Comment les dents et les mâchoires des chauves-souris ont évolué pour un dîner diversifié

Ils ne le savent pas, mais les pinsons de Darwin ont changé le monde. Ces espèces étroitement apparentées, originaires des îles Galapagos, arborent chacune un bec de forme unique qui correspond à leur régime alimentaire préféré. L’étude de ces oiseaux a aidé Charles Darwin à développer la théorie de l’évolution par sélection naturelle.

Un groupe de chauves-souris a une histoire évolutive similaire – et plus vaste – à raconter. Il existe plus de 200 espèces de chauves-souris noctilionoïdes, principalement sous les tropiques américains. Et bien qu’elles soient de proches parents, leurs mâchoires ont évolué dans des formes et des tailles extrêmement divergentes pour exploiter différentes sources de nourriture.

Un article publié le 22 août dans Communications naturelles montre que ces adaptations incluent des modifications spectaculaires mais également cohérentes du nombre, de la taille, de la forme et de la position des dents. Par exemple, les chauves-souris au museau court n’ont pas certaines dents, probablement à cause d’un manque d’espace. Les espèces dotées de mâchoires plus longues ont de la place pour plus de dents et, comme les humains, leur nombre total de dents est plus proche de celui de l’ancêtre des mammifères placentaires.

Selon l’équipe de recherche à l’origine de cette étude, la comparaison des espèces noctilionoïdes peut en révéler beaucoup sur la façon dont les visages des mammifères ont évolué et se sont développés, en particulier les mâchoires et les dents. Et en prime, ils peuvent également répondre à quelques questions en suspens sur la façon dont nos propres blancs nacrés se forment et se développent.

“Les chauves-souris ont les quatre types de dents – incisives, canines, prémolaires et molaires – tout comme nous”, a déclaré la co-auteure Sharlene Santana, professeur de biologie à l’Université de Washington et conservatrice des mammifères au Burke Museum of Natural History & Culture. . “Et les chauves-souris noctilionoïdes ont développé une grande diversité de régimes alimentaires en seulement 25 millions d’années, ce qui représente un laps de temps très court pour que ces adaptations se produisent.”

“Il existe des espèces noctilionoïdes qui ont des visages courts comme les bouledogues avec des mâchoires puissantes qui peuvent mordre l’extérieur dur des fruits qu’elles mangent. D’autres espèces ont de longs museaux pour les aider à boire le nectar des fleurs. Comment cette diversité a-t-elle évolué si rapidement ? changer leurs mâchoires et leurs dents pour que cela soit possible ? » a déclaré l’auteur principal Alexa Sadier, nouveau membre du corps professoral de l’Institut des sciences de l’évolution de Montpellier en France, qui a commencé ce projet en tant que chercheur postdoctoral à l’Université de Californie à Los Angeles.

Les scientifiques ne savent pas ce qui a déclenché cette frénésie d’adaptation alimentaire chez les chauves-souris noctilionoïdes. Mais aujourd’hui, différentes espèces de noctilionoïdes se régalent d’insectes, de fruits, de nectar, de poisson et même de sang, puisque ce groupe comprend également les fameuses chauves-souris vampires.

L’équipe a utilisé des tomodensitogrammes et d’autres méthodes pour analyser les formes et les tailles des mâchoires, des prémolaires et des molaires chez plus de 100 espèces de noctilionoïdes. Les chauves-souris comprenaient à la fois des spécimens de musée et un nombre limité de chauves-souris sauvages capturées à des fins d’étude. Les chercheurs ont comparé les tailles relatives des dents et d’autres caractéristiques crâniennes parmi les espèces ayant différents types de régimes alimentaires et ont utilisé une modélisation mathématique pour déterminer comment ces différences sont générées au cours du développement.

L’équipe a découvert que chez les chauves-souris noctilionoïdes, certaines « règles de développement » les amenaient à générer le bon assortiment de dents pour s’adapter à leur sourire formé par leur régime alimentaire. Par exemple, les chauves-souris avec de longues mâchoires – comme celles qui se nourrissent de nectar – ou des mâchoires intermédiaires, comme de nombreux mangeurs d’insectes, avaient tendance à avoir le complément habituel de trois prémolaires et trois molaires de chaque côté de la mâchoire. Mais les chauves-souris à mâchoires courtes, y compris la plupart des chauves-souris frugivores, avaient tendance à abandonner la prémolaire moyenne ou la molaire arrière, voire les deux.

“Quand vous avez plus d’espace, vous pouvez avoir plus de dents”, a déclaré Sadier. “Mais pour les chauves-souris avec un espace plus court, même si elles ont une morsure plus puissante, vous manquez tout simplement de place pour toutes ces dents.”

Avoir une mâchoire plus courte peut également expliquer pourquoi de nombreuses chauves-souris à face courte ont également tendance à avoir des molaires antérieures plus larges.

“Les premières dents qui apparaissent ont tendance à grossir car il n’y a pas assez d’espace pour que les suivantes émergent”, a expliqué Sadier.

“Ce projet nous donne l’opportunité de tester réellement certaines des hypothèses qui ont été formulées sur la manière dont la croissance, la forme et la taille des dents sont régulées chez les mammifères”, a déclaré Santana. “Nous savons étonnamment peu de choses sur la façon dont ces structures très importantes se développent.”

De nombreuses études sur le développement des dents des mammifères ont été réalisées chez des souris, qui n’ont que des molaires et des incisives fortement modifiées. Les scientifiques ne sont pas entièrement sûrs si les gènes et les schémas de développement qui contrôlent le développement des dents chez la souris fonctionnent également chez les mammifères dotés d’ensembles de mordeurs plus « ancestraux », comme les chauves-souris et les humains.

Sadier, Santana et leurs collègues pensent que leur projet, en cours, peut commencer à répondre à ces questions chez les chauves-souris, ainsi qu’à de nombreuses autres questions en suspens sur la façon dont l’évolution façonne les caractéristiques des mammifères. Ils étendent cette étude pour inclure les incisives et les canines noctilionoïdes, et espèrent découvrir davantage de mécanismes génétiques et développementaux qui contrôlent le développement des dents chez ce groupe diversifié de chauves-souris.

“Nous constatons de fortes pressions sélectives chez ces chauves-souris : les formes doivent correspondre étroitement à leur fonction”, a déclaré Santana. “Je pense qu’il y a beaucoup plus de secrets évolutifs cachés chez ces espèces.”

Les co-auteurs sont Neal Anthwal, chercheur associé au King’s College de Londres ; Andrew Krause, professeur adjoint à l’Université de Durham au Royaume-Uni ; Renaud Dessalles, mathématicien chez Green Shield Technology ; Robert Haase, chercheur à l’Université technologique de Dresde en Allemagne ; Michael Lake, Laurent Bentolila et Natalie Nieves, chercheurs scientifiques à l’UCLA ; et Karen Sears, professeur à l’UCLA.