To discover interordinal relationships of living and fossil placental mammals and the time of origin of placentals relative to the Cretaceous-Paleogene (K-Pg) boundary, we scored 4541 phenomic characters de novo for 86 fossil and living species. Combining these data with molecular sequences, we obtained a phylogenetic tree that, when calibrated with fossils, shows that crown clade Placentalia and placental orders originated after the K-Pg boundary. Many nodes discovered using molecular data are upheld, but phenomic signals overturn molecular signals to show Sundatheria (Dermoptera + Scandentia) as the sister taxon of Primates, a close link between Proboscidea (elephants) and Sirenia (sea cows), and the monophyly of echolocating Chiroptera (bats). Our tree suggests that Placentalia first split into Xenarthra and Epitheria; extinct New World species are the oldest members of Afrotheria.
Titre de l'article
L'ancêtre du mammifère placentaire et la radiation post K-Pg des placentaires.
L'ancêtre du mammifère placentaire et la radiation post K-Pg des placentaires.
Introduction à l'article
Mais à quoi pouvait bien ressembler le phénotype ancestral de Placentalia (clade regroupant l'ensemble des mammifères placentaires) ? L'animal pesait entre 6 et 245g, possédait quatre dents, était insectivore, et avait la capacité de grimper aux arbres. De nos jours, les mammifères placentaires, soit près de 5 100 espèces vivantes (dont l'Homme), possèdent une importante diversité que ce soit en tailles, moyens de locomotions, degrés d'encéphalisation ou autre encore. Ceci n'est rien comparé au registre fossile comprenant davantage d'espèces et adaptations.
L'intérêt de cette étude est de déterminer quand la radiation évolutive s'est effectuée par rapport à la crise d'extinction massive du Crétacé-Paléogène (66 à 65Ma) : avant, dans un temps proche ou après.
Mais à quoi pouvait bien ressembler le phénotype ancestral de Placentalia (clade regroupant l'ensemble des mammifères placentaires) ? L'animal pesait entre 6 et 245g, possédait quatre dents, était insectivore, et avait la capacité de grimper aux arbres. De nos jours, les mammifères placentaires, soit près de 5 100 espèces vivantes (dont l'Homme), possèdent une importante diversité que ce soit en tailles, moyens de locomotions, degrés d'encéphalisation ou autre encore. Ceci n'est rien comparé au registre fossile comprenant davantage d'espèces et adaptations.
L'intérêt de cette étude est de déterminer quand la radiation évolutive s'est effectuée par rapport à la crise d'extinction massive du Crétacé-Paléogène (66 à 65Ma) : avant, dans un temps proche ou après.
Expériences de l'article
Une analyse combinée de parcimonie est réalisée avec des données phénotypiques et moléculaires. Les données phénotypiques proviennent de MorphoBank, il s'agit de 4541 caractères, représentant 86 espèces vivantes et plus de 40 fossiles. Les données moléculaires sont extraites de GenBank, elles correspondent à 27 gènes nucléaires.
Une analyse combinée de parcimonie est réalisée avec des données phénotypiques et moléculaires. Les données phénotypiques proviennent de MorphoBank, il s'agit de 4541 caractères, représentant 86 espèces vivantes et plus de 40 fossiles. Les données moléculaires sont extraites de GenBank, elles correspondent à 27 gènes nucléaires.
Résultats de l'article
Le résultat est un seul arbre combiné , avec la lignée "tige" (à la base des placentaires) qui traverse la crise pour ensuite se diversifier rapidement. Les diversification ordinale et également inter-ordinale se sont produites quelques centaines de milliers d'années après la crise. Les 10 premières ont lieu 200ka après la crise. La première est la séparation en Nenarthra et Epitheria, comprenant la quasi totalité des placentaires. A propos des organismes placentaires modernes, ils appaissent 2 à 3 millions d'années plus tard, au Paléocène. Plus de 40% des nœuds sont soutenus à la fois par les données phénotypiques et moléculaires. La monophylie apparaît pour la majorité des ordres et inter-ordres des placentaires. Protungulatum donnae est reconnue comme l'espèce la plus ancienne des placentaires, vivant 200 à 400ka après la crise.
Le résultat est un seul arbre combiné , avec la lignée "tige" (à la base des placentaires) qui traverse la crise pour ensuite se diversifier rapidement. Les diversification ordinale et également inter-ordinale se sont produites quelques centaines de milliers d'années après la crise. Les 10 premières ont lieu 200ka après la crise. La première est la séparation en Nenarthra et Epitheria, comprenant la quasi totalité des placentaires. A propos des organismes placentaires modernes, ils appaissent 2 à 3 millions d'années plus tard, au Paléocène. Plus de 40% des nœuds sont soutenus à la fois par les données phénotypiques et moléculaires. La monophylie apparaît pour la majorité des ordres et inter-ordres des placentaires. Protungulatum donnae est reconnue comme l'espèce la plus ancienne des placentaires, vivant 200 à 400ka après la crise.
Ce que cet article apporte au débat
La radiation évolutive des placentaires s'est produite après la crise d'extinction massive Crétacé-Paléogène, il s'agit du modèle explosif. Elle a eu lieu dans un environnement terrestre radicalement transformé car dépourvu d'espèces qui se sont éteintes au cours de cette crise, comme les dinosaures non aviens. Les plantes et les insectes, dont se nourrissait l'espèce ancestrale, ont été considérablement touchés par la crise. De ce fait, un changement de régime alimentaire aurait existé, expliquant les évènements de spéciation et la diversification. Aucun lien ne démontre une relation avec la fragmentation Mésozoïque du Gondwana.
Toutefois, cet article précise que d'autres études basées sur des analyses d'horloge moléculaire démontrent une présence des organismes placentaires il y a 100Ma dans l'ère du Mésozoïque. Ils seraient apparus plus précisément au cours du Crétacé supérieur et auraient ainsi survécu à la crise. Soit 36Ma plus tôt avant la date estimée par cet article !
La radiation évolutive des placentaires s'est produite après la crise d'extinction massive Crétacé-Paléogène, il s'agit du modèle explosif. Elle a eu lieu dans un environnement terrestre radicalement transformé car dépourvu d'espèces qui se sont éteintes au cours de cette crise, comme les dinosaures non aviens. Les plantes et les insectes, dont se nourrissait l'espèce ancestrale, ont été considérablement touchés par la crise. De ce fait, un changement de régime alimentaire aurait existé, expliquant les évènements de spéciation et la diversification. Aucun lien ne démontre une relation avec la fragmentation Mésozoïque du Gondwana.
Toutefois, cet article précise que d'autres études basées sur des analyses d'horloge moléculaire démontrent une présence des organismes placentaires il y a 100Ma dans l'ère du Mésozoïque. Ils seraient apparus plus précisément au cours du Crétacé supérieur et auraient ainsi survécu à la crise. Soit 36Ma plus tôt avant la date estimée par cet article !
Figure
The Placental Mammal Ancestor and the Post-K-Pg Radiation of Placentals.
Figure 1 (gauche) : Arbre réalisé à partir de l'analyse par parcimonie des données combinées moléculaires et phénotypiques. Seule la lignée de la tige du clade Placentalia (rectangle bleu) a traversée la limite K-Pg (ligne verticale rouge), pour ensuite se diversifier en inter-paléocène précoce. Marsupialia et Monotremata se sont aussi difersifiés après la crise. Les boîtes noires indiquent les taxons fossiles. Les lignes noires représentent les lignées stratigraphiques connues, et les orange les lignées fantômes.
Figure 2 (droite) : Reconstruction du phénotype de l'hypothétique ancêtre mammifère placentaire dans un écosystème au paléocène précoce. (A) Le corps externe, la posture et le régime alimentaire de l'insectivore sont représentés. L'astérisque représente la plante Paranymphaea crassifola. Les nombres désignent les caractères phénotypiques utilisés pour la reconstruction.
The Placental Mammal Ancestor and the Post-K-Pg Radiation of Placentals.
Figure 1 (gauche) : Arbre réalisé à partir de l'analyse par parcimonie des données combinées moléculaires et phénotypiques. Seule la lignée de la tige du clade Placentalia (rectangle bleu) a traversée la limite K-Pg (ligne verticale rouge), pour ensuite se diversifier en inter-paléocène précoce. Marsupialia et Monotremata se sont aussi difersifiés après la crise. Les boîtes noires indiquent les taxons fossiles. Les lignes noires représentent les lignées stratigraphiques connues, et les orange les lignées fantômes.
Figure 2 (droite) : Reconstruction du phénotype de l'hypothétique ancêtre mammifère placentaire dans un écosystème au paléocène précoce. (A) Le corps externe, la posture et le régime alimentaire de l'insectivore sont représentés. L'astérisque représente la plante Paranymphaea crassifola. Les nombres désignent les caractères phénotypiques utilisés pour la reconstruction.
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