La découverte d’un fossile exceptionnel qui permet de mieux comprendre l’évolution d’un groupe d’organismes est un événement plutôt rare.
Cette fois, on a déterré le crâne magnifiquement conservé d’un serpent préhistorique qui possédait des membres postérieurs, le Najash rionegrina. Notre étude de ce fossile a paru dans la revue Science Advances.
Ce fossile et d’autres qu’on a récemment trouvés offrent des réponses à des questions non résolues sur l’origine des serpents, comme ce qui a mené à la perte de leurs pattes et à l’évolution de leur crâne hautement spécialisé.
Histoire du fossile
Le Najash rionegrina tire son nom de Nahash (serpent en hébreu), le serpent à pattes de la Bible, et de la province de Río Negro, en Argentine, où on l’a découvert. Les fossiles de Najash datent d’environ 95 millions d’années et ont été décrits pour la première fois dans la revue Nature à partir d’un crâne fragmentaire et d’un squelette partiel du corps avec des membres arrière.
Le fossile du serpent à membres postérieurs a suscité un grand intérêt dans les médias puisqu’il donnait suite à des découvertes de fossiles de serpents marins également pourvus de membres postérieurs. Ce qui rendait le Najash unique, c’est qu’il s’agissait d’une espèce terrestre ayant vécu dans un désert plutôt que dans l’océan. De plus, les fossiles n’ayant pas été comprimés par le poids de la couverture sédimentaire avaient une structure tridimensionnelle, contrairement aux fossiles de serpents aquatiques.
Malheureusement, cette première description du Najash reposait sur un crâne très fragmentaire. Les spécialistes de l’évolution des serpents ne pouvaient qu’émettre des hypothèses sur l’apparence de la tête de ces animaux préhistoriques.
On sait, grâce à leur anatomie commune, que les serpents descendent des lézards. On sait également que les crânes des serpents ont eu une importance capitale dans la réussite de leur adaptation alimentaire hautement spécialisée. Il était clair que la découverte de nouveaux crânes du Najash permettrait de mieux comprendre l’évolution des crânes de serpent.
Une nouvelle découverte
C’est par une chaude journée de février 2013 que Fernando Garberoglio, alors étudiant en paléontologie à l’Université de Buenos Aires, s’est rendu pour la première fois dans la zone paléontologique de La Buitrera, dans le nord de la Patagonie, en Argentine. Deux paléontologues, Sebastián Apesteguía, de l’Université Maimónides, et Guillermo Rougier, de l’Université de Louisville, l’accompagnaient.
La recherche de vertébrés fossiles exige un travail patient et minutieux. On reste longtemps près du sol à examiner du sable, des cailloux, des roches et des sédiments dans l’espoir de trouver un signe de la présence d’un os. On doit ramasser chaque morceau, l’inspecter méticuleusement, le déposer, puis répéter le même geste des heures durant.
À La Buitrera, on est grillé par un soleil brûlant, arrosé par une pluie battante ou glacée par les vents froids des Andes.
Mais c’est un effort qui en vaut la peine. Surtout dans un cas comme celui de Garberoglio, lorsqu’on finit par trouver un caillou de quelques centimètres de long ressemblant à une petite face osseuse qui nous observe.
« J’ai trouvé un crâne de serpent ! »
Rougier a demandé à inspecter le fossile et s’est rendu compte, à sa grande surprise, que Garberoglio avait raison : il s’agissait d’un crâne de serpent presque complet, vieux de 95 millions d’années et conservé en trois dimensions.
Cela fait maintenant treize ans que le Najash a été nommé et sept ans que Fernando a fait sa découverte. Aujourd’hui, une longue chasse a porté fruit avec la mise au jour d’un véritable trésor de crânes et de squelettes de Najash dans les sites fossilifères de La Buitrera.
Évolution du crâne
Selon une vieille hypothèse, les serpents descendraient d’un ancêtre lézard aveugle et fouisseur. Un groupe de petits serpents fouisseurs à petite bouche et ressemblant à des vers, connus sous le nom de scolécophidiens, ont longtemps été considérés comme les plus primitifs des serpents vivant aujourd’hui.
Le nouveau matériel fossile de Najash montre que les crânes de cette lignée de serpents n’ont rien à voir avec ceux des scolécophidiens. Najash et ses semblables avaient plutôt de grandes bouches avec des dents acérées et certaines des articulations mobiles du crâne que l’on retrouve chez la plupart des serpents modernes. Ils ont toutefois conservé des caractéristiques de la structure du crâne des lézards.
D’un point de vue évolutif, ces fossiles nous apprennent que les serpents étaient en train d’acquérir la mobilité crânienne nécessaire pour ingérer des proies de bonne taille, une caractéristique de nombreux serpents modernes.
Prédiction scientifique
On obtient également des informations essentielles en effectuant une analyse os par os des nouveaux fossiles de Najash. Par exemple, l’os situé derrière l’œil des serpents modernes a longtemps été considéré comme l’équivalent de l’os postorbital de leurs ancêtres lézards. On croyait que l’os jugal était absent chez tous les serpents, fossiles et modernes.
Le nouveau crâne de Najash permet de conclure que ce n’était pas le cas. L’os sous l’orbite du Najash a la même forme, la même position et les mêmes connexions que l’os jugal en forme de L des lézards. Ceci démontre que la tige inférieure s’est perdue lors de l’évolution vers le serpent, laissant un os jugal en forme de tige chez les serpents modernes. C’est donc l’os postorbital qui a disparu, et non le jugal.
Ces nouveaux fossiles de Najash sont un excellent exemple des possibilités prédictives de la science. Des hypothèses telles que la présence d’un os jugal chez les serpents peuvent être étayées par la découverte de données qui les corroborent. C’est ainsi qu’une vieille hypothèse se trouve réfutée et qu’une nouvelle est confirmée.
En résumé, le crâne de Najash nous apprend que les serpents ancestraux étaient très semblables à certains de leurs proches parents lézards, comme ceux à gros corps et à grosse tête de la famille des dragons de Komodo. On est bien loin de l’idée que les serpents étaient les descendants d’ancêtres minuscules, aveugles, à petite bouche et ressemblants à des vers. On n’a trouvé aucun fossile de serpent préhistorique qui rappellerait les scolécophidiens à petite bouche, que l’on dit primitifs.
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