Des dents anciennes révèlent les secrets de l'environnement dans lequel ont évolué les premiers 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 longtemps 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 pendant des millions d'années, et qui sont aujourd'hui mises au jour par l'érosion ou les fouilles.

Une fenêtre sur le passé

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 la jeunesse laissent des signaux chimiques dans l'émail. Ainsi, à l'intérieur de l'émail des dents fossilisées, les scientifiques peuvent dénicher des traces de forêts disparues, de savanes en expansion, de climats changeants et de communautés animales en évolution.

Une étude approfondie dans la région Afar

Au cours des 30 dernières années, mes collègues et moi avons analysé les traces chimiques dans les dents fossiles de la région Afar en Éthiopie, souvent désignée comme 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 nos ancêtres humains évoluaient, et à quoi ressemblait le monde qui les entourait. Ces indices alimentaires anciens permettent aux scientifiques de reconstituer l'image d'écosystèmes entiers, comprenant des forêts, des zones humides et des prairies qui existaient alors. Cela nous rappelle qu'en un sens très réel, les organismes sont ce qu'ils mangent.

Analyse de l'émail dentaire

Pour déterminer quelles plantes consommaient les animaux anciens, nous prélevons une petite quantité de poudre d'émail des dents fossiles. 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 différentes méthodes de 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.

Évolution des environnements

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, offrant ainsi un aperçu de la végétation qui recouvrait autrefois le paysage ancien. Nous pouvons également suivre l'évolution d'un environnement au fil du temps en collectant des dents fossiles provenant de différentes couches rocheuses. Chaque couche s'est formée à une époque différente, donc 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 à travers ces couches, nous pouvons comparer les signaux chimiques préservés dans les dents et observer comment les régimes alimentaires des animaux et la végétation ont évolué au fil du temps.

Un paysage en mutation

Il y a quatre millions d'années, la région Afar avait un aspect très différent de celui du paysage sec que l'on y observe aujourd'hui. Les fossiles, y compris l'émail dentaire, révèlent que cette zone soutenait une grande diversité d'environnements. Des rivières coulaient à travers des zones boisées, des lacs étaient disséminés sur le paysage, et des plaines herbeuses s'étendaient à perte de vue. Les dents fossilisées d'animaux tels que les antilopes, les girafes, les sangliers, les chevaux, les hippopotames et les éléphants montrent une large gamme de régimes alimentaires.

Adaptation aux changements environnementaux

• Certains animaux consommaient des feuilles et des buissons,
• tandis que d'autres paissaient sur 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 toujours un rôle important. Cela montre que les animaux se déplaçaient dans cet environnement et s'adaptaient aux sources alimentaires qui les entouraient.

Une transition vers les prairies

Entre 2 millions et 3 millions d'années, l'environnement a subi une transition plus marquée vers des prairies ouvertes. La vallée du Grand Rift est formée par trois plaques tectoniques qui se séparent lentement. Cette activité tectonique a modifié le paysage au fil du temps, influençant le climat régional et le drainage. Deux à trois millions d'années auparavant, cela a contribué à faire passer les habitats d'un environnement plus boisé à un mélange de prairies et de savanes ouvertes. Les animaux dépendants de l'herbe ont prospéré, tandis que les populations de ceux qui n'ont pas su s'adapter ont décliné.

Évolution des ancêtres humains

Les chevaux et certaines antilopes, par exemple, ont développé des dents capables de broyer des plantes dures et granuleuses, une adaptation 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 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 ancêtres ne dépendaient pas fortement de l'herbe. Au lieu de cela, les signaux chimiques dans leur émail suggèrent des régimes alimentaires variés et flexibles, incluant fruits, feuilles et racines, selon ce qui était disponible.

Une époque de changements évolutifs

Dans un paysage mêlant zones boisées et savanes ouvertes, cette adaptabilité a peut-être été la clé de la survie. Cette période de changements environnementaux coïncide avec plusieurs évolutions importantes et changements morphologiques chez les pré-humains. Les premiers ancêtres humains marchaient déjà debout. La taille du cerveau a également progressivement augmenté, permettant des comportements plus complexes et des capacités de résolution de problèmes. Durant cette période, les premiers humains ont commencé à fabriquer et à utiliser des outils en pierre, marquant une avancée majeure en matière d'innovation technologique et les aidant à s'adapter à des environnements en mutation.

Conclusion

Les changements alimentaires dans la vallée du Grand Rift en Afrique de l'Est au cours des 4 derniers millions d'années, documentés à travers l'émail dentaire, fournissent d'importants indices pour reconstruire l'environnement dans lequel vivaient nos ancêtres et comment ces environnements ont évolué. Ils montrent également que les espèces qui ont ajusté leur régime alimentaire à mesure que les paysages changeaient étaient celles qui avaient le plus de chances 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 contribue à aider l'humanité à déchiffrer son passé collectif.