Dans quelle mesure les dinosaures sont-ils étroitement liés aux oiseaux d’aujourd’hui ? Une étude récente se penche sur cette question, en étudiant comment les protéines présentes dans les plumes des dinosaures ont évolué et changé au fil de millions d’années et de températures extrêmes. Les puissants rayons X produits par le Laboratoire national des accélérateurs du SLAC donnent aux chercheurs de nouvelles informations sur l'évolution des plumes.

De nouvelles recherches montrent que la composition protéique des plumes des dinosaures est similaire à celle des oiseaux modernes, faisant allusion aux premières origines de la chimie des plumes d'oiseaux, il y a peut-être 125 millions d'années. L’étude a révélé que la protéine α dans les plumes fossiles était probablement formée par la chaleur au cours du processus de fossilisation, plutôt qu’elle existait à l’origine. (Conception d'artiste de plumes de dinosaures).

Des recherches antérieures ont montré que les plumes des dinosaures contenaient des protéines qui les rendaient moins rigides que les plumes des oiseaux modernes. Aujourd'hui, des chercheurs de l'University College Cork (UCC), de la source lumineuse de rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l'Énergie et d'autres institutions ont découvert que la composition protéique originale des plumes de dinosaures était très similaire à celle des plumes d'oiseaux modernes.

Ce résultat signifie que la composition chimique des plumes des oiseaux d’aujourd’hui pourrait être apparue bien plus tôt qu’on ne le pensait, peut-être il y a 125 millions d’années.

"C'est vraiment excitant de découvrir de nouvelles similitudes entre les dinosaures et les oiseaux", a déclaré Tiffany Slater, paléontologue à l'UCC et premier auteur de la nouvelle étude. "En utilisant les rayons X et la lumière infrarouge, nous avons découvert que les plumes du dinosaure Sinornithosaurus contenaient de grandes quantités de protéines bêta, tout comme les plumes des oiseaux d'aujourd'hui. Cette découverte valide notre hypothèse selon laquelle les oiseaux dinosaures avaient des plumes raides, tout comme les oiseaux modernes."

La clé est la combinaison de protéines. Des tests antérieurs sur les plumes de dinosaures ont révélé que les plumes de dinosaures contenaient principalement de l'alpha-kératine, une protéine qui rend les plumes moins rigides, tandis que les plumes d'oiseaux modernes sont riches en bêta-kératine, une protéine qui améliore la capacité des plumes à voler. Les chercheurs voulaient néanmoins savoir si la différence reflétait la véritable chimie des plumes au cours de la vie ou si elle était un artefact du processus de fossilisation.

Pour le savoir, Slater et Maria McNamara, paléontologue de l'UCC, en collaboration avec des scientifiques du SSRL, ont analysé les plumes de dinosaures Sinornithosaurus et Confuciusornis, vieux de 125 millions d'années, ainsi qu'une plume vieille de 50 millions d'années provenant des États-Unis.

Pour détecter les protéines dans les plumes anciennes, les chercheurs ont exposé les fossiles aux puissants rayons X du SSRL, qui peuvent montrer si des composants clés des protéines bêta sont présents. Sam Webb, scientifique du SSRL, affirme que cela aide les chercheurs à déterminer si la protéine bêta présente dans un échantillon est toujours dans son état « natif » ou a changé au fil du temps, et comment ce changement se produit chimiquement.

Weber a déclaré que l'équipe avait également mené des expériences distinctes simulant les températures auxquelles les fossiles étaient exposés au fil du temps. Ces expériences suggèrent que la protéine alpha présente dans le fossile pourrait avoir été formée lors de la fossilisation, plutôt que de faire partie du processus vital de la plume.

L’analyse a montré que même si certaines plumes fossiles contiennent de grandes quantités de protéine α, elles n’étaient probablement pas là à l’origine mais se sont développées au fil du temps. Ils se sont formés parce que les fossiles ont subi une chaleur intense.

"Nos expériences aident à expliquer pourquoi cette étrange différence chimique est le résultat de la dégradation des protéines lors de la fossilisation", a déclaré Slater. "Ainsi, alors que certaines plumes de dinosaures conservent des traces de la protéine bêta d'origine, d'autres plumes fossiles contiennent des protéines alpha formées lors de la fossilisation."

"La composition des protéines brutes peut changer avec le temps, un aspect souvent négligé lors de l'étude des biomarqueurs profonds", a déclaré Weber. "La comparaison de nos résultats de spectroscopie à rayons X avec des mesures supplémentaires en laboratoire d'échantillons de plumes chauffés expérimentalement aide à calibrer nos résultats."

Maria McNamara, auteur principal de l'étude, a déclaré : « Les traces d'anciennes biomolécules peuvent clairement survivre pendant des millions d'années, mais vous ne pouvez pas lire les archives fossiles littéralement car même les tissus fossiles apparemment bien conservés ont été cuits et écrasés pendant la fossilisation.