Histoire évolutive des cétacés - Définition

Introduction

Au IV^s siècle av. J.-C., Aristote classait les cétacés parmi les poissons. Or, bon nombre de caractères anatomiques et physiologiques les rapprochent des mammifères terrestres comme par exemple leurs poumons, l'agencement des os de leurs nageoires, les articulations des vertèbres lombaires, ainsi que l'alimentation lactée des nouveau-nés.

Relations entre cétacés et autres mammifères

C'est à partir du XVIII^e siècle que la question de l'origine de ces animaux, reconnus comme mammifères, a été posée. La paléontologie a permis, grâce à la découverte de plusieurs fossiles, de comprendre comment les ancêtres de ces animaux sont passés d'un milieu terrestre à un milieu totalement marin. Cette transition est considérée comme très rapide dans la mesure où elle se serait faite en 10 millions d'années environ. Jussieu est le premier à séparer les cétacés des poissons ; Linné les reconnaît comme mammifères. Les cétacés vont poser une énigme aux évolutionnistes du milieu du XVIII^e siècle : dans quel milieu vivait l'ancêtre commun à tous les mammifères, et quand les ancêtres des cétacés sont-ils devenus marins ? Lacépède publie son Histoire des cétacés en 1804, après son Histoire naturelle des poissons. Au vu des fossiles de vertèbres du Basilosaurus découverts en Alabama aux États-Unis au début du XIX^e siècle, Richard Harlan pense qu'il s'agit d'un squelette de serpent de mer, c'est pourquoi son nom se termine par -saurus, c’est-à-dire reptile. Cette erreur est corrigée par Richard Owen qui reconnaît un mammalien qu'il rebaptise Zeuglodon.

À la fin du XIX^e siècle, des auteurs suggèrent une parenté avec les ongulés, et que ce taxon de cétacés est monophylétique. Même si, jusqu'aux années 1960, plusieurs auteurs continuent à penser que les mysticètes et les ondontocètes sont de lignées différentes, la théorie de base sur l'évolution des cétacés est qu'ils descendent des mésonychidés, un ordre éteint d'ongulés (animaux à sabots) carnivores charognards, ressemblant en gros à des loups munis de sabots, et proches parents des artiodactyles. La raison en était que ces animaux possédaient des dents triangulaires inhabituelles, semblables à celles des dauphins. En outre, la présence de traits synapomorphiques comme plusieurs préestomacs chez les cétacés et les artiodactyles actuels renforçait cette hypothèse.

Cependant ces données sont infirmées par des études immunologiques dès 1950. La découverte de nombreux fossiles dans cette même décennie permet de retracer plus précisément l'histoire des cétacés. Durant la même période, la position des cétacés par rapport aux Artiodactyla est vivement discutée.

Ces informations se trouvent confirmées par la morphologie, très particulière, des chevilles d'un fossile du début de l'Éocène découvert au Pakistan. Cet animal fossile appelé Pakicetus, découvert en 1983, est celui d'un mammifère terrestre carnivore. Son astragale démontre que les cétacés n'ont pas évolué à partir des Mesonychidae mais après une différenciation au sein d'un groupe formé des ancêtres des Artiodactyla (Chriacus ?). Les premiers cétacés sont des artiodactyles primitifs, qui ont gardé de leurs ancêtres mésonychidés des caractères tels que les dents triangulaires, que les artiodactyles modernes ont perdues depuis en devenant herbivores.

Au cours des années 1990, en outre, l'analyse phylogénétique des gènes codant certaines protéines mitochondriales les a regroupés au sein d'un même clade avec les Artiodactyles (Ongulés à doigts pairs).

Des données plus récentes en phylogénétique moléculaire suggèrent que les cétacés sont plus proches, chez les artiodactyles, spécialement des hippopotames. Ces différentes raisons poussent à créer le nouvel ordre des Cetartiodactyla qui regroupe les Artiodactyla et Cetacea.

Ceci a depuis été confirmé par l'étude de caractères dérivés dans leur génome nucléaire (les Rétrotransposons).

Une étude basée sur la morphologie remet cependant en question cette proche parenté et suggère une plus grande proximité avec les Anthracothères fossiles et une évolution des hippopotames à partir d'une autre branche, au sein des Cetartiodactyla à déterminer. Les cétacés auraient donc divergé très tôt des Anthracothères, à l'instar des suidés et des ruminants. Il faut cependant préciser que cette étude n'a inclus que des représentants fossiles des cétacés.

On a découvert ensuite plusieurs groupes d'espèces similaires au Pakicetus inachus, datés de 55 à 34 Ma. De la taille d'un renard à celle d'un loup, elles ont été regroupées dans la famille des Pakicetidae. Certains auteurs les classent parmi les cétacés les plus primitifs, dans le sous-ordre des Archaeoceti.

Ils ressemblaient à des chiens à sabots, avec de longues queues épaisses. Ils sont reliés aux cétacés par leurs oreilles : la structure du logement osseux de leur appareil auditif, entièrement situé dans l'os tympanal. Cette structure est hautement inusuelle, et ne ressemble qu'au crâne des cétacés. En fait c'est une structure caractéristique des cétacés, que l'on ne retrouve dans aucun autre ordre.

Thewissen a trouvé depuis la même structure d'oreille dans les fossiles d'un petit mammifère ressemblant à un cerf, l'Indohyus, vivant il y a 48 Ma au Cachemire. De la taille d'un petit chien, cet animal partageait certains traits des cétacés, mais était herbivore. Sa position dans l'arbre généalogique des cétacés n'est donc pas claire. Ses os lourds lui servaient probablement de lest pour la plongée, et il avait sans doute des habitudes aquatiques. Ce caractère se retrouve chez les hippopotames. Ceci peut aussi correspondre à une stragégie de survie consistant à se cacher dans l'eau en cas de danger.

Les ancêtres anthracothères des hippopotames n'apparaissent parmi les fossiles que des millions d'années après Pakicetus.

Le tableau qui émerge de ces considérations est que les ancêtres primitifs de tous les mammifères ongulés étaient probablement en partie carnivores ou charognards. Les artiodactyles et périssodactyles se sont tournés vers un régime herbivore ultérieurement dans l'évolution, ceci évidemment accompagné d'un changement de structure de leurs dents. Les cétacés, en raison de la plus grande abondance de proies animales, et de leurs besoins métaboliques plus élevés pour survivre comme homéothermes dans l'eau, ont naturellement gardé leur régime carnivore, comme l'avaient fait les mésonichydés, qui ont été éliminés au profit d'animaux mieux adaptés, comme les carnivores.