Paléontologie : comment nos ancêtres ont-ils survécu à l'astéroïde qui a tué les dinosaures ?

Dans l'obscurité, les cendres et la chaleur mortelle, un minuscule animal à fourrure traverse en courant le paysage infernal laissé par la pire journée de l'histoire de la Terre pour les êtres vivants.

Il fouille dans les décombres, attrape un insecte à manger et se précipite vers son abri. Tout autour de lui se trouvent les corps morts et mourants des dinosaures qui ont terrorisé les mammifères pendant des générations.

Ce sont les premières semaines et les premiers mois qui ont suivi l'impact d'un astéroïde de 10 km de large sur la côte de l'actuel Mexique, avec la puissance de plus d'un milliard de bombes nucléaires, mettant fin de manière spectaculaire au Crétacé.

À l'aube de l'ère suivante, le Paléocène, les forêts s'enflammaient, les côtes étaient secouées par des tsunamis et de grandes quantités de roches vaporisées, de cendres et de poussières s'élevaient à des kilomètres dans l'atmosphère.

Mais ce monde n'était pas dépourvu de vie. Parmi les survivants se trouvait le plus ancien primate connu, le Purgatorius, qui ressemblait à un croisement entre une musaraigne et un petit écureuil.

Le nombre de ces animaux a probablement diminué au milieu de cette catastrophe mondiale, mais l'espèce a survécu.

Telle était la vie des premiers mammifères peu de temps après que l'astéroïde a frappé et éteint les trois quarts des espèces vivantes de la Terre.

Seule la Grande mortalité, il y a 252 millions d'années, a été plus meurtrière (bien que moins soudaine), éliminant 95% de la vie dans les océans et 70% de la vie sur terre.

L'astéroïde qui a anéanti le Crétacé a emporté avec lui des dinosaures célèbres comme le Tyrannosaurus et le Triceratops, ainsi que des créatures moins connues mais bizarres comme l'Anzu ou "poulet de l'enfer".

Il y avait des dinosaures à bec de canard, des dinosaures à long cou et des dinosaures avec des armures sur tout le corps. Ils sont tous morts, brusquement.

Dans l'ombre de ces rois et reines du Crétacé supérieur, les mammifères comme le Purgatorius étaient petits et rudimentaires, beaucoup d'entre eux occupant les types de niches écologiques que les rongeurs occupent aujourd'hui.

Comment ce groupe diversifié de créatures apparemment vulnérables, dont nos ancêtres, a-t-il survécu au jour du jugement ?

C'est une question sur laquelle Steve Brusatte, auteur de The Rise and Reign of the Mammals, et ses collègues de l'université d'Édimbourg se sont penchés.

Brusatte souligne que le jour de l'impact de l'astéroïde a été une très mauvaise journée pour tout ce qui était vivant, y compris les mammifères, les oiseaux (les dinosaures aviaires) et les reptiles.

"Ce n'était pas un astéroïde ordinaire, c'était le plus gros astéroïde à frapper la Terre au cours des 500 derniers millions d'années au moins", explique Brusatte. "Les mammifères étaient sur le point de disparaître comme les dinosaures."

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Il y avait trop à perdre. Déjà au Crétacé supérieur, la diversité des mammifères était étonnamment riche, explique Sarah Shelley, chercheuse postdoctorale en paléontologie des mammifères à Édimbourg.

"Beaucoup d'entre eux étaient ces petites choses insectivores qui étaient dans les arbres ou qui creusaient des terriers", explique-t-elle.

Cependant, ils n'étaient pas tous des mangeurs d'insectes. Il y avait les mystérieux multituberculés, appelés ainsi en raison des nodules particuliers sur leurs dents.

"Ils ont ces dents en bloc avec beaucoup de protubérances dessus, et devant ils avaient une dent en forme de lame. Cela ressemble presque à une scie", dit Shelley. "Ils avaient l'habitude de manger des fruits, des noix et des graines."

Il y avait aussi des carnivores : l'un des plus grands de l'époque était le Didelphodon, un parent marsupial qui pesait environ 5 kg, soit presque la taille d'un chat domestique.

"D'après l'anatomie de son crâne et de ses dents, il avait une morsure vraiment puissante, donc il est définitivement carnivore. Il a probablement écrasé des os", dit Shelley.

Une grande partie de cette diversité a disparu lors de l'impact de l'astéroïde : environ neuf espèces de mammifères sur dix se sont éteintes, selon Brusatte, offrant une opportunité sans précédent aux survivants.

"Imaginez que vous êtes l'un de nos minuscules ancêtres, de la taille d'une souris, une petite chose docile qui se cache dans l'ombre, et que vous endurez ce moment de l'histoire de la Terre", explique Brusatte.

"Vous sortez de l'autre côté et soudain les dinosaures ont disparu et le monde s'ouvre."

Cette extinction massive a ouvert la voie à une profusion de diversification qui a finalement donné naissance aux baleines bleues, aux guépards, aux loirs, aux ornithorynques et, bien sûr, à nous.

Mais d'abord, il y avait un petit problème : les forêts du monde avaient été ravagées par des incendies et le ciel était rempli de cendres, étouffant la lumière du soleil et empêchant les plantes de faire leur photosynthèse.

Les écosystèmes s'effondraient "comme des châteaux de cartes", comme le dit Brusatte. La surface de la Terre est devenue plus chaude qu'une fournaise dans un tourbillon d'impulsions thermiques, suivi d'un hiver nucléaire au cours duquel les températures moyennes ont chuté de 20 °C pendant plus de 30 ans.

La plupart des prédateurs les plus dangereux des mammifères ont disparu, mais le monde est devenu incroyablement hostile à la vie.

Alors, qu'ont fait les mammifères ?

Restez petit

La taille modeste des mammifères, auparavant limitée par la concurrence et la prédation des dinosaures, est devenue un avantage pour la "faune des catastrophes", comme on appelle les survivants des astéroïdes.

"Ces mammifères ressemblaient et agissaient probablement comme une souris ou un rat", dit Brusatte.

"Maintenant, dans ce brave nouveau monde, ils ont proliféré parce qu'ils étaient très bien adaptés à ces conditions vraiment catastrophiques juste après l'impact".

Être petit peut avoir aidé les animaux à se reconstituer. Chez les animaux modernes, "plus l'animal est gros, plus le temps de gestation est long", explique Ornella Bertrand, chercheuse postdoctorale en paléontologie des mammifères à l'université d'Édimbourg.

Par exemple, la gestation des éléphants d'Afrique dure 22 mois, tandis que celle d'une souris dure environ 20 jours.

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Face à l'apocalypse, la souris a plus de chances de maintenir sa population.

En plus de la gestation, un corps plus grand prend généralement plus de temps pour atteindre la maturité sexuelle, une autre raison pour laquelle les dinosaures n'ont pas réussi, surtout les plus grands.

"Il leur a fallu beaucoup de temps pour devenir adultes. Pour un animal comme le T-Rex, il a fallu environ 20 ans", dit Brusatte.

"Ce n'est pas qu'ils n'ont pas grandi rapidement, c'est juste que beaucoup d'entre eux étaient si gros qu'il leur a fallu beaucoup de temps pour passer d'une petite éclosion à un adulte."

Aller sous terre

Un autre indice de la façon dont les mammifères ont survécu aux conséquences de l'astéroïde provient des formes corporelles "très étranges" observées au Paléocène et au-delà.

Shelley a analysé des os de cheville (petits os durs et denses qui sont bien conservés) pour voir dans quelle mesure les mammifères du Paléocène précoce et les mammifères vivants aujourd'hui étaient semblables les uns aux autres.

"Nous avons constaté que les mammifères du Paléocène étaient rares. Ils étaient différents des mammifères modernes", explique Shelley. "Et ce qui les unit est le fait qu'ils ont ces morphologies vraiment épaisses et robustes."

Ces mammifères ont de grandes attaches musculaires et des os généralement solides, et parmi les animaux vivants, ils sont les plus semblables aux espèces terrestres et fouisseuses, explique Shelley.

"L'hypothèse qui en est ressortie est donc que les animaux qui ont survécu à l'extinction l'ont fait principalement parce qu'ils étaient capables de se terrer pour aller sous terre et survivre à la période immédiate après l'impact et les incendies, l'hiver nucléaire."

Étant donné que les survivants étaient, il n'y a pas d'autre façon de le dire, musclés, leurs descendants ont également hérité de leur silhouette robuste.

"On peut le voir pendant cette période de 10 millions d'années au cours du Paléocène", explique Shelley. "Même pour un animal vivant dans les arbres, ils sont très trapus."

Si les mammifères ont vraiment adopté la vie sous terre, soit en se cachant, soit en utilisant les abris souterrains des autres, Bertrand pense que cela pourrait aussi se refléter dans leur agilité, ou leur manque d'agilité.

"Nous savons qu'il y a eu un effondrement de la forêt et que tous ces animaux qui vivaient dans les arbres n'avaient plus d'habitat", explique-t-il.

"L'une des hypothèses serait donc qu'il y avait moins d'animaux capables de se comporter de manière très agile".

Bertrand prévoit d'étudier les os de l'oreille interne des mammifères de cette époque pour voir s'ils confirment l'idée d'une vie souterraine après l'astéroïde.

L'oreille interne est cruciale pour l'équilibre. Si un animal est adapté à des mouvements agiles et précis, cela se reflète parfois dans la structure de ces os délicats.

Cependant, s'il s'agissait d'une pelleteuse robuste, une telle agilité n'aurait pas été nécessaire. "Cela pourrait nous donner plus d'indices", dit-il.

Cela dit, elle souligne les inconvénients qu'il y a à trop se fier aux os pour déduire la façon dont un animal se déplace, ce qui l'a frappée en regardant une récente compétition d'athlétisme.

"Je regardais les gymnastes faire des choses folles et je me suis dit "c'est drôle, on a le même squelette et je ne peux rien faire de tout ça"", s'amuse Bertrand.

"Je me suis dit que c'était vraiment intéressant, car peut-être que le fait d'avoir cette capacité peut vous aider à survivre, mais d'après les os, vous ne le sauriez pas".

Mangez n'importe quoi

L'astéroïde a détruit la plupart des plantes vivantes, premier maillon de nombreuses chaînes alimentaires sur terre.

Les mammifères généralistes qui avaient la capacité de tourner leur palais vers n'importe quoi ont mieux réussi que ceux qui avaient un régime alimentaire plus spécifique.

"Les animaux qui ont survécu à l'extinction ont essentiellement survécu en n'étant pas trop spécialisés", explique Shelley.

Par exemple, le Didelphodon (le marsupial carnivore de la taille d'un chat) se nourrissait d'animaux qui étaient peu nombreux après l'extinction.

"Il est devenu trop spécialisé et a perdu sa niche", explique Shelley. "Au contraire, si vous êtes un petit animal, vous pouvez adapter votre régime alimentaire et votre mode de vie plus rapidement. C'est un bon moyen de survivre à l'extinction."

En plus de ceux qui ont pu être généralisés, il y avait quelques spécialités qui auraient bien fonctionné, dit Brusatte.

En particulier, les mangeurs de graines ont eu de la chance. "Les graines constituaient une banque alimentaire accessible à tout animal qui avait déjà la capacité de les manger", explique-t-il.

"Donc si vous étiez quelque chose comme un T.-Rex, vous n'aviez pas de chance. L'évolution ne vous a pas donné la capacité de manger des graines. Mais pour les oiseaux à bec et certains mammifères qui étaient des mangeurs de graines spécialisés, quel coup du sort, ne pensez-vous pas ?".

En plus de soutenir la faune de la catastrophe, les graines ont aidé à rétablir les forêts et d'autres types de végétation lorsque l'hiver nucléaire a disparu.

"Ces graines ont survécu dans le sol, puis, lorsque la lumière du soleil est revenue, elles ont commencé à pousser", explique M. Brusatte.

Ne pensez pas trop

À mesure que le Paléocène progressait, les écosystèmes se sont rétablis et les mammifères ont commencé à occuper les niches laissées vides par les dinosaures non aviaires.

"Les mammifères ont commencé à se diversifier immédiatement après l'extinction des dinosaures et ont commencé à devenir très diversifiés de toutes les manières possibles", explique Bertrand.

D'une part, les corps ont grandi rapidement. Mais pendant un certain temps, l'équipe d'Édimbourg a constaté quela taille du cerveau des mammifères ne suivait pas le rythme.

"Je pense que c'est très important, parce que nous pourrions penser que l'intelligence est ce qui nous permet de survivre et d'être si capables de dominer la planète", déclare Bertrand. "Mais, selon les données disponibles, ce ne sont pas les gros cerveaux qui ont permis aux animaux de survivre après l'astéroïde.

En effet, au début du Paléocène, les mammifères dont le cerveau était volumineux par rapport à la taille de leur corps étaient peut-être désavantagés.

"La question est de savoir pourquoi développer un gros cerveau", dit Bertrand. "Un gros cerveau est très coûteux à entretenir. Si vous avez un gros cerveau, vous devez le nourrir pour l'entretenir ; si vous ne pouvez pas le faire parce qu'il n'y a pas assez de nourriture, vous mourrez."

Au lieu de cela, devenir grand et musclé était une adaptation pratique. L'Ectoconus herbivore a atteint environ 100 kg quelques centaines de milliers d'années après son extinction.

En temps géologique, c'est un clin d'œil. "C'est vraiment fou qu'ils soient devenus si gros et se soient spécialisés si vite", souligne Shelley. "Et regardez, une fois que vous avez de plus gros herbivores, de plus gros carnivores émergent, et ils commencent à surgir assez rapidement."

Il existe de nombreux autres mammifères mystérieux dont la taille a également augmenté rapidement.

"Comme les taeniodontes : ils sont devenus gros très vite, très gros", dit Shelley. Il n'existe pas de squelette complet de taeniodontes, mais le crâne est de la taille d'une grosse citrouille, et ils semblent être l'une de ces espèces devenues trapues et adaptées à l'enfouissement.

"Ils ont ces minuscules espaces pour ces petits yeux de fouine, d'énormes dents à l'avant, qui ressemblent à celles des rongeurs, mais c'est à peu près tout", explique Shelley. "Ils sont vraiment énigmatiques."

Cette collection de vie mammalienne qui a suivi la faune de la catastrophe a été trop longtemps négligée, dit Shelley.

"On les a qualifiés d'archaïques, de primitifs et de répandus, alors qu'en fait ils sont simplement différents", explique-t-il.

"Leurs ancêtres ont survécu à la deuxième plus grande extinction de masse de l'histoire de la vie. Ce n'était pas juste des idiots généralisés faisant leur chemin dans la vie. Ils survivaient, s'épanouissaient et se portaient très bien."

À bien des égards, ces mammifères ont comblé les lacunes écologiques laissées par les magnifiques dinosaures hyperspécialisés, si bien adaptés au Crétacé supérieur, mais si mal équipés pour faire face à un monde frappé par les astéroïdes.

"C'est incroyable de penser que vous aviez un groupe comme les dinosaures qui existait depuis tant de dizaines de millions d'années, qui avait fait des choses si sublimes comme devenir des géants de la taille d'un avion, des carnivores de la taille d'un bus et tout ça, et que tout s'est effondré en un instant lorsque la Terre a changé si rapidement", explique Brusatte.

"Ils n'étaient pas adaptés à cette nouvelle réalité et n'ont pas su s'adapter.

Le caractère arbitraire de l'événement semble trouver un écho auprès de l'équipe d'Édimbourg.

"Nous sommes ici en grande partie par hasard", dit Bertrand. "L'astéroïde aurait pu manquer la Terre, il aurait pu tomber dans une autre zone de la planète, dans l'océan, et cela aurait fait une différence en termes d'espèces sélectionnées. Tout ça, quand j'y pense, c'est fou."

Brusatte est d'accord. "Il a pu frôler la Terre, il a pu remuer les couches supérieures de l'atmosphère, il a pu se désintégrer en s'approchant de la Terre. Il aurait pu faire n'importe quoi, mais par pur hasard, il est allé droit vers la Terre."

Pour les mammifères vivants aujourd'hui, c'est peut-être une bonne chose qu'il l'ait fait.