Histoire évolutive des mammifères - Définition

Évolution des caractéristiques des mammifères

La mâchoire et l’oreille interne moyenne

Hadrocodium dont les fossiles datent du début du Jurassique, fournissent la première preuve claire d’une articulation de mâchoire et d’une oreille moyenne entièrement mammifères.
Curieusement il est d'habitude classé comme membre des mammaliens plutôt que comme un vrai mammifère.

La production de lait (lactation)

Certains font l’hypothèse que la première fonction de la lactation était de couver les œufs en les gardant chauds et humides.

Cette argumentation a pour référence les monotrèmes (mammifères pondeurs):

Poils et fourrure

La plus ancienne preuve tangible de poils a été trouvé sur le fossile de Castorocauda daté de 164 Ma, c'est-à-dire du milieu du Jurassique.

Peu avant 1955, quelques chercheurs ont interprété la présence de foramina dans le maxillaire et les prémaxillaires des cynodontes comme étant des canaux qui permettaient le passage des vaisseaux sanguins et des nerfs pour les vibrisses. Ce qui serait alors selon eux la preuve de poils ou de fourrure. Mais un foramen ne prouve pas nécessairement qu'un animal avait des moustaches. Par exemple les Tupinambis, un genre de lézard ont des foramina maxilliaire presque identique à ceux trouvés chez le cynodonte Thrinaxodon.

Les membres droits

 erect  ⇔  droit

L’évolution vers des membres droits est incomplète chez les mammifères. Les monotrèmes vivants et fossiles ont des pattes latérales   sprawling  ⇔  latéral. En fait, des chercheurs pensent que la position parasagitale (non latérale) est un synapomorphisme (une caractéristique particulière) des Boreosphenida, un groupe qui contient les Thériens et donc inclut le plus ancien ancêtre commun aux marsupiaux et placentaires modernes Sinodelphys (le plus ancien marsupial connu) et Eomaia (le plus ancien euthériens connu) vivaient il y a environ 125 millions d’années, donc la divergence a dû se faire avant eux.

Le sang chaud

Le sang chaud est une notion complexe et plutôt ambigüe, parce qu’elle inclut l’une ou toutes ces composantes :

• ’’Endothermie’’, c'est-à-dire la capacité de générer en interne plutôt que par un comportement comme l’activité musculaire ou se chauffer au Soleil ;
• ’’Homéothermie’’, c'est-à-dire la capacité de maintenir sa température corporelle à peu près constante ;
• ’’Tachymétabolisme’’ c'est-à-dire la capacité de maintenir un métabolisme élevé, en particulier au repos. Ce qui nécessite de maintenir une température corporelle stable et élevée car la plupart des enzymes ont une plage de température de travail optimale, et leur efficacité faiblit rapidement en dehors sa température de prédilection. Ainsi les réactions biochimiques sont 2 fois plus lentes lorsque la température corporelle chute de 10°C.

Comme nous ne pouvons pas connaitre les mécanismes internes des espèces disparues, la plupart des discussions se concentrent sur homéothermie et le tachymétabolisme.

Les monotrèmes actuels ont une température corporelle plus basse et un niveau de métabolisme plus variable que les marsupiaux et les placentaires. La principale question est de savoir comment le métabolisme de type monotrème a évolué vers celui des mammifères. Les éléments trouvés jusqu’ici font penser que le cynodontes du Trias avait un métabolisme assez élevé, mais sans preuve évidente.

Cornet nasal

Les mammifères modernes ont des cornets nasaux respiratoires, les structures complexes d'os minces dans la cavité nasale. Ces os sont alignés avec la muqueuse qui réchauffe et humidifie l'air inhalé en extrayant la chaleur et l'humidité de l'air exhalé. Un animal avec des cornets respiratoires peut maintenir un haut taux de respiration sans danger de dessécher ses poumons et peut donc avoir un métabolisme élevé.

Malheureusement ces os nasaux sont très délicats et n'ont pas donc encore été trouvés dans des fossiles. Mais des arêtes rudimentaires comme ceux que supportent les cornets respiratoires ont été trouvées chez des thérapsides du Trias comme "Thrinaxodon" et "Diademodon", qui suggèrent qu'ils puissent avoir eu des métabolismes assez élevés.

Le second palais osseux

Les mammifères ont un second palais osseux qui séparent les voies respiratoires de la bouche, leur permettant de manger et de respirer ne même temps. Le second palais osseux a été trouvé chez les cynodontes les plus évolués, ce qui est considéré comme une preuve d’un métabolisme élevé.. Mais certains vertébrés à sang froid ont un second palais (les crocodiles et certains lézards), alors que les oiseaux, qui sont “à sang chaud”, n’en ont pas.

Le Diaphragme

Le muscle diaphragme aide les mammifères à respirer, particulièrement lors d’une activité physique intense. Pour que le diaphragme puisse fonctionner, les côtes ne doivent pas limiter l'abdomen, pour que l'expansion de la poitrine puisse être compensée de par la réduction du volume du ventre et inversement. Les cynodontes évolués avaient une cage thoracique très semblable à celle des mammifères, avec un nombre réduit de côtes lombaires. Cela suggère que ces animaux avaient un diaphragme et qu’ils étaient capables d’une activité soutenue, et donc d’un haut métabolisme. D’un autre côté, ces cages thoraciques de type mammifère pourraient aussi avoir évolué pour améliorer l’agilité.

Mais les mouvements des thérapsides même évolués étaient maladroits, avec les pattes arrières qui fournissaient la poussée et les pattes avant qui servaient seulement à la direction. Autrement dit, les thérapsides les plus évolués étaient moins agiles que les mammifères actuels ou les premiers dinosaures. Donc l’idée que la principale fonction de la cage thoracique de type mammifère soit d’améliorer l’agilité est douteuse.

La posture des membres

Les thérapsides ont des pattes latérales ou semi-latérales. Les contraintes mécaniques en résultant font qu’ils devaient être limités pour bouger et respirer en même temps, mais pas autant que pour ceux, comme les lézards, qui ont des membres complètement latéraux.

Mais les cynodontes (thérapsides évolués) avaient des plaques thoraciques qui rendaient la cage thoracique plus rigide et donc réduisait les torsions du tronc quand l’animal bougeait et facilitait la respiration. Au vu de ces éléments, on peut dire que les thérapsides évolués étaient significativement moins actif que les mammifères actuels de taille similaire, et qu’ils avaient donc un métabolisme moins élevé.

Isolation (poils et fourrure)

L’isolation est la façon la plus simple de maintenir à peu près constante une température corporelle. Donc la présence de poils et de fourrure semble un bon élément pour conclure à l'homéothermie, mais n’est pas un élément déterminant d’un métabolisme élevé. Nous avons déjà vu que la première preuve claire de présence poils ou de fourrure est le fossile de "Castorocauda" d'il y a 164 millions d’années, au milieu du Jurassique ; les arguments avançant que les thérapsides étaient velus, sont peu convaincants.