Mettant plus de viande sur la théorie selon laquelle les plus proches parents vivants des dinosaures sont des oiseaux modernes, l’analyse moléculaire d’un fragment de protéine de Tyrannosaurus rex vieille de 68 millions d’années – ainsi que celle de 21 espèces modernes – confirme que les dinosaures partagent une ascendance commune avec les poulets, les autruches et, dans une moindre mesure, les alligators.
Les travaux, publiés cette semaine dans la revue Science, représentent la première utilisation de données moléculaires pour placer un dinosaure non aviaire dans un arbre phylogénétique qui retrace l’évolution des espèces. Les scientifiques rapportent également qu’une analyse similaire de séquences de protéines de collagène âgées de 160 000 à 600 000 ans dérivées de l’os du mastodonte établit une relation phylogénétique étroite entre cette espèce éteinte et les éléphants modernes.
« Ces résultats correspondent aux prédictions faites à partir de l’anatomie squelettique, fournissant la première preuve moléculaire des relations évolutives d’un dinosaure non aviaire », explique le co-auteur Chris Organ, chercheur postdoctoral en biologie organismique et évolutive à l’Université Harvard.
« Même si nous n’avions que six peptides — seulement 89 acides aminés — de T. rex, nous avons pu établir ces relations avec un degré de soutien relativement élevé. Avec plus de données, nous verrions probablement le T. branche rex sur l’arbre phylogénétique entre les alligators et les poulets et les autruches, bien que nous ne puissions pas résoudre cette position avec les données actuellement disponibles. »
Le présent document s’appuie sur les travaux rapportés dans Science l’année dernière. Dans cet article, une équipe dirigée par John M. Asara et Lewis C. Cantley, tous deux du Centre médical Beth Israel Deaconess (BIDMC) et de la Harvard Medical School
(HMS), a d’abord capturé et séquencé de minuscules morceaux de protéines de collagène de T. rex. Pour les travaux en cours, Organ et Asara et leurs collègues ont utilisé des algorithmes sophistiqués pour comparer les protéines de collagène de plusieurs dizaines d’espèces
. L’objectif : placer le T. rex sur l’arbre généalogique du règne animal en utilisant des preuves moléculaires.
« La majeure partie de la séquence de collagène a été obtenue à partir de bases de données sur les protéines et les génomes, mais nous devions également séquencer certains organismes critiques, y compris l’alligator moderne et l’autruche moderne, par spectrométrie de masse », explique Asara, directeur du centre de spectrométrie de masse de BIDMC et instructeur en pathologie au HMS. « Nous avons déterminé que T. rex, en fait, regroupé avec des oiseaux — autruche et poulet – mieux que tout autre organisme que nous avons étudié. Nous montrons également qu’il se regroupe mieux avec les oiseaux que les reptiles modernes, tels que les alligators et les lézards anoles verts. »
Alors que les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que les oiseaux, et non plus les reptiles basaux, sont les parents vivants les plus proches des dinosaures, pendant des années, cette hypothèse reposait en grande partie sur des similitudes morphologiques dans les squelettes d’oiseaux et de dinosaures.
Les restes de protéines de dinosaures ont été arrachés à un fémur fossile découvert en 2003 par John Horner du Museum of the Rockies dans une étendue de terre stérile riche en fossiles qui s’étend sur le Wyoming et le Montana. Mary H. Schweitzer de l’Université d’État de Caroline du Nord (NCSU) et du Musée des sciences naturelles de Caroline du Nord ont découvert la préservation des tissus mous dans l’os du T. rex en 2005; Asara s’est impliqué dans l’analyse de la protéine de collagène en raison de son expertise dans les techniques de spectrométrie de masse capables de séquencer des quantités infimes de protéines provenant de tumeurs humaines. Alors qu’il semble impossible de récupérer l’ADN de l’os, Asara a pu extraire de précieuses lamelles de protéines.
Les travaux actuels d’Organ et d’Asara suggèrent que la protéine extraite du tissu fossilisé de dinosaure est authentique, plutôt que la contamination d’une espèce vivante.
« Ces résultats confirment l’origine endogène des molécules de collagène préservées », écrivent les chercheurs.
Organ, Asara, Schweitzer et Cantley co-auteurs de l’article scientifique sont Wenxia Zheng du NCSU et Lisa M. Freimark du BIDMC. Leurs recherches ont été financées par les National Institutes of Health, la National Science
Foundation, la Fondation Paul F. Glenn et la Fondation David et Lucile Packard.