L'évolution, éternel bricoleur sans direction, a passé des millions d'années à aider les animaux à sortir de l'océan pour ramper sur la terre ferme. Mais comme nous le rappelle une nouvelle étude de l'Université Yale, le voyage n'était pas toujours à sens unique : des dizaines de grands groupes de mammifères et de reptiles ont fini par dire « en fait, l'eau était très bien » et y sont retournés, développant des nageoires et d'autres adaptations aquatiques en cours de route. Les résultats ont été publiés dans Current Biology, probablement parce que Nature était déjà pris.

« Ces groupes secondairement aquatiques se sont adaptés de manière frappante similaire à leur nouveau foyer aquatique -- développant des nageoires et une série d'autres caractéristiques qui faisaient d'eux de meilleurs nageurs », a déclaré l'auteur principal Caleb Gordon, qui a terminé son doctorat à la Graduate School of Arts and Sciences (GSAS) de Yale plus tôt cette année et est maintenant chercheur postdoctoral au Florida Museum of Natural History. « En conséquence, ils sont devenus des exemples de manuel d'évolution convergente, ce qui peut nous en dire long sur les processus qui motivent et contraignent le changement adaptatif en réponse à des signaux environnementaux similaires. » En d'autres termes, quand l'environnement vous tend une niche, l'évolution vous tend une nageoire. À répétition.

Pour reconstituer ces demi-tours évolutifs, les chercheurs ont examiné des centaines de spécimens fossiles et modernes conservés au Yale Peabody Museum et dans des dizaines d'autres institutions à travers le monde, collectant plus de 11 000 mesures, photographies et tomodensitogrammes. Ils ont combiné des techniques paléontologiques traditionnelles avec des modèles d'apprentissage automatique qui tiennent compte des relations évolutives, et ont ajouté une approche statistique initialement utilisée par les forces navales pendant la Seconde Guerre mondiale. Parce que rien ne dit « reptile ancien » comme une technique radar militaire du milieu du siècle.

« Reconstituer la vie de formes de vie éteintes de manière scientifiquement rigoureuse, plutôt que de simplement raconter des histoires, est une entreprise précise et délicate », a déclaré Bhart-Anjan Bhullar, auteur principal de l'étude et professeur associé de sciences de la Terre et planétaires à la Faculty of Arts and Sciences (FAS) de Yale, ainsi que conservateur associé de paléontologie des vertébrés et de zoologie des vertébrés au Peabody Museum. « Cela nécessite un entrelacement minutieux de données provenant d'organismes modernes, dont notre compréhension est nécessairement bien plus profonde, et de connaissances sur la généalogie de ces organismes vivants par rapport aux formes fossiles. » Il a ajouté que le travail de Gordon accomplit tout cela et plus encore, à une échelle évolutive massive -- et sans recourir à l'équivalent paléontologique de la fanfiction.

Pendant des décennies, les scientifiques se sont disputés sur le moment où des groupes particuliers d'animaux préhistoriques se sont pleinement adaptés à la vie sous-marine, en grande partie parce que les archives fossiles fournissent souvent des indices incomplets ou contradictoires. Certains traits squelettiques peuvent indiquer un mode de vie aquatique, tandis que d'autres suggèrent que le même animal restait capable de se déplacer et de se nourrir sur terre. Ces contradictions ont laissé les chercheurs bloqués, comme l'a dit Gordon : « Dans ces cas, les paléontologues sont souvent coincés, car différentes lignes de preuves ne s'accordent pas sur ce à quoi ressemblait l'animal ancien. » Sa solution ? Des modèles d'apprentissage automatique entraînés sur des animaux vivants, qui peuvent identifier les relations entre les proportions squelettiques et les modes de vie connus et estimer comment les espèces éteintes utilisaient les environnements aquatiques -- allant même jusqu'à prédire des adaptations des tissus mous, y compris des structures natatoires qui survivent rarement dans les fossiles.

La découverte la plus médiatisée concerne le Spinosaurus, le dinosaure préhistorique géant dont la relation avec l'eau a suscité une controverse considérable -- probablement parce que les paléontologues aiment une bonne dispute. Le Spinosaurus a vécu il y a environ 113 à 94 millions d'années dans ce qui est aujourd'hui le nord de l'Afrique. Bien que les scientifiques s'accordent généralement pour dire qu'il était associé à des environnements aquatiques, la manière exacte dont il se déplaçait, chassait et passait son temps reste un sujet de débat. Certaines preuves pointent vers un animal qui s'immergeait fréquemment et poursuivait ses proies sous l'eau, un peu comme les phoques ou les manchots. D'autres découvertes