La vie et l’époque d’un dinosaure peuvent être écrites dans son sang – si le sang peut être conservé dans les os.
De minuscules microstructures trouvées dans les os des membres d'un spécimen fossilisé vieux de 115 millions d'années sont des restes de globules rouges, rapportent des chercheurs le 2 novembre dans le Actes de l'Académie nationale des sciences. L’équipe affirme qu’il s’agit à la fois des structures de globules rouges les plus anciennes encore identifiées et des premières à avoir été chimiquement prouvées. Mais tout le monde n’est pas aussi optimiste quant à cette conclusion.
La capacité d'identifier de telles structures pourrait offrir une fenêtre moléculaire puissante sur la physiologie d'animaux disparus depuis longtemps, y compris leur métabolisme et même leurs niveaux d'activité, explique le paléontologue Kliti Grice de l'Université Curtin de Bentley, en Australie.
L'os, provenant d'un site riche en fossiles du nord-est du Brésil appelé Mina Pedra Branca, appartenait au dinosaure. Aratasaurus musée national. Grice et ses collègues ont utilisé diverses analyses chimiques et d’imagerie pour étudier le spécimen du Crétacé.
L’équipe a préparé de fines tranches transversales d’os et a imagé les détails de la structure interne de l’os du membre avec des faisceaux d’électrons focalisés. Cela a révélé des microstructures en forme d’ellipse au sein du réseau fossilisé de vaisseaux sanguins du membre.
Une carte de la composition chimique des ellipsoïdes a révélé qu'ils étaient remplis de fer, de carbone et d'azote, tous des composants d'une biomolécule appelée hème. L'hème est une molécule de fer en forme d'anneau présente dans l'hémoglobine, la protéine des globules rouges qui transporte l'oxygène dans tout le corps.
Ensuite, les chercheurs ont utilisé une technique qui identifie les molécules selon la manière dont elles diffusent la lumière laser. Ces analyses suggèrent la présence de porphyrines, des composés organiques annulaires présents dans le sang – et des précurseurs de l’hème. Enfin, ils ont exclu la contamination par d’autres porphyrines, comme le pigment chlorophylle, en séparant et en identifiant le contenu moléculaire d’un extrait osseux. Cette expérience suggérait également de l'hème.
Prises ensemble, ces découvertes indiquent sans équivoque la préservation de traces moléculaires de sang ancien, selon l'équipe. Ils offrent également un indice sur une nouvelle voie qui pourrait préserver ces traces pendant des millions d’années.
Les cellules sanguines se décomposent quelques jours après la mort d'un organisme. Seules des conditions environnementales et biochimiques inhabituelles et rapides auraient pu arrêter la décomposition et maintenir ces tissus en place pendant que l’organisme se fossilise.
Selon les chercheurs, l’ingrédient secret de ce fossile était un oxyde de manganèse appelé hausmannite. Les analyses de l'équipe ont trouvé le minéral dans les structures ellipsoïdes. Ce minéral, proposent-ils, pourrait avoir agi comme une capsule temporelle, préservant les structures cellulaires et protégeant les molécules qu’elles contiennent, y compris les acides aminés du collagène.
Distinguer les cellules sanguines fossilisées des minéraux non organiques formés dans un fossile après la mort de l'organisme est une tâche délicate. Au cours de la fossilisation, des fluides riches en minéraux s'infiltrent dans et autour des os, et les minéraux qui se forment à l'intérieur du fossile peuvent ressembler fortement aux structures corporelles.
Dans une étude réalisée en 1997, deux paléontologues ont analysé de minuscules sphères trouvées à l'intérieur du membre d'un fossile, peut-être un ptérosaure. On pensait autrefois que les sphères étaient les restes fossilisés d'anciennes cellules sanguines, mais le duo a déterminé qu'il s'agissait plutôt de pyrite, un minéral de fer qui avait été déposé dans les os après la mort.
Ces paléontologues ont suggéré qu'à l'avenir, plusieurs critères devraient être remplis avant de proposer une origine de cellules sanguines pour les structures fossilisées, notamment comparer la forme des structures avec celle d'organismes vivants apparentés et identifier certains biomarqueurs dans les structures. L’un de ces biomarqueurs est celui des composés héminiques.
Grice et ses collègues affirment que leur étude répond à ces critères. Contrairement à la pyrite, l’hausmannite était essentielle à la préservation, « plutôt qu’un simple minéral qui remplaçait la matière biologique après sa disparition », dit-elle. La relation spatiale étroite entre l’hausmannite, les structures de type cellules sanguines et les signatures chimiques de l’hème « soulève la possibilité que la minéralisation ait contribué à stabiliser, enfouir et protéger les composants du matériel biologique d’origine pendant la fossilisation ».
Mais Mary Schweitzer, paléontologue à l'Université d'État de Caroline du Nord à Raleigh, qui n'a pas participé à la nouvelle étude, dit qu'elle ne pense pas que ces résultats répondent pleinement à ces critères.
Les biomarqueurs de l'hème, par exemple, ne semblent pas être localisés uniquement dans les structures rondes, comme on pourrait s'y attendre dans les cellules sanguines fossilisées, mais proviennent de l'analyse de l'os entier. Les globules rouges proposés diffèrent également en taille et en forme par rapport aux globules rouges provenant d'oiseaux et de reptiles vivants, dit-elle.
Schweitzer n'est pas étranger au scepticisme quant à la découverte de tissus éphémères dans les fossiles. En 2005, elle et ses collègues ont rapporté la première découverte de vaisseaux sanguins flexibles et mous provenant de l'os fossilisé de la jambe d'un animal âgé de 68 millions d'années. Tyrannosaure rex. Il s’agit d’une étude historique qui a suscité un débat, notamment sur la manière dont il serait même possible de préserver de tels tissus à travers le temps, ainsi que sur le moyen le plus sûr de les détecter à l’heure actuelle.
« Je ne suis pas convaincu » que l'équipe de recherche ait identifié de manière définitive les composés hèmes, dit Schweitzer. « Je les félicite d'avoir apporté une pléthore de méthodes à l'étude. Des affirmations extraordinaires nécessitent des preuves extraordinaires, et cela nécessite une technologie de pointe. «
Personne ne sait vraiment quelle serait la forme des globules rouges d'un dinosaure, et encore moins comment le processus de fossilisation pourrait déformer la forme originale des structures ou permettre aux molécules liées à l'hème de s'échapper de leurs limites cellulaires au fil du temps, explique Grice.
Et, dit-elle, l’interprétation des preuves par son équipe ne repose pas uniquement sur les observations de ces structures. « [It] repose sur la convergence de l'anatomie, de la morphologie, de la minéralogie, de l'analyse élémentaire et de la chimie moléculaire », dit-elle. « Cette combinaison est essentielle. »
Quant à savoir si d'autres fossiles pourraient avoir des traces moléculaires préservées par l'hausmannite, « nous ne le savons tout simplement pas encore », dit Grice. « Mais ce type de préservation n'est peut-être pas aussi rare qu'on le pense actuellement. »
