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

Des dents comme capsules temporelles

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

Un enregistrement chimique des régimes alimentaires

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. Grâce à cela, les scientifiques peuvent déceler, cachés dans l'émail des dents fossilisées, des traces de forêts disparues, d'herbages en expansion, de climats changeants et de communautés animales en évolution.

Une étude dans la région Afar

Au cours des trente dernières années, mes collègues et moi avons analysé les traces chimiques dans les dents fossiles de la région Afar en Éthiopie, souvent appelée le berceau de l'humanité. Nous cherchons à comprendre ce que mangeaient les animaux il y a des millions d'années, à l'époque où les premiers ancêtres humains évoluaient, ainsi que l'apparence du monde qui les entourait. Ces indices provenant de 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.

La détermination des régimes alimentaires anciens

Pour déterminer les plantes que consommaient les animaux anciens, nous prélevons une petite quantité de poudre d'émail sur les dents fossilisées. Cette poudre est ensuite analysée en laboratoire à l'aide d'instruments spécialisés qui détectent les signaux chimiques préservés dans l'émail. Les arbres et les herbes utilisent la photosynthèse de manière différente 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 d'arbustes ou d'herbe, nous offrant ainsi un aperçu de la végétation qui recouvrait autrefois le paysage ancien.

Les changements environnementaux au fil du temps

Nous pouvons également retracer l'évolution d'un environnement en collectant des dents fossiles à partir de différentes couches rocheuses. 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 plus proches de la surface. En analysant l'émail dentaire à travers ces couches, nous pouvons comparer les signaux chimiques préservés dans les dents et observer comment les régimes alimentaires des animaux et les plantes présentes dans le paysage ont évolué au fil du temps. En ajoutant ces connaissances aux données issues d'autres types de fossiles, nous pouvons suivre les changements à long terme dans la végétation, le climat et les écosystèmes.

Un aperçu de l'Afrique de l'Est il y a quatre millions d'années

Il y a quatre millions d'années, la région Afar était très différente du paysage aride que l'on y voit aujourd'hui. Les fossiles, y compris l'émail dentaire, révèlent que la région soutenait une diversité d'environnements. Des rivières traversaient des zones boisées, des lacs étaient disséminés sur le paysage, et de vastes plaines herbeuses s'étendaient à travers le bassin. Les dents fossilisées d'animaux tels que les antilopes, les girafes, les cochons, les chevaux, les hippopotames et les éléphants montrent une large gamme de régimes alimentaires. Certains animaux broutaient des feuilles et des buissons, tandis que d'autres paissaient sur l'herbe dans des habitats ouverts.

L'expansion des prairies et l'adaptation des espèces

Les signaux chimiques dans les dents indiquent que les prairies étaient en expansion à cette époque, mais les forêts jouaient encore un rôle important. Ils montrent que les animaux se déplaçaient à travers cet environnement et s'adaptaient aux sources alimentaires qui les entouraient. Entre deux et trois millions d'années, l'environnement a connu un changement plus radical vers des prairies ouvertes. La vallée du Rift en Afrique de l'Est a pris sa forme grâce à trois plaques tectoniques qui se sont lentement écartées. Cette activité tectonique a modifié le paysage au fil du temps, altérant le climat régional et le drainage. Il y a deux à trois millions d'années, elle a contribué à transformer les habitats boisés en un mélange de prairies et de savanes ouvertes.

Adaptations des espèces aux changements écologiques

Les animaux qui dépendaient de l'herbe ont prospéré, tandis que les populations de ceux qui ne s'adaptaient pas ont diminué. Par exemple, les chevaux et certaines antilopes ont développé des dents capables de broyer des plantes dures et granuleuses. Cette adaptation est enregistrée sur 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 d'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 premiers proches des humains ne dépendaient pas fortement de l'herbe. Au contraire, le signal chimique dans leur émail indique des régimes alimentaires mixtes et une flexibilité alimentaire, incluant des fruits, des feuilles et des racines, selon ce qui était disponible. Dans un paysage combinant des parcelles boisées et des savanes ouvertes, cette adaptabilité pourrait avoir été cruciale pour la survie.

Connexions entre changements environnementaux et évolutions

Cette période de changement environnemental coïncide avec plusieurs développements évolutifs importants et des changements morphologiques chez les pré-humains. Les premiers ancêtres humains marchaient debout. La taille du cerveau a également progressivement augmenté, permettant des comportements plus complexes et une meilleure résolution de problèmes. Au cours de cette période, les premiers humains ont commencé à fabriquer et à utiliser des outils en pierre, marquant un pas majeur dans l'innovation technologique et les aidant à s'adapter à des environnements en constante évolution.

Implications pour notre compréhension de l'évolution humaine

Les changements alimentaires dans la vallée du Rift en Afrique de l'Est 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. Cela aide l'humanité à déverrouiller son passé collectif.

À propos de l'auteur

Cet article est republié de The Conversation, une organisation d'information indépendante à but non lucratif qui vous fournit des faits et des analyses fiables pour vous aider à comprendre notre monde complexe. Il a été rédigé par Zelalem Bedaso, de l'Université de Dayton.

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