It has long been speculated that biological evolution was influenced by ultraviolet radiation(UVR) reaching the Earth's surface, despite imprecise knowledge of the timing of both UVRflux andevolutionary events. The past strength of Earth's dipolefield provides a proxy for UVRflux because of its rolein maintaining stratospheric ozone. The timing of Quaternary evolutionary events has become betterconstrained by fossilfinds, improved radiometric dating, use of dung fungi as proxies for herbivorepopulations, and improved ages for nodes in human phylogeny from human mitochondrial DNA and Ychromosomes. The demise of Neanderthals at ~41 ka can now be closely tied to the intensity minimumassociated with the Laschamp magnetic excursion, and the survival of anatomically modern humans can beattributed to differences in the aryl hydrocarbon receptor that has a key role in the evolutionary responseto UVRflux. Fossil occurrences and dung‐fungal proxies in Australia indicate that episodes of LateQuaternary extinction of mammalian megafauna occurred close to the Laschamp and Blake magneticexcursions. Fossil and dung fungal evidence for the age of the Late Quaternary extinction in North America(and Europe) coincide with a prominent decline in geomagneticfield intensity at ~13 ka. Over the last ~200kyr, phylogeny based on mitochondrial DNA and Y chromosomes in modern humans yields nodes andbifurcations in evolution corresponding to geomagnetic intensity minima, which supports the propositionthat UVR reaching Earth's surface influenced mammalian evolution with the loci of extinction controlled bythe geometry of stratospheric ozone depletion
Titre de la méta-analyse
Le rôle de l'intensité du champ magnétique terrestre sur l'évolution des grands mammifères et de l'Homme à la fin du Quaternaire
Le rôle de l'intensité du champ magnétique terrestre sur l'évolution des grands mammifères et de l'Homme à la fin du Quaternaire
Introduction à la méta-analyse
Le champ magnétique terrestre participe au maintien de la couche d’ozone dans la stratosphère, qui diminue l’intensité des radiations ultra-violettes (UVR) incidentes à la surface de la Terre. Selon leur intensité, les UVRs modifient le fonctionnement biologique des organismes (lésions du génome, stress oxydant..). Des variations dans l’intensité du champ magnétique terrestre ou de sa polarité auraient joué un rôle dans l’évolution des êtres vivants, influençant la spéciation ou l’extinction. Il existe des incertitudes sur la datation des variations de l’intensité du champ magnétique terrestre au cours des âges (paléointensité) et des évènements évolutifs. Les auteurs analysent la littérature pour discuter les preuves soutenant que les extinctions massives de la mégafaune mammifère, d' il y a 40 ka en Australie, et d'il y a 13 ka en Amérique et en Eurasie seraient dues à des variations de l’intensité des UVRs incidents suite à des variations régionales du champ géomagnétique.
Le champ magnétique terrestre participe au maintien de la couche d’ozone dans la stratosphère, qui diminue l’intensité des radiations ultra-violettes (UVR) incidentes à la surface de la Terre. Selon leur intensité, les UVRs modifient le fonctionnement biologique des organismes (lésions du génome, stress oxydant..). Des variations dans l’intensité du champ magnétique terrestre ou de sa polarité auraient joué un rôle dans l’évolution des êtres vivants, influençant la spéciation ou l’extinction. Il existe des incertitudes sur la datation des variations de l’intensité du champ magnétique terrestre au cours des âges (paléointensité) et des évènements évolutifs. Les auteurs analysent la littérature pour discuter les preuves soutenant que les extinctions massives de la mégafaune mammifère, d' il y a 40 ka en Australie, et d'il y a 13 ka en Amérique et en Eurasie seraient dues à des variations de l’intensité des UVRs incidents suite à des variations régionales du champ géomagnétique.
Expériences de la méta-analyse
Pour établir l'évolution de l'intensité du champ géomagnétique lors des derniers 300 mille ans (ka), les auteurs ont assemblé différentes données et modèles couvrant cette période. Le profil de variation de l'intensité du champ géomagnétique résulte donc :
Ces données ont été calibrées pour donner l'évolution de l'intensité du champ géomagnétique terrestre en VADM (en A/m2).
Sur ce profil, sont renseignés les dates de dernière apparition des taxons d'homininés ou de grands mammifères éteints à l'Holocène, obtenues d'après la datation du registre fossile de ces clades. Des datations de formes sporulées de mycètes retrouvées dans des coprolithes, témoins d’herbivorie par grands mammifères ont été aussi positionnées.
Pour établir l'évolution de l'intensité du champ géomagnétique lors des derniers 300 mille ans (ka), les auteurs ont assemblé différentes données et modèles couvrant cette période. Le profil de variation de l'intensité du champ géomagnétique résulte donc :
Ces données ont été calibrées pour donner l'évolution de l'intensité du champ géomagnétique terrestre en VADM (en A/m2).
Sur ce profil, sont renseignés les dates de dernière apparition des taxons d'homininés ou de grands mammifères éteints à l'Holocène, obtenues d'après la datation du registre fossile de ces clades. Des datations de formes sporulées de mycètes retrouvées dans des coprolithes, témoins d’herbivorie par grands mammifères ont été aussi positionnées.
Résultats de la méta-analyse
Les baisses significatives du champ magnétique à - 61, 41 et 13 ka coïncident avec les extinctions. En Amérique du Nord, 50 % des genres connus de grands mammifères sont éteints à -13 ka, 83 % en Amérique du Sud et 35% en Eurasie. L’inversion du champ magnétique terrestre à -40 ka en Europe a modifié l’intensité des UVRs et concorde avec l'extinction de Homo neanderthalensis.
En effet, une pression de sélection est exercée par les UVRs : les éléphants ont survécu à la LQE et ont une vingtaine de copies de gène impliqué dans la régulation des mutations induites par les UV (TP53). Alors que deux espèces de mammouths éteintes ont seulement une dizaine de copies d’un gène homologue. Les radiations UV étant mutagènes et la plupart des mutations cellulaires délétères, l’augmentation du rayonnement UVB causé par les minima de paléointensité sur une période de 500 à 1000 ans entraînerait une accumulation de mutations délétères chez les grands mammifères.
Les baisses significatives du champ magnétique à - 61, 41 et 13 ka coïncident avec les extinctions. En Amérique du Nord, 50 % des genres connus de grands mammifères sont éteints à -13 ka, 83 % en Amérique du Sud et 35% en Eurasie. L’inversion du champ magnétique terrestre à -40 ka en Europe a modifié l’intensité des UVRs et concorde avec l'extinction de Homo neanderthalensis.
En effet, une pression de sélection est exercée par les UVRs : les éléphants ont survécu à la LQE et ont une vingtaine de copies de gène impliqué dans la régulation des mutations induites par les UV (TP53). Alors que deux espèces de mammouths éteintes ont seulement une dizaine de copies d’un gène homologue. Les radiations UV étant mutagènes et la plupart des mutations cellulaires délétères, l’augmentation du rayonnement UVB causé par les minima de paléointensité sur une période de 500 à 1000 ans entraînerait une accumulation de mutations délétères chez les grands mammifères.
Ce que cette méta-analyse apporte au débat
D'après cette méta-analyse, les périodes d'extinctions massives du Quaternaire coïncident avec des variations, dont des diminutions, de l'intensité du champ magnétique terrestre ou des variations de sa polarité, à une échelle globale ou continentale. Ces modifications terrestre entrainant indirectement une perturbation des rayonnements UV incidents, il est possible que les espèces éteintes soient celles présentant une sensibilité élevée aux UVR, mutagènes et génotoxiques dans certaines conditions.
Cependant, les conséquences des variations du champ magnétique terrestre au cours des temps géologiques sont mal décrites. En effet, des variation d'autres paramètres induites par les fluctuations du champ magnétique terrestre aurait pu contribuer aux extinctions massives.
D'après cette méta-analyse, les périodes d'extinctions massives du Quaternaire coïncident avec des variations, dont des diminutions, de l'intensité du champ magnétique terrestre ou des variations de sa polarité, à une échelle globale ou continentale. Ces modifications terrestre entrainant indirectement une perturbation des rayonnements UV incidents, il est possible que les espèces éteintes soient celles présentant une sensibilité élevée aux UVR, mutagènes et génotoxiques dans certaines conditions.
Cependant, les conséquences des variations du champ magnétique terrestre au cours des temps géologiques sont mal décrites. En effet, des variation d'autres paramètres induites par les fluctuations du champ magnétique terrestre aurait pu contribuer aux extinctions massives.
Figure
Figure 2 de la référence. Comparaison des variations de l'intensité du champ géomagnétique (VADM) sur les derniers 700 000 ans avec les épisodes d'extinction massive survenus sur différents continents. Les lignes pleines ou pointillées pour l'Eurasie renvoient aux données de datation de fossile ou d'ADN ancien. Les dates de dernière apparition de fossile ont été calibrées et sont exprimées avec une incertitude de 2σ. Le profil d'intensité du champ géomagnétique (ligne rouge) a été retracé comme indiqué dans 'expériences'. La ligne bleue correspond à des données issues de carottage du Groenland (signal 36Cl ), la ligne bleue correspond à un signal 10Be. Les nuances de l'arrière-plan correspondent aux variations de l'intensité du champ magnétique terrestre (VADM) selon l'échelle indiquée.
Figure 2 de la référence. Comparaison des variations de l'intensité du champ géomagnétique (VADM) sur les derniers 700 000 ans avec les épisodes d'extinction massive survenus sur différents continents. Les lignes pleines ou pointillées pour l'Eurasie renvoient aux données de datation de fossile ou d'ADN ancien. Les dates de dernière apparition de fossile ont été calibrées et sont exprimées avec une incertitude de 2σ. Le profil d'intensité du champ géomagnétique (ligne rouge) a été retracé comme indiqué dans 'expériences'. La ligne bleue correspond à des données issues de carottage du Groenland (signal 36Cl ), la ligne bleue correspond à un signal 10Be. Les nuances de l'arrière-plan correspondent aux variations de l'intensité du champ magnétique terrestre (VADM) selon l'échelle indiquée.
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