De nouvelles recherches révèlent que les plumes des dinosaures avaient une composition protéique similaire à celle des oiseaux modernes, ce qui suggère une origine précoce de la chimie des plumes d’oiseaux, il y a peut-être 125 millions d’années. L’étude a révélé que les protéines alpha dans les plumes fossiles se sont probablement formées en raison de la chaleur lors de la fossilisation, alors qu’elles n’étaient pas présentes à l’origine. (Conception artistique d’une plume de dinosaure).
Les puissants rayons X générés au Laboratoire national des accélérateurs du SLAC ont permis aux chercheurs d’acquérir de nouvelles connaissances sur l’évolution des plumes.
Dans quelle mesure les dinosaures sont-ils étroitement liés aux oiseaux d’aujourd’hui ? Une étude récente se penche sur cette question, en étudiant l’évolution et l’altération des protéines présentes dans les plumes des dinosaures sur des millions d’années et sous des températures extrêmes.
Des études antérieures suggèrent que les plumes des dinosaures contenaient des protéines qui les rendaient moins rigides que les plumes des oiseaux modernes. Aujourd’hui, des chercheurs de l’University College Cork (UCC), de la source de lumière à rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l’Énergie et d’autres institutions ont découvert que les plumes de dinosaures avaient à l’origine une composition protéique très similaire à celle des oiseaux modernes. .
Ce résultat signifie que la chimie actuelle des plumes d’oiseaux est probablement apparue beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait, peut-être il y a 125 millions d’années.
« C’est vraiment excitant de découvrir de nouvelles similitudes entre les dinosaures et les oiseaux », a déclaré Tiffany Slater, paléontologue à l’UCC et auteur principal de la nouvelle étude. « En utilisant les rayons X et la lumière infrarouge, nous avons découvert que les plumes du dinosaure Sinornithosaure contenait beaucoup de protéines bêta, tout comme les plumes des oiseaux d’aujourd’hui. Cette découverte valide notre hypothèse selon laquelle les oiseaux dinosaures avaient des plumes raides – comme chez les oiseaux modernes.
Le nœud du problème est le mélange de protéines. Des tests antérieurs sur les plumes de dinosaures ont révélé principalement des protéines alpha-kératine, ce qui donne des plumes moins rigides, alors que les plumes d’oiseaux modernes sont riches en protéines bêta-kératine, qui renforcent les plumes pour le vol. Néanmoins, les chercheurs se demandaient si cette différence reflétait la véritable chimie des plumes au cours de la vie ou un artefact du processus de fossilisation.
Pour le savoir, Slater et Maria McNamara, paléontologue de l’UCC, ont fait équipe avec des scientifiques du SSRL pour analyser des plumes de dinosaure vieilles de 125 millions d’années. Sinornithosaure et le lève-tôt Confuciusornisplus une plume vieille de 50 millions d’années provenant des États-Unis. Ils ont récemment publié leurs résultats dans la revue Écologie de la nature et évolution.
Pour détecter les protéines dans les plumes anciennes, les chercheurs ont placé les fossiles devant les puissants rayons X du SSRL, qui ont révélé si des composants clés des protéines bêta étaient présents. Cela a aidé les chercheurs à déterminer si les protéines bêta d’un échantillon étaient toujours sous leur forme « native » ou si elles avaient changé au fil du temps – et comment cette altération se produit chimiquement, a déclaré Sam Webb, scientifique du SSRL.
L’équipe a également réalisé des expériences distinctes qui simulent les températures auxquelles les fossiles sont soumis au fil du temps, a déclaré Webb. Ces expériences ont montré que les protéines alpha peuvent se former dans un fossile en raison du processus de fossilisation, plutôt que de faire partie de la plume au cours de la vie.
L’analyse a montré que même si certaines plumes fossiles contiennent beaucoup de protéines alpha, elles n’étaient probablement pas là à l’origine, mais se sont plutôt formées au fil du temps. Ils se sont formés en raison de la chaleur extrême que subissent les fossiles.
« Nos expériences aident à expliquer que cette étrange divergence chimique est le résultat de la dégradation des protéines au cours du processus de fossilisation », a déclaré Slater. « Ainsi, bien que certaines plumes de dinosaures conservent des traces des protéines bêta d’origine, d’autres plumes fossiles contiennent des protéines alpha formées lors de la fossilisation. »
« L’idée selon laquelle les compositions protéiques originales peuvent changer au fil du temps est un aspect souvent négligé dans l’étude des biomarqueurs des temps profonds », a déclaré Webb. « La comparaison de nos résultats de spectroscopie à rayons X avec les mesures supplémentaires en laboratoire d’échantillons de plumes chauffés expérimentalement a aidé à calibrer nos résultats. »
« Les traces d’anciennes biomolécules peuvent clairement survivre pendant des millions d’années, mais vous ne pouvez pas lire les archives fossiles littéralement car même les tissus fossiles apparemment bien conservés ont été cuits et écrasés pendant la fossilisation », a déclaré Maria McNamara, auteur principal de l’étude.
« Nous développons de nouveaux outils pour comprendre ce qui se passe pendant la fossilisation et percer les secrets chimiques des fossiles », a déclaré McNamara. « Cela nous donnera de nouvelles perspectives passionnantes sur l’évolution. »
