New insights into the postcranial morphology of Lithornis vulturinus from the Eocene London Clay

En utilisant la microtomographie à haute résolution, cette étude redécrit en détail le néotype de *Lithornis vulturinus* et décrit un nouveau spécimen du London Clay, révélant de nouvelles caractéristiques post-crâniennes et une variation de taille intraspécifique qui éclairent l'origine des paléognathes et l'évolution secondaire de l'incapacité de voler.

L'essentiel

🕵️‍♂️ Le Grand Détective des Oiseaux : Qui est Lithornis vulturinus ?

Imaginez que les oiseaux d'aujourd'hui sont une immense famille. Il y a deux branches principales : les Néognathes (la plupart des oiseaux que vous connaissez, comme les moineaux ou les aigles) et les Paléognathes (les autruches, les émeus, les kiwis et les tinamous).

Pendant longtemps, les scientifiques ont eu un gros trou dans leur histoire familiale : ils ne savaient pas à quoi ressemblaient les ancêtres communs de ces oiseaux, surtout ceux qui vivaient juste après la disparition des dinosaures. C'est là qu'intervient notre héros : Lithornis vulturinus. C'est un oiseau ancien, capable de voler, qui vivait il y a environ 53 millions d'années en Angleterre.

🧱 Le Problème : Un Puzzle Manquant

Le problème, c'est que le premier spécimen de cet oiseau (le "holotype") a été détruit pendant la Seconde Guerre mondiale lors d'un bombardement à Londres. Il ne reste que des dessins anciens. Pour combler ce vide, les scientifiques avaient désigné un "néotype" (un remplaçant officiel), mais ce spécimen était coincé dans un gros caillou dur (un nodule d'argile). On voyait à peine les os, un peu comme essayer de lire un livre dont les pages sont collées ensemble avec de la glu.

🛠️ La Solution : La "Machine à Voyance" (Le Scanner 3D)

Les chercheurs ont eu une idée géniale : au lieu de casser le caillou pour voir les os (ce qui aurait abîmé le fossile), ils ont utilisé un scanner micro-CT ultra-puissant.

• L'analogie : Imaginez que vous avez un gâteau avec des pépites de chocolat à l'intérieur. Au lieu de le couper, vous utilisez une machine à rayons X qui vous permet de voir exactement où sont les pépites sans toucher au gâteau. C'est exactement ce qu'ils ont fait !

Grâce à cette technologie, ils ont pu "dissoudre" virtuellement la roche et voir les os cachés en 3D.

🆕 La Nouvelle Découverte : Le Cousin Géant

En plus de réexaminer le vieux spécimen, ils ont trouvé un nouveau fossile tout près, dans un village appelé Seasalter.

• L'analogie : C'est comme si vous aviez un vieux portrait de famille un peu flou, et que soudain, vous trouviez une photo HD de votre grand-oncle dans le grenier.
• Ce nouveau fossile est incroyablement bien conservé. Il contient des os qui manquaient totalement au premier spécimen, comme des épaules complètes et un sternum (l'os de la poitrine) intact.

📏 La Question de la Taille : Un Couple ou deux Espèces ?

En comparant les deux fossiles, les scientifiques ont remarqué quelque chose de curieux : le nouveau fossile de Seasalter est un tiers plus gros que le spécimen original.

• L'analogie : C'est un peu comme si vous trouviez deux chats de la même race, mais l'un mesure 4 kg et l'autre 6 kg. Sont-ce deux espèces différentes ? Ou simplement un mâle et une femelle ?
• Chez les oiseaux modernes (comme les autruches ou les tinamous), il est très courant que les femelles soient beaucoup plus grosses que les mâles. Les scientifiques pensent donc que ce "géant" de Seasalter est probablement une femelle, et le plus petit un mâle. C'est ce qu'on appelle le dimorphisme sexuel.

🦅 Ce que cela nous apprend sur l'évolution

Cette étude nous raconte une histoire fascinante sur l'évolution :

1. Le Vol : Contrairement aux autruches d'aujourd'hui qui ne volent pas, Lithornis avait des ailes puissantes et pouvait faire de longs voyages. C'est comme si un cousin de l'autruche avait décidé de devenir un albatros !
2. L'Anatomie : En regardant de très près les os (surtout le sternum et les épaules), ils ont vu des détails qui prouvent que ces oiseaux étaient des "ancêtres" de tous les oiseaux d'aujourd'hui.
3. Le Mystère des os croisés : Ils ont découvert une particularité bizarre sur l'os de la poitrine : les deux sillons pour les muscles se croisent comme un "X". C'est une caractéristique rare chez les oiseaux modernes, mais commune chez les ancêtres. C'est comme trouver une vieille signature dans un livre d'histoire qui prouve que tous les oiseaux descendent d'un même ancêtre volant.

🏁 Conclusion

En résumé, cette équipe de chercheurs a utilisé la technologie de pointe pour "réveiller" des os endormis dans la pierre. Ils ont confirmé que Lithornis vulturinus était un oiseau volant, probablement avec des mâles plus petits et des femelles plus grandes. Cette découverte est une pièce manquante cruciale du puzzle pour comprendre comment les oiseaux ont survécu à la chute des dinosaures et comment ils ont évolué pour devenir les oiseaux que nous voyons aujourd'hui.

C'est un peu comme avoir enfin trouvé la page manquante d'un livre d'histoire qui racontait l'enfance des oiseaux !

Résumé technique

Titre : Nouvelles perspectives sur la morphologie post-crânienne de Lithornis vulturinus provenant de l'argile de Londres de l'Éocène

1. Problématique

Les lithornithidés, un groupe éteint d'oiseaux paléognathes volants du Paléogène, sont cruciaux pour comprendre l'origine et l'évolution précoce des paléognathes (qui incluent les ratites actuels et les tinamous). Cependant, leur histoire évolutive reste obscure en raison d'un registre fossile fragmentaire.

• Le cas spécifique : L'holotype original de Lithornis vulturinus a été détruit lors du bombardement de Londres pendant la Seconde Guerre mondiale. La connaissance de l'espèce repose désormais sur un néotype (NHMUK A5204), décrit par Houde en 1988, mais dont de nombreuses caractéristiques anatomiques restaient inaccessibles car enfouies dans une nodules de phosphate.
• Le défi : Il existe un manque de données morphologiques détaillées sur les éléments squelettiques du néotype et une incertitude quant à la variabilité intraspécifique (notamment le dimorphisme sexuel) et la position phylogénétique précise des lithornithidés au sein des paléognathes.

2. Méthodologie

L'étude combine l'analyse de deux spécimens provenant de l'argile de Londres (Formation de Londres, Éocène inférieur, Yprésien) : le néotype de L. vulturinus (NHMUK A5204) et un nouveau spécimen découvert à Seasalter, à proximité.

• Imagerie de haute résolution : Utilisation de la microtomographie par rayons X (microCT) pour numériser les spécimens. Cela a permis de révéler les os partiellement ou totalement recouverts de matrice dans le néotype et d'extraire numériquement le squelette partiel du spécimen de Seasalter sans destruction physique.
• Description anatomique : Rédescription détaillée des éléments vertébraux, pectoraux (scapula, coracoïde, sternum, humérus), et pelviens, en utilisant des termes anatomiques standardisés (Baumel et Witmer, 1993).
• Estimation de la masse corporelle : Calculs basés sur des équations allométriques (Field et al., 2013) appliquées à divers corrélats squelettiques (diamètre de la facette articulaire de l'humérus, circonférence de la diaphyse de l'humérus, etc.).
• Analyse phylogénétique : Intégration des deux spécimens dans la matrice de données morphologiques de Nesbitt et Clarke (2016). Des analyses de parcimonie maximale (TNT) et bayésiennes (MrBayes) ont été menées, avec et sans contraintes moléculaires basées sur les topologies phylogénétiques récentes.

3. Contributions Clés

• Redescription du néotype : Première description complète de structures auparavant invisibles dans le néotype NHMUK A5204, notamment des vertèbres cervicales et thoraciques, des éléments du carpe (radiale, ulnaire) et des détails fins de l'humérus et du sternum.
• Découverte d'un nouveau spécimen : Présentation d'un squelette partiel presque complet (incluant deux scapulas, deux coracoïdes et un sternum presque complet) provenant de Seasalter, attribué à L. vulturinus.
• Diagnostic différentiel révisé : Mise à jour du diagnostic différentiel de L. vulturinus en ajoutant des autapomorphies (caractères dérivés uniques) et en clarifiant les distinctions avec d'autres espèces de Lithornis et Pseudocrypturus.
• Données sur la variabilité : Fourniture de données comparatives sur la taille et la morphologie au sein d'une même espèce, permettant d'explorer le dimorphisme sexuel potentiel.

4. Résultats Principaux

• Morphologie :
  • Le spécimen de Seasalter confirme la présence de l'acromion crochu (caractère diagnostique des lithornithidés) et d'un processus latéral du coracoïde dirigé proximalement.
  • Le sternum présente des sillons coracoïdiens croisés au niveau de la ligne médiane, une asymétrie bilatérale non pathologique rare chez les oiseaux, considérée comme un caractère plésiomorphe (ancestral) pour les néornithes.
  • L'humérus montre une courbure sigmoïde marquée, indiquant une adaptation au vol battu de longue distance, contrairement aux tinamous actuels.
  • L'hypotarse du tarsométatarsien est "asulcate" (sans canaux), une caractéristique partagée avec des oiseaux terrestres comme les cathartidés et les seriemas, suggérant un mode de vie au sol.
• Masse corporelle et Dimorphisme :
  • Le spécimen de Seasalter est estimé à environ 1,487 g, soit un tiers plus lourd que le néotype (estimé à ~956 g selon la circonférence de l'humérus) et deux fois plus lourd que l'exemplaire danois (MGUH 26770, ~628 g).
  • Cette différence de taille significative, combinée à l'absence de différences morphologiques majeures, suggère un dimorphisme sexuel inversé (les femelles étant plus grandes que les mâles), phénomène courant chez les paléognathes volants actuels (tinamous).
• Phylogénie :
  • Les analyses confirment la monophylie du groupe Lithornithidae.
  • Les spécimens de Seasalter et du néotype sont récupérés dans une polytomie avec MGUH 26770, L. promiscuus, L. plebius et Paracathartes howardae.
  • La position exacte des lithornithidés (soit comme sœurs des tinamous, soit comme paléognathes de la base) reste sensible aux contraintes moléculaires appliquées, mais les analyses soutiennent qu'ils sont des paléognathes totaux-clades.

5. Signification

• Compréhension de l'évolution des paléognathes : Ce travail renforce l'hypothèse que les ancêtres des paléognathes étaient des oiseaux volants capables de dispersion transocéanique, remettant en cause les scénarios de spéciation purement vicariante (dérive des continents).
• Identification de fossiles anciens : La description détaillée des caractères post-crâniens (comme l'acromion crochu ou les sillons sternaux croisés) fournit des critères essentiels pour identifier de futurs fossiles de paléognathes du Crétacé supérieur, une période où aucun spécimen définitif n'a encore été trouvé.
• Écologie et comportement : Les résultats confirment que L. vulturinus était un oiseau terrestre capable de vol de longue distance, probablement avec un dimorphisme sexuel marqué influençant les stratégies de reproduction (potentiellement polygamie).
• Asymétrie squelettique : La découverte de sillons coracoïdiens croisés chez les lithornithidés, et potentiellement chez l'ancêtre commun des néornithes, ouvre une nouvelle voie de recherche sur l'évolution de l'asymétrie bilatérale chez les oiseaux.

En conclusion, cette étude, grâce à l'utilisation de la microCT, transforme notre compréhension de Lithornis vulturinus, passant d'une espèce mal connue à un modèle clé pour l'étude de l'évolution précoce des oiseaux modernes.