De quelle couleur étaient les dinosaures? Les musées, les films et les peintures nous donnent une image vibrante de lézards géants aux verts éclatants, aux jaunes, aux violets et aux bleus. Mais la vérité est que la couleur des dinosaures est un peu mystérieuse. Des paléontologues comme Julia Clarke de l'Université du Texas à Austin et d'autres tentent de résoudre ce mystère en utilisant l'un des pigments de couleur naturels les plus répandus au monde: la mélanine.
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Dans une récente étude sur la nature, Clarke et ses collègues suggèrent que les dinosaures à plumes ont injecté une gamme de couleurs - au moins des couleurs provenant de la mélanine - dans le monde antique. Les chercheurs pensent que l'apparition de cette variété de couleur dans le plumage du dino était un effet secondaire d'un changement dans la manière dont les animaux anciens stockaient et utilisaient de l'énergie. Les résultats ont des implications sur la façon dont les paléontologues reconstituent à quoi ressemblaient ces dinosaures.
La mélanine est responsable de la couleur foncée de la peau chez les humains, des taches plus foncées ou des rayures chez les lézards et des couleurs plus foncées chez les oiseaux. De minuscules emballages dans nos cellules appelés mélanosomes contiennent de la mélanine. Chez les humains et les oiseaux, la forme de ces mélanosomes correspond à différentes formes chimiques de mélanine et donc à différentes couleurs. Par exemple, les teintes rouges proviennent de mélanosomes ronds et les nuances de gris de mélanosomes longs et maigres. Les mélanosomes se présentent sous une grande variété de formes et de tailles, et celles-ci correspondent à une plus grande variété de couleurs.
Les mélanosomes à formes multiples trouvés chez les oiseaux ont amené les scientifiques - en particulier les paléontologues - à se demander si des mélanosomes similaires se trouvaient dans les oiseaux anciens et les dinosaures à plumes, ancêtres des oiseaux modernes. Heureusement, des découvertes de fossiles comprennent des plumes fossilisées et , grâce à un microscope de haute puissance, les scientifiques peuvent voir les structures de mélanosomes préservées dans ces plumages pétrifiés.
Sans un spécimen moderne avec lequel comparer les fossiles, les scientifiques utilisent les formes de mélanosomes chez les oiseaux modernes pour donner des indications sur les couleurs que pourraient porter un dinosaure à plumes ou un oiseau éteint. «Cela ressemble à une boîte à outils pour nous», explique Clark. À l'aide de cette technique, Clarke et ses collègues de l'Université d'Akron (Ohio) et de l'Université des géosciences de Chine ont établi un lien entre la forme des mélanosomes dans les fossiles et les teintes rouge, grise, noire ou irisée des anciens oiseaux fossilisés et des dinosaures à plumes.
Mais l'équipe de Clarke savait que les mélanosomes fossilisés avaient plus à révéler. Les scientifiques n’avaient examiné la couleur de la mélanine peu mammifères, oiseaux et dinos à plumes, les chercheurs Je voulais voir si les formes de mélanosomes à travers le spectre du règne animal, éteintes et vivantes, pourraient nous éclairer lorsque les formes des paquets de pigments ont évolué pour présenter une telle variété. Cerner ce moment leur donnerait une preuve solide du moment où les dinosaures ont évolué de différentes couleurs.
Les mélanosomes du Beipiaosaurus, un dinosaure fossilisé et recouvert de duvet, ne présentent pas beaucoup de formes différentes, alors qu'un oiseau fossilisé présente des mélanosomes maigres associés à des couleurs grises observées chez des mammifères et des oiseaux vivants. (Image: Clarke et al.) L’équipe a commencé par échantillonner les cheveux, la peau et les plumes de 181 mammifères, tortues, lézards, crocodiles et oiseaux vivants. En Chine, ils ont examiné les fossiles de 13 lézards, tortues, dinosaures et reptiles volants appelés ptérosaures, tous issus des périodes du Crétacé et du Jurassique, il y a environ 200 à 66 millions d'années. Les échantillons fossilisés allaient des plumes préservées aux plaques de peau, en passant par les filaments flous d’animaux portant des épis qui n’étaient pas tout à fait des plumes.
Les chercheurs ont ensuite utilisé un microscope électronique à balayage pour visualiser les mélanosomes dans ces structures anciennes. Ils ont examiné le type de corps recouvrant les mélanosomes de chaque échantillon (éteint et vivant) - peau, poils, duvet ou plumes - et ont mesuré les différences de forme entre différentes lignées d'animaux: oiseaux, mammifères et reptiles.
«Si vous regardez les lézards, les tortues et les crocs vivants, il existe une très petite gamme de formes de mélanosomes», explique Clarke. "Vous pourriez avoir des mélanosomes de formes très similaires, très légèrement différentes, dans un lézard brun versus un lézard gris contre un ton gris." aussi trop ressemblantes et ne peut pas être utilisé pour prédire quelle couleur les animaux pourraient avoir été.
Cependant, les dinosaures à plumes, en particulier les premiers dinosaures maniraptors qui sont apparus sur Terre il y a environ 150 millions d'années et sont finalement devenus des oiseaux, arboraient la plus grande diversité de formes de mélanosomes. Fait intéressant, les dinosaures duveteux - ceux avec des filaments en épi et des proto-plumes - ont précédé l'évolution de leurs frères à plumes, mais ils ne montrent pas non plus la diversité des formes de mélanosomes. «Ce n’est qu’à l’origine des plumes que l’on assiste alors à une énorme explosion de diversité de formes de mélanosomes», explique Clarke.
Une explosion de la diversité de couleurs de mélanine est probablement venue avec cette gamme sous forme de mélanosomes. Ça ne veut pas dire que les anciens lézards, tortues et dinosaures avec des écailles ou simplement des filaments n'étaient pas colorés. Ils ont peut-être simplement utilisé des pigments différents pour leur couleur, explique Clark.
Bizarrement, les poils de mammifères et les plumes d’oiseaux modernes partagent cette diversité de formes de mélanosomes, malgré le fait qu'ils sont des familles d'animaux totalement non apparentés . Au niveau moléculaire, les mammifères et les oiseaux fabriquent même des couleurs à base de mélanine de manière totalement différente. Néanmoins, il semble que chacun d’eux a indépendamment développé cette diversité de mélanosomes.
Mais pourquoi les mélanosomes développeraient-ils des formes différentes chez les dinosaures à plumes et pas avant? Clarke et ses collègues suggèrent que, chez les dinosaures à plumes au moins, la variété des formes de mélanosomes peut avoir quelque chose à voir avec la physiologie des créatures. Pour obtenir des indices sur ce que pourrait être cette chose, Clarke s’appuie à nouveau sur la relation ancestrale entre les dinosaures à plumes et les oiseaux.
Les scientifiques ont observé un lien génétique entre la façon dont les mélanosomes sont fabriqués et la manière dont les oiseaux régulent l'énergie - certains gènes déterminant la forme des mélanosomes interviennent également dans le stockage des graisses chez les poulets. Sur la base de cela, les chercheurs pensent qu'un changement génétique est lié à la manière dont l'énergie des dinosaures à plumes régulée dans leur corps aurait pu provoquer par inadvertance un changement dans la façon dont ils fabriquaient la mélanine.
Si cela est vrai, ce serait un bon exemple de pléiotropie, dans laquelle un ensemble de gènes peut influencer des traits apparemment sans lien, un phénomène assez courant dans le monde biologique. Pour l'instant, cependant, nous sommes sur le point de comprendre les règles qui régissent la complexité d'un dinosaure.
