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

Les dents sont de véritables capsules biologiques du temps. Elles racontent des histoires sur les régimes alimentaires et les environnements anciens, bien après la mort de leurs propriétaires et les transformations des paysages. Contrairement aux os qui se décomposent, l'émail dentaire reste dur et inchangé, même dans les dents fossilisées enfouies sous des sédiments et des roches depuis des millions d'années, maintenant mises au jour par l'érosion ou les fouilles.

L'émail dentaire et la mémoire des aliments

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

Recherche en Éthiopie : une fenêtre sur le passé

Au cours des 30 dernières années, mes collègues et moi-même avons analysé des traces chimiques dans des dents fossilisées de la région Afar en Éthiopie, souvent qualifiée de berceau de l'humanité. Nos recherches ont pour but de comprendre ce que les animaux consommaient il y a des millions d'années, à l'époque où les premiers ancêtres humains évoluaient, et de reconstituer l'apparence de leur monde.

Reconstruction des écosystèmes anciens

Ces indices issus 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. Cela rappelle que, d'une certaine manière, les organismes sont le reflet de ce qu'ils mangent.

Analyse de l'émail dentaire

Pour déterminer les plantes consommées par les animaux anciens, nous prélevons une petite quantité de poudre d'émail des dents fossilisées. Cette poudre est ensuite analysée en laboratoire à l'aide d'instruments spécialisés détectant les signaux chimiques préservés dans l'émail. Les arbres et les graminées possèdent différentes méthodes de photosynthèse pour convertir la lumière du soleil en énergie, laissant des motifs chimiques distincts dans leurs tissus. Ces motifs se retrouvent ensuite 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 d'arbres et d'arbustes ou d'herbe, ce qui nous donne un aperçu de la végétation qui couvrait autrefois le paysage ancien. Nous pouvons également comprendre comment un environnement a évolué au fil du temps en collectant des dents fossilisées de différentes couches de roches. Chaque couche s'est formée à un moment différent dans le passé, donc les dents trouvées dans des couches plus profondes sont généralement plus anciennes que celles proches de la surface.

Changements environnementaux dans la région Afar

Il y a quatre millions d'années, la région Afar était très différente du paysage aride que l'on y trouve aujourd'hui. Les fossiles, y compris l'émail dentaire, montrent que la zone abritait une grande diversité d'environnements. Des rivières traversaient des zones boisées, des lacs étaient disséminés dans le paysage, et des plaines herbeuses s'étendaient à travers le bassin. 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.

Adaptation à l'environnement

Certains animaux se nourrissaient de feuilles et d'arbustes, tandis que d'autres pâturaient sur l'herbe dans des habitats ouverts. Les signaux chimiques dans les dents indiquent que les prairies s'étendaient à cette époque, bien que les forêts jouaient encore un rôle important. Cela montre que les animaux se déplaçaient dans cet environnement et s'adaptaient aux sources alimentaires qui les entouraient.

Une évolution marquée par des changements environnementaux

Entre 2 et 3 millions d'années avant notre ère, l'environnement a connu une transformation plus radicale vers des prairies ouvertes. La vallée du Rift est façonnée par trois plaques tectoniques qui se séparent lentement, modifiant le paysage au fil du temps et affectant le climat et le drainage régionaux. Il y a 2 à 3 millions d'années, cette activité tectonique a contribué à la transition des habitats plus boisés vers un mélange de prairies et de savanes ouvertes.

Adaptations dentaires et survie

Les animaux dépendant de l'herbe ont prospéré, tandis que les populations de ceux qui n'ont pas su s'adapter ont diminué. Les chevaux et certaines antilopes, par exemple, ont développé des dents capables de broyer des plantes dures et abrasives. 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 fossilisées d'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.

Flexibilité alimentaire et survie

Le signal chimique dans leur émail indique des régimes alimentaires mixtes et une flexibilité diététique, incluant des fruits, des feuilles et des racines, selon la disponibilité. Dans un paysage mêlant des clairières boisées et des savanes ouvertes, cette adaptabilité a pu être déterminante pour leur survie. Cette période de changement environnemental coïncidait avec plusieurs développements évolutifs importants et des changements morphologiques chez les pré-humains. Les ancêtres humains marchaient déjà debout, et la taille du cerveau augmentait progressivement, permettant des comportements plus complexes et une meilleure capacité de résolution de problèmes.

Innovations technologiques

Durant cette époque, les premiers humains ont commencé à fabriquer et à utiliser des outils en pierre, marquant une avancée majeure dans l'innovation technologique, les aidant à s'adapter à des environnements en mutation. 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 précieux pour reconstruire l'environnement dans lequel vivaient les ancêtres des humains et comment ces environnements évoluaient.

Survie et adaptation

Ils montrent également que les espèces qui adaptaient leur alimentation à l'évolution des paysages étaient les plus susceptibles de survivre. Cette recherche continue d'explorer des questions profondes sur la manière dont les changements environnementaux ont façonné la vie sur Terre, y compris les trajectoires humaines, et aide l'humanité à déverrouiller son passé collectif.

Article republié de The Conversation, une organisation d'information indépendante et à but non lucratif qui vous apporte des faits et des analyses fiables pour vous aider à comprendre notre monde complexe.