Un scientifique découvre le premier fossile de cerveau de dinosaure au monde
Publié: 2016-10-30Par une sombre nuit d'hiver en 2004, Jamie Hiscocks a repéré une pierre de forme étrange sur une plage près de sa maison à Sussex, en Angleterre. "Je pouvais voir dans ma lampe torche des détails structurés à la surface de l'objet", m'a dit Hiscocks, un chasseur de fossiles de métier, dans un e-mail. « Immédiatement, j'ai su que ce n'était pas un caillou ordinaire.
Hiscocks a montré le spécimen à Martin Brasier, un paléobiologiste de haut niveau à l'Université d'Oxford. Braiser l'a identifié comme un endocast de dinosaure - un fossile qui se forme lorsque les sédiments remplissent l'intérieur du crâne d'un animal - appartenant à un iguanodon, un dinosaure qui a vécu pendant la période du Crétacé.
Mais ce n'était pas votre endocast standard. D'une part, ce n'était pas lisse. « Il avait presque l'air un peu ondulé ; il y avait des crêtes et des rainures », m'a dit Alexander Liu, un ancien élève de Brasier. (Brasier est mort dans un accident de voiture en 2014.)
Cela a enthousiasmé les chercheurs. Une analyse plus approfondie a révélé une couche de structures de quelques millimètres d'épaisseur qui ressemblait à des vaisseaux sanguins. Il y avait aussi des traces de méninges, la couche externe dure qui protège le cerveau, conservée sous forme minérale.
Les cerveaux se décomposent généralement très rapidement après la mort. Si rapidement qu'aucun morceau de cerveau fossilisé n'avait jamais été découvert chez un vertébré vivant sur terre.
Cela en a fait le tout premier fossile de cerveau de dinosaure jamais découvert, comme le décrivent Liu et ses co-auteurs dans une publication spéciale de la Geological Society of London , publiée aujourd'hui.
La découverte - qui était un projet parallèle que Brasier et d'autres ont poursuivi lentement pendant des années - laisse espérer qu'un jour le paléobiologiste pourrait percer le mystère de l'intelligence des dinosaures. Mais ce qui est peut-être encore plus remarquable, c'est que ce morceau de cerveau a même été fossilisé en premier lieu.
Les tissus mous se fossilisent rarement
Il y a plusieurs raisons pour lesquelles personne n'a jamais découvert de cerveau de dinosaure fossilisé auparavant.
D'une part, les dinosaures vivaient il y a très, très longtemps. Presque tous périrent complètement ; leurs corps et leurs os se sont décomposés, ne laissant aucune trace.
Une infime fraction a réussi à mourir dans des circonstances fortuites qui ont permis à leurs tissus et à leurs os d'être fossilisés dans la roche. Dans ces rares cas où les tissus organiques se fossilisent, les minéraux viennent remplacer les tissus. Mais les tissus mous comme le cerveau se décomposent particulièrement rapidement, ce qui en fait le tissu le moins susceptible d'être préservé.
Alors qu'est-ce qui aurait pu permettre à ce cerveau particulier d'échapper aux microbes qui l'auraient autrement dévoré ? Liu, Brasier et leurs collègues ont dû devenir des enquêteurs médico-légaux pour le découvrir.
Voici l'histoire qu'ils ont reconstituée.
Cela commence il y a environ 133 millions d'années, au Crétacé, lorsque la Terre était un endroit beaucoup plus étrange. Il faisait beaucoup plus chaud, il y avait très peu de glace aux pôles et environ un tiers des terres que nous habitons aujourd'hui étaient recouvertes d'eau. Les continents commençaient à peine à s'éloigner les uns des autres.
Dans ce monde étrange - en Grande-Bretagne préhistorique, pour être exact - errait une espèce de dinosaure qui ressemblait à un énorme cheval reptilien (30 pieds de long et 7 pieds de haut) avec une queue et une crête pointue le long de son dos.
Lorsque cet iguanodon est mort, plusieurs événements fortuits se sont produits pour que son cerveau devienne un fossile.
1) Lorsque cet animal est mort, il est probablement tombé la tête la première dans l'eau, où son crâne s'est renversé. Cela limitait l'exposition à l'air. (Les cerveaux se décomposent rapidement en présence d'oxygène.)
2) Le crâne est resté intact, donc quand une petite partie du cerveau a commencé à se décomposer, les produits chimiques qu'elle a drainés sont restés dans le boîtier du cerveau. Cette décomposition "a libéré des nutriments et des enzymes, riches en choses comme le fer et le phosphate", a expliqué Liu.
3) Ces nutriments et enzymes ont essentiellement mariné l'autre partie du cerveau, la préservant. Ces nutriments et enzymes contenaient également les bons produits chimiques pour commencer le processus de minéralisation.
4) Peut-être en quelques jours, a expliqué Liu, la partie préservée - une section de quelques millimètres d'épaisseur qui était pressée contre le crâne - a commencé à être remplacée par des minéraux de phosphate et de carbonate. Une réaction chimique a permis aux minéraux de transformer la matière organique en imitant leur structure.
Au fil du temps, ce cerveau fossilisé s'est séparé du reste du corps. Il a été emporté par les marées et les tempêtes et a trouvé sa place dans un bassin de marée au Royaume-Uni. (Le littoral britannique, avec sa roche sédimentaire exposée, est un favori des chasseurs de fossiles.) Lorsqu'une tempête hivernale a découvert une section de plage précédemment submergée en 2004, il a eu de la chance qu'un pro comme Hiscocks se promène. "Étant une chose si fragile, la prochaine tempête aurait pu la détruire", a déclaré Hiscocks.
Les scientifiques ont découvert des vaisseaux sanguins, le signe révélateur que cela faisait bien partie d'un cerveau
Pendant des années, ce fossile était un projet parallèle pour Brasier (qui étudiait généralement des fossiles beaucoup plus anciens, plus proches de l'origine de la vie sur Terre). La plupart des recherches ont été effectuées par ses étudiants, dit Liu, qui étaient également engagés dans d'autres projets. Il a donc fallu beaucoup de temps pour confirmer leur intuition.
"La chose la plus convaincante dans les données dont nous disposons sont les vaisseaux sanguins", a déclaré Liu. « Ils sont incontestables ; ils ne peuvent pas être autre chose. Ils ont les bons diamètres, ils se ramifient dans le bon sens, ils sont creux et ils sont aux bons endroits.
Vous pouvez clairement voir les vaisseaux sur les images au microscope électronique. Ici, les flèches indiquent que les récipients étaient creux.
Et ici, vous pouvez voir les vaisseaux se ramifier comme le ferait n'importe quel capillaire ordinaire.
Le fait que les vaisseaux sanguins soient si clairs rend les scientifiques convaincus qu'ils ont également vu des méninges. Liu dit qu'il existe également des preuves de tissus corticaux fossilisés (matière grise), mais ils ne sont pas aussi confiants.
Selon Liu, le journal était presque prêt à être publié en 2010, mais Brasier a attendu. Il voulait que Hiscocks garantisse que le fossile finirait par se retrouver dans un musée, pour que tous puissent l'étudier et le voir. Lorsqu'un fossile se trouve dans un musée, cela permet à d'autres de reproduire les résultats de l'étude. L'institution exacte où le fossile finira n'a pas encore été déterminée.
Le fossile peut-il nous dire quelque chose sur l'intelligence des dinosaures ?
À bien des égards, la découverte ne nous dit pas grand-chose sur les dinosaures.
"Bien sûr, nous savions que les dinosaures avaient un cerveau", a déclaré David Norman, paléontologue à Cambridge et co-auteur de l'article. Cet article, dit-il, est plus une preuve de concept : des tissus aussi mous et visqueux que des cerveaux peuvent, dans les bonnes circonstances, se fossiliser.
Et cela devrait inspirer les conservateurs de fossiles à jeter un coup d'œil sur leurs collections, a déclaré Liu. "Maintenant que nous savons que ces tissus mous peuvent être préservés", a-t-il déclaré, "les gens peuvent retourner dans les collections des musées et les rechercher, les réexaminer, voir si c'est plus courant".
Plus de spécimens de cerveaux de dinosaures pourraient aider à résoudre un grand mystère sur l'intelligence des dinosaures : leurs cerveaux ressemblaient-ils plus à des reptiles modernes ou plutôt à des oiseaux modernes ?
Chez les reptiles modernes, le cerveau n'occupe généralement pas tout l'espace dans le crâne. Il est beaucoup plus petit que le crâne, soutenu par des tissus qui le rembourrent. Chez les oiseaux, cependant, le cerveau occupe généralement la majeure partie du crâne.
Un cerveau plus semblable à un oiseau suggérerait que les dinosaures étaient plus intelligents que les reptiles typiques.
Il y a des preuves de ce cerveau d'iguanodon qu'il a occupé la majeure partie du crâne, mais ce n'est pas concluant. Parce que l'animal est probablement mort à l'envers, le tissu cérébral aurait pu s'étendre sur le toit du crâne. "Vous ne pouvez pas dire que c'est la preuve que les cerveaux des dinosaures sont plus gros que nous ne le pensions", a déclaré Norman. À tout le moins, dit Liu, la taille du cerveau indique que les iguanodons étaient au moins aussi intelligents que les crocodiles modernes (pas les plus brillants du règne animal, mais un chasseur assez rusé).
La question primordiale que Norman, Liu et leurs collègues se posent après avoir avancé n'est pas "à quel point les dinosaures étaient-ils intelligents?" C'est beaucoup plus grand que ça. "Cela dévoile l'histoire de la Terre", a déclaré Norman. Ces animaux vivaient sur une planète très différente de celle sur laquelle nous vivons aujourd'hui. Qu'y avait-il dans leur biologie, dans leur physiologie, qui leur permettait de s'épanouir ? "Les questions sont presque sans fin", a-t-il déclaré. Et ce fossile en déclenche encore plus.
Source : Université de Cambridge, University Herald et autres médias