Des dents anciennes dévoilent des indices sur l'environnement des premiers ancêtres humains

Les dents sont de véritables capsules temporelles biologiques. Elles racontent des histoires sur les régimes alimentaires et les environnements d'antan, bien après la mort de leurs propriétaires et les transformations des paysages. Une fois que les os se décomposent, l'émail dentaire reste dur et inchangé, même dans les dents fossilisées enfouies sous des sédiments et des roches pendant des millions d'années, aujourd'hui mises à jour grâce à l'érosion ou aux fouilles.

Un enregistrement chimique inaltérable

L'émail dentaire se forme lorsque l'animal est jeune et reste chimiquement stable tout au long de sa vie. La nourriture consommée et l'eau bue durant cette période laissent des signaux chimiques dans l'émail. Ainsi, en analysant l'émail de dents fossilisées, les scientifiques peuvent retrouver des traces de forêts disparues, de savanes en expansion, de climats changeants et de communautés animales évolutives.

Une recherche fructueuse en Éthiopie

Au cours des 30 dernières années, mes collègues et moi avons analysé les traces chimiques dans des dents fossiles provenant de la région Afar en Éthiopie, souvent qualifiée de berceau de l'humanité. Cette recherche vise à découvrir ce que les animaux mangeaient il y a des millions d'années, au moment où nos ancêtres humains évoluaient, et à reconstituer le monde qui les entourait.

Reconstituer des écosystèmes entiers

Ces indices provenant des repas anciens permettent aux scientifiques de reconstruire des images d'écosystèmes entiers, y compris des forêts, des zones humides et des prairies qui existaient à l'époque. C'est un rappel que, dans un sens très réel, les organismes sont ce qu'ils mangent.

Analyse des régimes alimentaires anciens

Pour déterminer quels végétaux consommaient les animaux anciens, nous collectons 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 préservés dans l'émail.

Différenciation photosynthétique

Les arbres et les graminées ont différentes manières d'utiliser la photosynthèse pour convertir la lumière du soleil en énergie. Ces méthodes laissent des motifs chimiques distincts dans les tissus végétaux, qui sont ensuite incorporés dans les dents des animaux qui consomment ces plantes. En examinant ces motifs chimiques dans l'émail dentaire, nous pouvons déterminer si les animaux se nourrissaient principalement d'arbres et de buissons ou de graminées, offrant ainsi un aperçu de la végétation qui recouvrait autrefois le paysage ancien.

Évolution des environnements

Nous pouvons suivre les changements d'un environnement au fil du temps en collectant des dents fossiles provenant de différentes couches de roches. Chaque couche s'est formée à un moment différent dans le passé, de sorte que les dents trouvées dans des couches plus profondes sont généralement plus anciennes que celles plus proches de la surface. En analysant l'émail dentaire des fossiles au travers de ces couches, nous pouvons comparer les signaux chimiques préservés et observer comment les régimes alimentaires des animaux et la végétation évoluaient dans le temps.

Un paysage transformé

Il y a quatre millions d'années, la région Afar était très différente du paysage aride que vous y verrez aujourd'hui. Les fossiles, y compris l'émail dentaire, révèlent que la zone soutenait une gamme diversifiée d'environnements. Des rivières traversaient des zones boisées, des lacs étaient dispersés à travers le paysage, et des plaines herbeuses s'étendaient dans le bassin.

Variété alimentaire des animaux

Les dents fossilisées d'animaux tels que des antilopes, des girafes, des porcs, des chevaux, des hippopotames et des éléphants montrent une large gamme de régimes alimentaires. Certains animaux broutaient des feuilles et des buissons, tandis que d'autres paissaient de l'herbe dans des habitats ouverts. Les signaux chimiques dans les dents indiquent que les prairies étaient en expansion à cette époque, mais les forêts jouaient encore un rôle important, montrant que les animaux se déplaçaient dans cet environnement et s'adaptaient aux sources alimentaires disponibles.

Une évolution marquée

Entre deux et trois millions d'années, l'environnement a évolué de manière plus drastique vers des prairies ouvertes. La vallée du Rift est façonnée par trois plaques tectoniques qui se séparent lentement, changeant progressivement le paysage, le climat et le drainage régionaux. Cet événement géologique a aidé à transformer les habitats boisés en un mélange de prairies et de savanes ouvertes. Les animaux dépendant de l'herbe ont prospéré, tandis que ceux qui ne s’adaptaient pas ont vu leurs populations décliner.

Les ancêtres humains et leur adaptation

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 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 millions et 3,8 millions d'années, indiquent que ces ancêtres ne dépendaient pas fortement de l'herbe. Au lieu de cela, les signaux chimiques dans leur émail suggèrent une alimentation mixte et une flexibilité alimentaire, incluant des fruits, des feuilles et des racines, selon la disponibilité des ressources.

Un moment clé pour l'évolution humaine

Dans un paysage combinant des zones boisées et des savanes ouvertes, cette adaptabilité a pu être cruciale pour la survie. Cette période de changement environnemental coïncidait avec plusieurs développements évolutifs importants et des changements morphologiques chez les préhumains. Les premiers ancêtres humains marchaient debout, et la taille du cerveau augmentait progressivement, permettant des comportements plus complexes et des résolutions de problèmes.

Une innovation technologique marquante

Durant cette période, les premiers humains ont commencé à fabriquer et à utiliser des outils en pierre, marquant une avancée majeure dans l'innovation technologique et les aidant à s'adapter aux environnements changeants. Les changements alimentaires dans la vallée du Rift est-africain au cours des quatre derniers millions d'années, documentés par l'émail dentaire, fournissent des indices cruciaux pour reconstituer l'environnement dans lequel vivaient les ancêtres des humains et comment ces environnements ont évolué.

Conclusion

Cette recherche continue d'explorer des questions profondes sur comment les changements environnementaux ont façonné la vie sur Terre, y compris les trajectoires humaines. Ainsi, cela aide l'humanité à déverrouiller son passé collectif.

Article rédigé par : Zelalem Bedaso, Université de Dayton

Source : The Conversation