Nos os n'ont pas commencé au plus profond du corps. Ils ont débuté dans la peau, peu après que les premiers animaux complexes aient pris forme – car pourquoi faire simple quand on peut faire bizarre ?
Depuis, les os cutanés sont restés un motif récurrent dans l'évolution, apparaissant chez les tortues, crocodiles, lézards, serpents, et même les dinosaures. Pourtant, nous en savons encore étonnamment peu. Pourquoi continuent-ils de réapparaître ? Y avait-il un ancêtre unique avec des os cutanés qui leur a donné naissance à tous ?
Dans une nouvelle étude publiée dans le Biological Journal of the Linnean Society, des chercheurs ont combiné des preuves fossiles avec des outils informatiques modernes pour reconstruire 320 millions d'années d'évolution des os cutanés chez les reptiles. Ce qu'ils ont trouvé conclut un débat vieux de plusieurs siècles : les os cutanés ont effectivement évolué indépendamment dans plusieurs lignées de lézards. Ce faisant, ils ont également retracé un retour évolutif unique chez l'un de leurs groupes les plus emblématiques – les varans.
Les plus anciens os cutanés dans les archives fossiles pourraient remonter à 475 millions d'années, lorsque certains des premiers vertébrés ont développé un exosquelette osseux élaboré. Cela semble contre-intuitif, puisque les vertébrés sont littéralement définis par le fait d'avoir une colonne vertébrale, mais leur squelette interne osseux n'a évolué que 50 millions d'années plus tard. Les priorités, apparemment.
Tout au long de l'histoire évolutive, la capacité de la peau à former du tissu osseux a refait surface encore et encore – les écailles de poisson, par exemple, ou les ostéodermes, les os cutanés des animaux terrestres. Après avoir quitté l'eau, les ostéodermes ont peut-être aidé les animaux à s'adapter à la vie terrestre. Au-delà, le tableau devient moins clair. Les ostéodermes ont disparu dans la plupart des lignées, mais ils ont continué de réapparaître, surtout chez les reptiles.
Pour comprendre comment cela s'est produit, les chercheurs ont assemblé un puzzle évolutif complexe, comme arriver sur les lieux d'un braquage de banque longtemps après qu'il ait eu lieu. Leurs témoins étaient 643 espèces vivantes et éteintes, chacune offrant une perspective unique. Ils ont continué à enquêter jusqu'à ce que les histoires commencent à converger.
Ils ont découvert que la plupart des lézards ont d'abord développé des ostéodermes au Jurassique supérieur et au Crétacé inférieur, il y a plus de 100 millions d'années, lorsque des dinosaures comme Brachiosaure, Allosaure et Stégosaure parcouraient la Terre. L'armure a peut-être aidé les lézards à survivre aux prédateurs, à faire face à des environnements difficiles ou à se déplacer vers de nouveaux habitats. Après ces premières poussées, le rythme a ralenti, et la plupart des groupes ont conservé leurs os cutanés depuis.
Les ancêtres des varans – connus en Australie sous le nom de goannas – ont perdu complètement les ostéodermes, probablement parce que leur mode de vie actif et leurs corps efficaces fonctionnaient mieux sans le poids supplémentaire. Mais lorsque leurs descendants ont atteint l'Australie il y a environ 20 millions d'années, quelque chose de remarquable s'est produit : ils les ont fait repousser. Les chercheurs situent cette ré-évolution à la période du Miocène, lorsque le climat de l'Australie devenait plus sec. Les os cutanés ont peut-être aidé à réduire la perte d'eau et offert une protection dans des paysages ouverts et arides.
Fait frappant, les goannas sont la seule lignée de lézards connue à avoir réacquis des ostéodermes après les avoir perdus. Cela défie la loi de Dollo, selon laquelle une fois qu'un trait complexe disparaît, il ne peut pas ré-évoluer. Au début du 20e siècle, les chercheurs supposaient que les lézards héritaient des ostéodermes d'un ancêtre commun. Plus tard, cette vision a cédé la place à l'idée que ces plaques osseuses avaient évolué indépendamment entre certains groupes. Des débats sur les mécanismes évolutifs ont suivi, mais ils ont avancé sans ancrer l'origine des ostéodermes dans une chronologie claire.
Cette étude fournit cette base – publiée dans le même journal où Charles Darwin a partagé pour la première fois ses idées révolutionnaires. Les preuves fossiles ont aidé à résoudre une question de longue date, mais l'informatique moderne a permis de réduire des milliers de scénarios évolutifs en une seule histoire cohérente. Les preuves sont claires : les ostéodermes ont évolué plusieurs fois, indépendamment, dans différentes lignées de lézards sur des centaines de millions d'années.
Parmi les lézards, les goannas se distinguent comme la seule lignée connue à avoir perdu cette armure, pour ensuite la retrouver.