Des dents anciennes révèlent des indices sur l'environnement dans lequel ont évolué les premiers ancêtres humains

Les dents agissent comme de petites capsules temporelles biologiques. Elles racontent des histoires sur les régimes alimentaires et les environnements anciens, longtemps après la mort de leurs propriétaires et les transformations des paysages. Contrairement aux os, qui se décomposent avec le temps, l'émail dentaire reste dur et inchangé, même dans des dents fossilisées enfouies sous des sédiments et des roches depuis des millions d'années, aujourd'hui mises au jour par l'érosion ou l'excavation.

Une analyse des traces chimiques

L'émail dentaire se forme lorsque l'animal est jeune et demeure chimiquement stable tout au long de sa vie. La nourriture consommée et l'eau ingérée durant sa jeunesse laissent des signaux chimiques dans l'émail. Cela signifie que, dissimulés à l'intérieur de l'émail des dents fossilisées, les scientifiques peuvent découvrir des traces de forêts disparues, de savanes en expansion, de climats changeants et de communautés animales en évolution.

Une recherche dans la région Afar

Au cours des 30 dernières années, mes collègues et moi avons analysé des traces chimiques dans des dents fossiles provenant de la région Afar en Éthiopie, souvent désignée comme le berceau de l'humanité. Notre objectif est de découvrir ce que les animaux mangeaient il y a des millions d'années, à l'époque où les premiers ancêtres humains évoluaient, et à quoi ressemblait le monde qui les entourait.

Reconstituer des écosystèmes anciens

Ces indices provenant des repas anciens permettent aux scientifiques de reconstruire des images d'écosystèmes entiers, comprenant des forêts, des zones humides et des prairies qui existaient à cette époque. Cela rappelle que, d'une manière très réelle, les organismes sont ce qu'ils mangent.

Analyse des échantillons

Pour déterminer quelles plantes les animaux anciens consommaient, mes collègues et moi prélevons une petite quantité de poudre d'émail à partir de dents fossilisées. Nous analysons ensuite cette poudre en laboratoire à l'aide d'instruments spécialisés qui détectent les signaux chimiques conservés dans l'émail. Les arbres et les herbes utilisent différentes méthodes de photosynthèse pour convertir la lumière du soleil en énergie. Ces méthodes laissent des motifs chimiques distincts dans les tissus des plantes, qui sont ensuite incorporés dans les dents des animaux qui consomment ces plantes.

Évolution des régimes alimentaires

En examinant ces motifs chimiques dans l'émail dentaire, nous pouvons déterminer si les animaux se nourrissaient principalement de feuilles et d'arbustes ou d'herbe. Cela nous éclaire sur la végétation qui couvrait autrefois le paysage ancien. En collectant des dents fossiles provenant de différentes couches de roches, nous pouvons également comprendre comment un environnement a évolué au fil du temps. Chaque couche s'est formée à une époque différente, de sorte que les dents trouvées dans des couches plus profondes sont généralement plus anciennes que celles situées plus près de la surface.

Une région en mutation

Il y a quatre millions d'années, la région Afar avait une apparence bien différente du paysage aride que l'on y trouve aujourd'hui. Les fossiles, y compris l'émail dentaire, révèlent que la zone abritait une gamme diversifiée d'environnements. Des rivières coulaient à travers des zones boisées, des lacs étaient dispersés sur le paysage, et des plaines herbeuses s'étendaient à travers le bassin. Les dents fossilisées d'animaux tels que des antilopes, des girafes, des sangliers, des chevaux, des hippopotames et des éléphants montrent une large variété de régimes alimentaires. Certains animaux se nourrissaient de feuilles et d'arbustes, tandis que d'autres pâturaient l'herbe dans des habitats ouverts.

Changements environnementaux

Les signaux chimiques dans les dents indiquent que les prairies s'étendaient à cette époque, mais les forêts jouaient encore un rôle important. Elles montrent que les animaux se déplaçaient dans cet environnement et s'adaptaient aux sources de nourriture disponibles. Entre deux et trois millions d'années, l'environnement a subi une transformation plus radicale vers des prairies ouvertes. La vallée du Grand Rift est façonnée par trois plaques tectoniques qui se sont lentement éloignées, modifiant le paysage au fil du temps et influençant le climat régional.

Adaptations alimentaires

Il y a deux à trois millions d'années, cette activité tectonique a contribué à un changement des habitats plus boisés vers un mélange de prairies et de savanes ouvertes. Les animaux dépendant de l'herbe ont prospéré, tandis que ceux qui n'ont pas réussi à s'adapter ont vu leur population diminuer. Les chevaux et certaines antilopes, par exemple, ont développé des dents capables de broyer des plantes dures et granuleuses. Cette adaptation est enregistrée dans leur émail.

Les ancêtres humains

Les premiers ancêtres humains, comme la célèbre "Lucy", dont le squelette a été découvert dans la région Afar, vivaient dans ce paysage dynamique. Les dents fossiles de Australopithecus afarensis, un ancêtre humain ayant vécu en Afrique de l'Est entre environ 2,9 et 3,8 millions d'années, indiquent que ces ancêtres ne dépendaient pas fortement de l'herbe. Au lieu de cela, le signal chimique dans leur émail suggère des régimes alimentaires mixtes et une flexibilité diététique, incluant des fruits, des feuilles et des racines, selon ce qui était disponible. Dans un paysage combinant des zones boisées et des savanes ouvertes, cette adaptabilité aurait pu être essentielle à la survie.

Implications évolutives

Cette période de changements environnementaux coïncidait avec plusieurs développements évolutifs importants et des changements morphologiques chez les pré-humains. Les premiers ancêtres humains marchaient debout, et la taille du cerveau augmentait progressivement, permettant un comportement plus complexe et une résolution de problèmes. Au cours de cette période, les premiers humains ont commencé à fabriquer et à utiliser des outils en pierre, marquant une étape majeure dans l'innovation technologique et les aidant à s'adapter à des environnements changeants.

Conclusion

Les changements alimentaires dans la vallée du Grand Rift au cours des quatre derniers millions d'années, documentés à travers l'émail dentaire, fournissent des indices cruciaux pour reconstruire l'environnement dans lequel vivaient les ancêtres des humains et comment ces environnements ont évolué. Ils montrent également que les espèces qui ont ajusté leurs régimes alimentaires en fonction des changements de paysage étaient les plus susceptibles de survivre. Cette recherche continue aide à explorer des questions profondes sur la manière dont les changements environnementaux ont façonné la vie sur Terre, y compris les trajectoires humaines. Cette étude contribue à dévoiler notre passé collectif.

Source : Cet article est republié de The Conversation, une organisation de nouvelles indépendante et à but non lucratif, vous apportant des faits et des analyses fiables pour vous aider à comprendre notre monde complexe. Écrit par : Zelalem Bedaso, Université de Dayton.