Des dents anciennes dévoilent des indices sur l'environnement dans lequel évoluaient nos ancêtres humains il y a des millions d'années

Introduction

Les dents agissent comme de véritables capsules temporelles biologiques. 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 l'excavation.

Stabilité de l'émail dentaire

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 ingérée durant cette période laissent des signaux chimiques dans l'émail. Grâce à cela, les scientifiques peuvent identifier, cachés dans l'émail des dents fossilisées, des traces de forêts éteintes, de savanes en expansion, de climats changeants et de communautés animales en évolution.

Recherche dans la région de l'Afar

Au cours des 30 dernières années, mes collègues et moi avons étudié les traces chimiques dans des dents fossilisées provenant de la région de l'Afar, dans la vallée du Grand Rift est-africain, souvent désignée comme le berceau de l'humanité. Nous cherchons à découvrir ce que les animaux mangeaient il y a des millions d'années, à l'époque où nos ancêtres humains évoluaient, et à quoi ressemblait leur monde. Ces indices issus des repas anciens permettent aux scientifiques de reconstituer des images d'écosystèmes entiers, incluant forêts, zones humides et prairies qui existaient à cette époque. Cela nous rappelle qu'en un sens très réel, les organismes sont ce qu'ils mangent.

Analyse de l'émail dentaire

Pour déterminer quels végétaux consommaient les animaux anciens, nous collectons une petite quantité de poudre d'émail à partir de dents fossilisées. Cette poudre est ensuite analysée en laboratoire à l'aide d'instruments spécialisés détectant les signaux chimiques préservés dans l'émail. Les arbres et les herbes ont 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 intégrés dans les dents des animaux qui consomment ces plantes.

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Comprendre le changement environnemental

En examinant ces motifs chimiques dans l'émail dentaire, nous pouvons déterminer si les animaux se nourrissaient principalement de feuillage et d'arbustes ou d'herbe, ce qui nous éclaire sur la végétation qui couvrait autrefois le paysage ancien. Nous pouvons ensuite retracer l'évolution d'un environnement au fil du temps en collectant des dents fossiles provenant de différentes couches géologiques. Chaque couche s'est formée à une époque différente, de sorte que les dents trouvées dans les couches plus profondes sont généralement plus anciennes que celles proches de la surface.

Changements dans le paysage de l'Afar

Il y a quatre millions d'années, la région de l'Afar avait un aspect très différent du paysage aride que l'on y trouve aujourd'hui. Les fossiles, y compris l'émail dentaire, révèlent que cette région supportait une grande diversité d'environnements. Des rivières coulaient à travers des zones boisées, des lacs parsemaient le paysage, et des prairies s'étendaient à travers le bassin. Les dents fossilisées d'animaux comme des antilopes, des girafes, des sangliers, des chevaux, des hippopotames et des éléphants montrent une large gamme de régimes alimentaires. Certains animaux se nourrissaient de feuilles et d'arbustes, tandis que d'autres broutaient l'herbe dans des habitats ouverts. Les signaux chimiques dans les dents indiquent que les prairies s'étendaient à cette époque, mais que les forêts jouaient encore un rôle important.

Adaptations face aux changements

Entre 2 et 3 millions d'années, l'environnement a connu un changement plus radical vers des prairies ouvertes. La vallée du Grand Rift est-africain prend sa forme actuelle grâce à trois plaques tectoniques qui se séparent lentement. Cette activité tectonique a modifié le paysage au fil du temps, affectant le climat régional et le drainage. Il y a 2 à 3 millions d'années, cela a contribué à transformer les habitats boisés en un mélange de prairies et de savanes ouvertes. Les animaux qui dépendaient de l'herbe prospéraient, tandis que les populations de ceux qui ne s'adaptaient pas diminuaient. Les chevaux et certaines antilopes, par exemple, ont développé des dents capables de broyer des plantes dures et granuleuses. Cette adaptation est enregistrée dans leur émail.

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Les ancêtres humains et leur régime alimentaire

Les premiers ancêtres humains, comme la célèbre "Lucy", dont le squelette a été découvert dans la région de l'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 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 révèlent des régimes alimentaires variés et une flexibilité alimentaire, incluant des fruits, des feuilles et des racines, selon leur disponibilité. Dans un paysage combinant des zones boisées et des savanes ouvertes, cette adaptabilité a probablement été essentielle à leur survie.

Évolution et innovations technologiques

Cette période de changement environnemental coïncide avec plusieurs développements évolutifs importants et des changements morphologiques chez les pré-humains. Les premiers ancêtres humains marchaient déjà debout, et leur taille crânienne a progressivement augmenté, permettant des comportements plus complexes et des capacités de résolution de problèmes. Pendant 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 changeants.

Conclusion

Les changements alimentaires dans la vallée du Grand Rift est-africain au cours des 4 derniers millions d'années, documentés à travers l'émail dentaire, fournissent des indices précieux 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 alimentation en fonction des changements paysagers étaient celles qui avaient le plus de chances de survivre. Cette recherche continue aide à explorer des questions profondes sur la façon dont les changements environnementaux ont façonné la vie sur Terre, y compris les trajectoires humaines, et contribue à déverrouiller notre passé collectif.