est produite.
Une étude publiée le mois dernier dans la revue Nature remet en question l’hypothèse selon laquelle les premiers serpents ont évolué en suivant une voie écologique unique. Les nouvelles analyses suggèrent plutôt qu’ils occupaient déjà une diversité d’habitats.
« Nos découvertes montrent que les premiers serpents avaient déjà atteint une remarquable diversité écologique et morphologique à la fin du Crétacé, il y a environ 80 millions d’années », explique Tiago Simões, auteur principal de l’étude et professeur adjoint à l’université de Princeton, dans un communiqué de l’Université d’Helsinki, qui a codirigé l’étude.
Une diversification plus précoce qu’on le pensait
L’équipe a étudié les restes fossilisés de Tametara mirim, une nouvelle espèce de serpent découverte dans le sud-est du Brésil, à l’intérieur d’un gisement sédimentaire datant du Crétacé supérieur. Les restes fossilisés comprenaient un crâne conservé dans sa forme tridimensionnelle, ainsi que des os postcrâniens. Il s’agit, d’après les chercheurs, du premier fossile de serpent brésilien articulé, ceux exhumés jusqu’ici étant principalement constitués de vertèbres isolées.
Pour l’analyser, l’équipe a reconstitué numériquement le crâne à l’aide de la microtomographie à rayons X et de techniques de reconstruction et de rendu 3D, révélant des détails du crâne, des vertèbres et de l’endocrâne.
« Son état de conservation exceptionnel et la microtomographie à rayons X à haute résolution permettent la reconstruction la plus détaillée à ce jour d’un endocaste cérébral de serpent primitif et offrent de nouvelles perspectives sur l’évolution du crâne chez les serpents », écrivent les chercheurs dans leur rapport.
Les données ont ensuite été comparées avec celles d’un autre fossile de serpent, le Dinilysia patagonica, découvert en Argentine. Plus précisément, les chercheurs ont effectué une analyse comparative de l’anatomie cérébrale, puis ont relié cette anatomie précoce avec l’écologie sensorielle des serpents et l’évolution de leurs habitats.
« La morphologie cérébrale des deux espèces différait considérablement, tant entre elles que par rapport à la plupart des autres serpents étudiés. L’analyse de la morphologie cérébrale et de la microstructure osseuse a permis d’aboutir à la même conclusion : Tametara était adaptée à la vie fouisseuse, tandis que Dinilysia était adaptée à la vie terrestre », explique le directeur de la recherche, Nicolas Di-Poï, de l’Institut de biotechnologie et l’Institut des sciences de la vie de l’Université d’Helsinki.
En croisant ces données avec celles provenant de sédiments marins, les chercheurs proposent que différentes lignées de serpents aient exploré des modes de vie fouisseur, terrestre et marin au cours de leur évolution précoce. « Différentes lignées ont exploré différents habitats bien plus tôt qu’on ne le pensait », indique Di-Poï. En d’autres termes, les premiers serpents n’auraient donc pas suivi une voie évolutive unique.
« L’évolution précoce des serpents a donc impliqué des changements complexes dans l’utilisation de l’habitat et l’écologie sensorielle, révélant une diversité écologique et neuroanatomique plus importante qu’on ne le pensait auparavant », concluent les auteurs.
