L’apparition de l’œuf amniotique marque un événement clé dans l’histoire de l’évolution des vertébrés. Son principal avantage adaptatif est l’amnios – une membrane enveloppante qui empêche l’embryon de se dessécher, et la principale caractéristique à laquelle l’œuf amniotique doit son nom. Un autre développement crucial a été l’ajout d’une coquille externe résistante qui fournit une protection et un support mécanique. Cela a permis aux premiers reptiles de coloniser les environnements terrestres il y a plus de 300 millions d’années, et a ouvert la voie à l’essor des oiseaux et des mammifères.
Parce que les œufs à coquille dure et calcaire, comme ceux des oiseaux, sont renforcés par du carbonate de calcium cristallin, ils sont bien représentés dans les archives fossiles. En revanche, les œufs à coquille molle, comme ceux de la plupart des lézards et des serpents, ont des revêtements extérieurs en cuir qui se décomposent rapidement et ne sont donc que rarement préservés. Écrivant dans Nature, Norell et al.1 et Legendre et al.2 décrivent des œufs à coquille molle vieux de plusieurs millions d’années qui pourraient modifier la vision dominante de la reproduction des dinosaures, et peut-être aussi changer la pensée actuelle sur les anciens reptiles marins.
Depuis leur première documentation en 1859, les œufs et les coquilles de dinosaures ont été trouvés presque partout dans le monde, et incluent même parfois les restes d’embryons associés3. Des découvertes indiquant la présence de nids communs3 et de couvées4 ont également révélé l’ancienneté de comportements parentaux semblables à ceux des oiseaux chez les dinosaures. Pourtant, malgré les recherches qui ont permis de mieux comprendre la biochimie5 et la coloration6 des œufs fossiles, la diversité connue des dinosaures pondeurs reste limitée à quelques groupes, dont les gigantesques sauropodes, les théropodes carnivores et les hadrosaures à bec de canard. De plus, la plupart des œufs de dinosaures sont géologiquement assez jeunes, puisqu’ils proviennent de roches d’âge crétacé3 – la dernière et la plus longue période de l’ère mésozoïque, qui a duré de 145 millions à 66 millions d’années environ.
Etant donné que les crocodiles et les oiseaux modernes pondent des œufs à coquille dure, l’hypothèse conventionnelle était que leurs proches parents anciens, les dinosaures, devaient de même produire des œufs à coquille calcaire, bien que cela soit en contradiction avec la variété déroutante des microstructures de coquilles évidentes entre les différents groupes de dinosaures. Norell et ses collègues proposent maintenant que ces incohérences anatomiques sont apparues parce que les œufs calcaires ont évolué indépendamment au moins trois fois chez les dinosaures, et dans chaque cas, ils pourraient s’être développés à partir d’un type différent d’œuf ancestral à coquille molle.
Norell et al. fondent leurs conclusions sur des données microstructurales et organochimiques obtenues à partir d’œufs fossiles non calcaires (Fig. 1) contenant des embryons du dinosaure de type sauropode Mussaurus, du Trias supérieur (stade norien ; il y a environ 227 millions à 209 millions d’années), et du dinosaure à cornes Protoceratops, du Crétacé supérieur (stade campanien ; il y a environ 84 millions à 72 millions d’années). Les modèles d’évolution générés par ordinateur par les auteurs suggèrent également que la rareté des œufs de dinosaures excavés dans les roches du Crétacé antérieur (plus de 145 millions d’années) reflète probablement le faible potentiel de conservation des coquilles d’œufs de type parchemin. De plus, comme les œufs à coquille molle sont sensibles à la fois à la dessiccation et à la déformation physique, il semble raisonnable de supposer qu’ils étaient pondus puis enterrés dans un sol ou un sable humide, et qu’ils dépendaient d’une incubation externe – comme la chaleur dérivée de la décomposition de la matière végétale – plutôt que d’un parent couveur.
Figure 1 | Évolution de l’œuf. Les œufs à coquille dure varient en taille, des petits œufs, comme celui d’un colibri ou d’un poulet, à l’énorme œuf qui appartient à l’oiseau-éléphant de Madagascar, Aepyornis maximus, aujourd’hui disparu. Quelques groupes de dinosaures, dont les sauropodes, ont pondu des œufs à coquille dure. Norell et al.1 rapportent la découverte que deux types de dinosaures pondaient des œufs à coquille molle. Les auteurs ont analysé des œufs de Mussaurus, vieux de 227 à 209 millions d’années, et des œufs de Protoceratops, vieux de 84 à 72 millions d’années. Cette découverte remet en question l’opinion généralement admise selon laquelle les œufs de dinosaures étaient toujours à coquille dure, suggérant ainsi que les premiers œufs pondus par les dinosaures étaient à coquille molle. Legendre et al.2 rapportent la découverte d’un énorme œuf à coquille molle en Antarctique, un spécimen qu’ils appellent Antarcticoolithus, vieux d’environ 68 millions d’années. Legendre et ses collègues émettent l’hypothèse que cet œuf pourrait avoir été pondu par un reptile marin. Cependant, la découverte de Norell et de ses collègues soulève la possibilité qu’Antarcticoolithus ait plutôt été pondu par un dinosaure.
Contrairement aux dinosaures, les mosasaures (une famille éteinte de lézards aquatiques) et d’autres reptiles marins du Mésozoïque, comme les ichtyosaures ressemblant à des dauphins et les plésiosaures à long cou, sont généralement considérés comme ayant donné naissance à des petits vivants7 – une stratégie de reproduction appelée viviparité. Toutefois, cette opinion pourrait bien être sur le point de changer également. Legendre et ses collègues rapportent la découverte d’un œuf fossile de la taille d’un ballon de football dans un milieu marin littoral du Crétacé supérieur (il y a environ 68 millions d’années) sur ce qui est aujourd’hui l’île Seymour, au large de l’Antarctique. Les auteurs ont nommé leur spécimen d’œuf fossile Antarcticoolithus, d’après le continent antarctique et les mots grecs anciens pour œuf et pierre. Antarcticoolithus fait partie des plus gros œufs jamais enregistrés (Fig. 1), n’étant concurrencé en volume que par ceux de certains dinosaures non aviaires et de l’oiseau-éléphant disparu de Madagascar, Aepyornis maximus. Notamment, cependant, ces autres types d’œufs sont caractérisés par d’épaisses coquilles calcaires, alors que l’Antarcticoolithus a une couverture mince et vraisemblablement molle à l’origine.
Bien que soulignant prudemment qu’aucun reste embryonnaire n’a été trouvé dans l’œuf fossile, Legendre et al. émettent l’hypothèse qu’il pourrait avoir été pondu par un reptile marin géant, et peut-être le plus vraisemblablement un mosasaure, sur la base de similitudes structurelles avec les œufs en cuir des lépidosaures – le groupe qui comprend les mosasaures, les lézards vivants, les serpents, les amphisbéniens (lézards vermiformes fouisseurs) et le tuatara de type lézard, Sphenodon punctatus. De plus, comme les mosasaures avaient un corps fuselé et étaient donc incapables de se déplacer sur la terre ferme8, Legendre et ses collègues proposent que la ponte ait eu lieu sous une certaine profondeur d’eau. Néanmoins, bien que les lézards vivipares modernes donnent certainement naissance à des petits entièrement développés qui sont entourés de fines couvertures (principalement des membranes extra-embryonnaires)9, les quelques fossiles connus de mosasauroïdes gravides (le groupe comprenant les mosasaures et leurs ancêtres) n’ont pas été trouvés associés à des débris de coquilles d’œufs10. De manière cruciale, les mosasaures étaient également des respirateurs d’air ; par conséquent, la ponte d’un œuf à coquille molle sous l’eau aurait entraîné un risque considérable de noyade pour le nouveau-né émergent.
Identifier le producteur insaisissable de l’œuf d’Antarcticoolithus devient encore plus intriguant compte tenu des conclusions de Norell et al, qui pourraient impliquer une certaine forme de dinosaure comme parent fier. En effet, le poids total estimé de l’Antarcticoolithus se rapproche clairement de celui des plus gros œufs de dinosaures non aviaires et d’oiseaux, et ces deux groupes ont une histoire de présence de fossiles en Antarctique11. La filiation avec les dinosaures semble donc plausible pour l’Antarcticoolithus, qui pourrait avoir été pondu sur la terre ferme puis rejeté en mer sous forme de coquille d’œuf. Celle-ci a pu rester flottante pendant un certain temps en raison de l’air emprisonné, avant de couler finalement au fond de la mer, où elle a été enfouie dans les sédiments et finalement fossilisée. Espérons que les futures découvertes d’œufs fossiles tout aussi spectaculaires avec des embryons intacts permettront de résoudre cette énigme qui donne à réfléchir.