Histoire des Cétacés
Les deux groupes actuels
Les Odontocètes
Les Odontocètes ou Baleines à dents sont des prédateurs mangeurs de poissons, de Mammifères marins, d'Oiseaux marins et de Mollusques. Ils pratiquent l'écholocation grâce à la protubérance, le melon, située sur leur museau. Ce sont les Cachalots, les Dauphins et les Orques.
L'Orque (Orcinus orca).
Les Mysticètes
Les Mysticètes n'ont pas de dents mais de longues expansions cornées, les fanons, qui leurs permettent de filtrer l'eau de mer pour en extraire le Krill dont ils se nourrissent. Ce groupe contient les plus grands Mammifères terrestres comme le Rorqual, long de 30 m.
Squelette de Baleine franche (Eubalaena glacialis).
Hydrarchos, le Grand Serpent de Mer, long de 34 mètres, la plus grande merveille du monde.
Serpent de mer.
Basilosaurus a été découvert en Alabama (USA) en 1834 par le paléontologue Richard Harlan dans des sédiments de l'éocène supérieur. D'abord classé chez les "Reptiles", comme l'indique "saurus" dans son nom, l'animal fut ensuite rangé dans les Mammifères après examen de ses dents à plusieurs racines et l'os unique de sa mâchoire inférieure. La forme des membres antérieurs ne laissait aucun doute sur le fait qu'il s'agissait d'un Mammifère marin proche des Baleines actuelles. Quelques années plus tard, Basilosaurus fut le point de départ d'une sensationnelle mystification [31] . En 1845, un collectionneur allemand, Albert Koch, se rendit sur les lieux de la découverte et récolta un grand nombre de vertèbres, un crâne et quelques côtes avec lesquelles il reconstitua le squelette du Grand Serpent de Mer long de 34 m. Koch savait que le public était avide de nouveautés et de sensationnel aussi exposa-t-il sa découverte dans les grandes villes de l'est des USA et d'Europe. L'entrée était bien sûr payante: 35 cents soit environ 30 euros. Le succès fut tel que le Roi de Prusse fit l'acquisition du squelette pour l'exposer dans son cabinet de curiosités, le futur Muséum d'Histoire Naturelle de Berlin. Le conservateur du cabinet du roi ne tarda pas à se rendre compte que le "Serpent de mer" était en fait composé de plusieurs squelettes de Basilosaurus mais le Roi exigea que l'exposition se poursuivît. Les restes du "Grand Serpent de Mer" sont toujours conservés dans les sous-sols du Muséum d'Histoire Naturelle de Berlin mais étiquetés "Basilosaurus"!
Le vrai Basilosaurus mesurait "seulement" 17 mètres.
Crânes de Cétartiodactyles: A- Sanglier actuel (Suus scrofa); B- Archéocète éocène (Basilosaurus); C- Dauphin actuel (Tursiops). Le déplacement des narines (flèches) vers l'arrière provoque le télescopage des os du crâne. Cliquez sur les crânes pour les voir en 3D.
1-prémaxillaire, 2-frontal, 3-maxillaire, 4-nasal,
5-pariétal, 6-supra-occipital, 7-lacrimal.
Par la position des narines, la forme de son crâne et de ses dents, Basilosaurus est un Cétacé particulier pour lequel on a créé le groupe des Archéocètes (les "vieilles Baleines"). Mais après tout pourquoi en faire un Cétacé? Question d'oreille. L'oreille de Basilosaurus possède toutes les adaptations à la vie aquatique de l'oreille des Cétacés actuels. Nous y reviendrons plus tard.
Oreilles.
Jusque dans les années 1960 on pensait que les Cétacés étaient issus des Mésonychiens ces étranges "Loups à sabots" du Paléogène. Pour trouver les ancêtres terrestres des Cétacés il fallait chercher des fossiles dans des sédiments déposés en milieu terrestre. Au Pakistan, sur les contreforts de l'Himalaya, on trouvait de drôles de dents isolées ressemblant à celles de Mésonychiens. Finalement ces "drôles de dents" furent trouvées sur une mandibule d'Archéocète et non de Mésonychien. Que fait donc un Archéocète au milieu de sédiments qui ne contiennent que des fossiles d'animaux terrestres?
Oreilles et audition chez les Cétacés. A-Mammifère terrestre, B-Pakicetus, C-Cétacés actuels et Basilosaurus. Chez un Mammifère terrestre et Pakicetus le son passe par le conduit auditif externe (1), le tympan (2) et la chaine des osselets (3), situés dans la cavité tympanique (6), avant de parvenir à la cochlée (4). Chez un Cétacé moderne, le conduit auditif est obstrué, le son est conduit par la mandibule (8), puis une baguette de gras (10) et la chaine des osselets jusqu'à la cochlée. La bulle tympanique (7) est isolée du crâne (5) par un sinus (9) dont les cavités remplies d'air ne laissent pas passer les sons. La bulle tympanique et la mandibule ne sont pas représentées à la même échelle [20]. Squelette de la tête d'un dauphin en 3D.
Un crâne de l'animal fut découvert par Philip Gingerich venu au Pakistan chercher des Primates dans les couches éocènes et reparti avec un Archéocète, Pakicetus (la Baleine du Pakistan) [14]. Le crâne n'était pas complet mais ses dents permettait d'identifier un Archéocète et surtout l'arrière du fossile était conservé avec la région de l'oreille. Comme nous le disions plus haut elle est très particulière chez les Cétacés. Elle a la forme d'une bulle suspendue au crâne par une partie d'os poreux appelée sinus. L'oreille externe a un conduit bouché qui ne conduit pas les sons. Ceux-ci passent par la mandibule puis suivent une baguette de gras avant de parvenir à l'oreille moyenne et interne. Chez Pakicetus pas de trace de sinus, la bulle était solidement soudé au crâne. Pakicetus était donc un Archéocète au mieux amphibie mais incapable d'entendre les sons dans l'eau [20]. Dans les années 1980 , on le considérait comme le "chainon manquant" entre les Mésonychiens et les Cétacés.
Parallèlement les généticiens allaient porter leur pierre à l'édifice ou plutôt la jeter dans la mare. Dès les années 1960, la comparaison des sérums des Cétacés et des autres Mammifères avait commencé à semer le trouble. Manifestement le sérum des Cétacés était plus proche de celui des Artiodactyles que de tout autre Mammifère. L'étude des protéines et des gènes n'ont fait que confirmer cette observation [17] [18] [22] [23] [26] .
A la recherche de l'astragale perdue.
Le pied de Basilosaurus mesure environ 12 cm mais les os de la cheville sont soudés, il est impossible d'observer l'astragale.©1991 Philip Gingerich.
Os de la cheville chez deux Archéocètes éocènes Rodhocetus (à gauche) et Artiocetus (à droite) et un Artiodactyle actuel, l'antilope Antilocapra (au centre). Les astragales (flèches) sont en double poulie. ©2001 Philip Gingerich.
Les Artiodactyles ont un os de la cheville, l'astragale, qui a une forme particulière en double poulie. Malheureusement les Cétacés actuels ont des membres postérieurs réduits à l'état de vestiges. Aurait-on plus de chance avec les Archéocètes? C'est ce que pensait Philip Gingerich. Les fossiles du Pakistan étant bien trop fragmentaires, il concentra ses recherches sur une région bien plus riches en fossiles, la "vallée des Baleines", dans la région du Fayoum au sud-ouest du Caire. Après bien des jours à plat ventre dans le sable, il eut la réponse, Basilosaurus avait bien de minuscules (par rapport à sa taille) membres postérieurs. Ils étaient fixés sur un bassin et comprenaient jambe, cuisse et pied. Et la cheville? suspens insoutenable! Tous les os sont soudés donc impossible de distinguer l'astragale. Déception [16].
Retour au Pakistan avec la découverte de deux nouveaux Archéocètes à quatre pattes Artiocetus et Rodhocetus. Rhodocetus avait une meilleur audition dans l'eau que Pakicetus et ses pieds étaient palmés. Cette fois les chevilles montraient des os non soudés et des astragales en double poulie [12]. Les Cétacés sont bien de proches parents des Artiodactyles. L'hypothèse de l'origine des Cétacés chez les Mésonychiens devait-être abandonnée car ces derniers n'ont pas d'astragale en double poulie.
Archéocètes, portrait de famille: Reconstitution de quelques cétacés de l'Eocène, A-Dorudon, B-Ambulocetus, C-Pakicetus, D-Kutchicetus et E-Rodhocetus. Ces Cétacés n'ont pas vécu au même moment ni dans les mêmes milieux. Dessins de Carl Buell [28].
Epilogue
On a découvert les astragales de Pakicetus, elles ont de magnifiques doubles poulies [15] [29] et à partir de plusieurs individus on a pu se faire une idée assez nette de son anatomie générale au point d'en reconstituer le squelette [28]. Les généticiens ont montré que, parmi les Artiodactyles, ce sont les Hippopotames qui sont les plus proches parents des Cétacés [25] et les Paléontologues ont trouvé les "ancêtres" (le groupe souche) des Hippopotames, à savoir les Antracothères [4].
Et comme toutes les belles histoires d'évolution celle-ci se termine par un cladogramme.
Histoire phylogénétique des Cétacés; 1-Cétacés, 2-Mysticètes, 3- Odontocètes. [1] [2] [3] [6] [9] [10] [11] [21] [24] [27] [30]
Quelques ressources en 3D
Corodon est un Mysticète à dents. Les narines sont reculées de la même manière que chez un Mysticète mais les dents sont identiques à celles de l'Archéocète Basilosaurus. Crédits phenome10k.
Pakicetus en position de nage
Crâne d'Ambulocetus. Crédits phenome10k.
Cotylocara est un Odontocète primitif, si son crâne est bien celui d'un Odontocète avec la concavité caractéristique, les dents, par contre, sont semblables à celles d'un Archéocète. Crédits phenome10k.
