Université de Tel-Aviv et UCL (Londres) : les mammifères sont devenus diurnes avec l'extinction des dinosaures

[:fr]Une étude menée par le doctorant Roi Maor sous la direction du Prof. Tamar Dayan de l’Ecole de Zoologie et du Musée Steinhardt d’Histoire naturelle de l’Université de Tel-Aviv a confirmé une hypothèse formulée dès les années 30, selon laquelle les ancêtres des mammifères étaient adaptés à l’activité nocturne pour éviter de côtoyer les dinosaures, et sont devenus des animaux diurnes peu après leur disparition. L’étude montre comment la répartition du temps d’activité a permis une coexistence stable entre les différentes espèces et souligne le lien entre le passage à l’activité diurne et la prolifération des mammifères. Elle a été réalisée en collaboration avec des scientifiques de l’University College London (UCL).

Roi Maor

« Depuis de nombreuses années, les scientifiques se demandaient comment les mammifères ont pu survivre pendant plus de 150 millions d’années dans le monde alors que régnaient les dinosaures », commente le Prof. Dayan, directrice du musée Steinhardt. « Ils étaient alors de petite taille, non diversifiés, et incapables d’avoir le dessus dans une quelconque compétition contre ces mastodontes. Une des hypothèses étaient que les ancêtres des mammifères se sont adaptés à une activité nocturne, car les dinosaures, qui sont des reptiles ont besoin de la lumière du soleil pour se réchauffer et vivre, et étaient actifs dans la journée. Ainsi les mammifères ont pu exister dans la même zone géographique que les dinosaures alors qu’ils appartenaient à une niche écologique totalement différente, celle de l’environnement nocturne. Cette hypothèse était basée en partie sur le fait que jusqu’à aujourd’hui, la grande majorité des mammifères sont nocturnes. Les singes, dont l’homme fait partie, sont en fait les seuls mammifères dont le sens de la vue s’optimise de manière significative à la lumière du jour ».

Un lien immédiat en termes d’évolution

Les chercheurs ont recherché quand exactement l’activité quotidienne est apparue chez les mammifères, et si cette apparition était liée d’une manière quelconque à la disparition des dinosaures. « Nous avons relevé les modèles d’activité de 2 415 espèces de mammifères (diurnes, nocturnes et mixtes). Puis, au moyen d’algorithmes statistiques, nous avons calculé les modèles d’activité des ancêtres de ces espèces, en remontant jusqu’à l’ancêtre le plus éloigné de chaque mammifère vivant aujourd’hui », dit Roi Maor. « Pour réaliser cette étude, nous avons pris en compte tous les types de mammifères: les mammifères placentaires, dont l’homme fait partie, et qui constituent la plupart des espèces autour de nous, les marsupiaux à poche comme le kangourou et les monotrèmes comme l’ornithorynque, qui pondent des œufs mais allaitent leurs petits ».

Prof. Tamar Dayan

Les calculs ont montré comme prévu que les ancêtres des mammifères étaient actifs la nuit, de même que leurs successeurs proches. La vraie découverte réside dans ce qui s’est passé ensuite : on a constaté qu’une activité diurne partielle est apparue chez les mammifères environ 200 000 ans après l’extinction des dinosaures. Selon Maor, « Cette constatation précise est véritablement étonnante. Nous l’avons vérifié par trois méthodes statistiques différentes, et les résultats sont restés les mêmes. En termes d’évolution il s’agit d’un changement immédiat : il semble que le lien entre la disparition des dinosaures et l’apparition de l’activité diurne chez les mammifères soit très étroit. Au début sont apparus des mammifères actifs à la fois le jour et la nuit, puis se sont développés des mammifères essentiellement diurnes, dont le principal est l’ancêtre du singe ».

« Il s’agit de la première étude qui montre des preuves irréfutables du fait que les mammifères diurnes soient apparus uniquement après la disparition des dinosaures », conclut le Prof. Dayan. « La possibilité de fonctionner pendant la journée avec la fin du règne des dinosaures est probablement l’une des causes de la prolifération des mammifères, et du développement rapide d’un éventail différencié des espèces  depuis. De plus, l’étude souligne que la répartition du temps d’activité, comme celle des autres ressources de la nature, permet la coexistence stable entre les différentes espèces ».

Publication dans la revue Nature Ecology and Evolution, 6 nov. 2017
[:en]Change occurred during an intermediate stage of mixed day and night activity over millions of years, TAU and University College London researchers say

Mammals only started being active in the daytime after non-avian dinosaurs were wiped out about 66 million years ago, finds a new study led by University College London (UCL) and Tel Aviv University‘s Steinhardt Museum of Natural History.

A long-standing theory holds that the common ancestor to all mammals was nocturnal, but the new discovery reveals when mammals started living in the daytime for the first time. It also provides insight into which species changed behavior first.

The study, published today in Nature Ecology & Evolution, analysed data of 2,415 species of mammals alive today using computer algorithms to reconstruct the likely activity patterns of their ancient ancestors who lived millions of years ago.

Two different mammalian family trees portraying alternative timelines for the evolution of mammals were used in the analysis. The results from both show that mammals switched to daytime activity shortly after the dinosaurs had disappeared. This change did not happen in an instant — it involved an intermediate stage of mixed day and night activity over millions of years, which coincided with the events that decimated the dinosaurs.

« We were very surprised to find such close correlation between the disappearance of dinosaurs and the beginning of daytime activity in mammals, but we found the same result unanimously using several alternative analyses, » explained the study’s lead author, PhD student Roi Maor of TAU and UCL.

The team found that the ancestors of simian primates — such as gorillas, gibbons and tamarins — were among the first to give up nocturnal activity altogether. However, the two evolutionary timelines varied, giving a window between 33 and 52 millions of years ago for this to have occurred.

This discovery fits well with the fact that simian primates are the only mammals that have evolved adaptations to seeing well in daylight. The visual acuity and color perception of simians are comparable to those of diurnal reptiles and birds — groups that never left the daytime niche.

« It’s very difficult to relate behavior changes in mammals that lived so long ago to ecological conditions at the time, so we can’t say that the dinosaurs dying out caused mammals to start being active in the daytime. However, we see a clear correlation in our findings, » added co-author Prof. Kate Jones of UCL.

« We analysed a lot of data on the behavior and ancestry of living animals for two reasons — first, because the fossil record from that era is very limited; and second, behavior as a trait is very hard to infer from fossils, » explained co-author Prof. Tamar Dayan, Chair of TAU’s Steinhardt Museum of Natural History. « You have to observe a living mammal to see if it is active at night or in the day. Fossil evidence from mammals often suggest that they were nocturnal even if they were not. Many subsequent adaptations that allow us to live in daylight are in our soft tissues. »

The team says further research is needed to better populate the mammalian family tree to give more accurate information on when the behavior of species changes from night-time to day-time activity.

The work involved collaboration between UCL, Tel Aviv University, The Steinhardt Museum of Natural History at Tel Aviv University and ZSL. It was funded by ISF, Tel Aviv University, the Naomi Kadar Foundation and NERC.

Publication in Nature Ecology and Evolution, Nov. 6th 2017[:]