Évolution des vertébrés : l'origine des reptiles

Les dinosaures, les crocodiles, les tortues, les lézards… et même les oiseaux et les mammifères partagent un ancêtre commun qui a fait une invention décisive : un œuf capable de se développer sur la terre ferme. Pour comprendre l'origine des reptiles, il faut remonter l'évolution des vertébrés jusqu'aux poissons, puis suivre leur lente sortie de l'eau pendant le Paléozoïque.

Des premiers vertébrés aux poissons à nageoires charnues

Les plus anciens vertébrés connus, comme le petit Haikouichthys, nagent dans les mers du Cambrien il y a plus de 500 millions d'années. Ils n'ont pas encore de mâchoires. Celles-ci apparaissent plus tard et font la fortune des poissons du Dévonien, « l'âge des poissons », dominé par des prédateurs cuirassés comme le Dunkleosteus.

Parmi ces poissons, un groupe va jouer un rôle clé : les sarcoptérygiens, ou poissons à nageoires charnues. Leurs nageoires contiennent des os comparables à ceux de nos bras. Le cœlacanthe et les dipneustes actuels en sont des représentants.

La sortie de l'eau : Tiktaalik et Ichthyostega

Il y a environ 375 millions d'années, le Tiktaalik illustre parfaitement cette transition. Ce poisson découvert dans l'Arctique canadien possédait des écailles et des branchies, mais aussi un cou mobile, des poumons et des nageoires assez robustes pour prendre appui au fond de l'eau peu profonde.

Quelques millions d'années plus tard, l'Ichthyostega du Groenland a de véritables pattes avec des doigts. Il vivait pourtant encore en grande partie dans l'eau. Ces premiers tétrapodes (« quatre pieds ») restaient liés aux milieux aquatiques, notamment pour se reproduire : comme les amphibiens actuels, ils pondaient des œufs sans coquille dans l'eau, d'où sortaient des larves.

Une terre déjà occupée par les invertébrés

Quand les vertébrés s'aventurent sur la terre ferme, celle-ci n'est pas vide. Les plantes l'ont colonisée depuis l'Ordovicien et le Silurien, suivies par les arthropodes : mille-pattes, scorpions, premiers insectes.

Au Carbonifère (environ 359 à 299 millions d'années), ces invertébrés atteignent des tailles impressionnantes. L'Arthropleura, un mille-pattes géant, dépassait 2,5 m de long, et la Meganeura, une sorte de grande libellule, avait environ 70 cm d'envergure. On attribue souvent ce gigantisme à un taux d'oxygène atmosphérique plus élevé qu'aujourd'hui, peut-être autour de 30 %. Cette explication reste discutée.

Le Carbonifère, berceau des reptiles

Le Carbonifère doit son nom aux immenses dépôts de charbon issus de ses forêts marécageuses. Contrairement à une idée répandue, ces forêts n'étaient pas des forêts de conifères. Elles étaient dominées par des lycophytes géants comme les Lepidodendron, qui atteignaient plusieurs dizaines de mètres, par des prêles arborescentes et par des fougères. Les conifères n'apparaissent qu'à la fin de cette période.

C'est dans ce décor chaud et humide qu'apparaissent les premiers amniotes, il y a environ 320 à 312 millions d'années.

Hylonomus, le plus ancien reptile connu

Le Hylonomus lyelli est le plus ancien reptile bien documenté. Il vivait il y a environ 312 millions d'années dans l'actuelle Nouvelle-Écosse, au Canada. Ses fossiles ont été découverts dans les falaises de Joggins, à l'intérieur de souches de lycophytes fossilisées. L'animal mesurait environ 20 cm et ressemblait à un petit lézard. Il se nourrissait probablement d'insectes, de mille-pattes et d'autres petits invertébrés.

Les innovations qui ont fait le succès des reptiles

L'œuf amniotique

L'innovation majeure est l'œuf amniotique. L'embryon y est entouré de plusieurs membranes :

• l'amnios, une poche remplie de liquide qui protège l'embryon comme un aquarium miniature ;
• le chorion, qui assure les échanges de gaz avec l'extérieur ;
• l'allantoïde, qui stocke les déchets et participe à la respiration ;
• le sac vitellin, qui contient les réserves nutritives.

Le tout est souvent enveloppé d'une coquille, souple ou calcifiée, qui limite le dessèchement. Le petit sort de l'œuf déjà formé, sans passer par un stade larvaire aquatique. Pour la première fois, des vertébrés peuvent se reproduire loin de l'eau. Les dinosaures en ont hérité : lire les œufs de dinosaures.

Une peau imperméable

La peau des reptiles est recouverte d'écailles de kératine et devient beaucoup moins perméable que celle des amphibiens. Elle limite les pertes d'eau et permet de vivre dans des milieux secs. En revanche, elle ne sert plus à la respiration, qui repose presque entièrement sur les poumons.

Une respiration plus efficace

Les amphibiens remplissent leurs poumons en « avalant » de l'air avec leur gorge. Les amniotes, eux, utilisent les mouvements de leurs côtes pour aspirer l'air, une méthode plus efficace qui accompagne un mode de vie plus actif. Chez les reptiles, le cœur sépare aussi de mieux en mieux le sang oxygéné du sang pauvre en oxygène. Cette séparation est complète chez les crocodiles, les oiseaux et les mammifères.

Deux lignées dès le départ : synapsides et sauropsides

Très tôt, les amniotes se séparent en deux grandes branches :

• les synapsides, qui mèneront aux mammifères. Au Permien, ils sont représentés par le Dimetrodon et l'Edaphosaurus à voile, puis par des animaux comme le Lystrosaurus ;
• les sauropsides, qui comprennent les reptiles au sens large : les ancêtres des tortues, des lézards, des crocodiles et des dinosaures. Le Mesosaurus, petit reptile aquatique du Permien, et le massif Scutosaurus en font partie.

Selon une hypothèse, la disparition des forêts humides du Carbonifère, il y a environ 305 millions d'années, aurait favorisé les amniotes, mieux adaptés aux climats plus secs. Au Permien, ils dominent les milieux terrestres. Les amphibiens comme le Diplocaulus restent quant à eux proches de l'eau.

Des premiers reptiles aux dinosaures

Après la grande extinction de la fin du Permien, il y a 252 millions d'années, les sauropsides se diversifient au Trias. Les archosaures apparaissent : la lignée des crocodiles, avec des prédateurs comme le Postosuchus, et celle des ptérosaures et des dinosaures. Les premiers dinosaures, vers 230 millions d'années, sont donc les lointains descendants du petit Hylonomus. Voir l'histoire des dinosaures et les types de dinosaures.

Aujourd'hui, les scientifiques considèrent que le groupe des reptiles inclut aussi les oiseaux, qui descendent des dinosaures (voir les oiseaux, descendants des dinosaures). Les mammifères, eux, sont des amniotes mais pas des reptiles : leur lignée s'est séparée de celle des reptiles dès le Carbonifère.

Pour découvrir les autres créatures de ces époques lointaines, consultez notre guide des animaux préhistoriques.