Explication de la mâchoire à dents spirales du requin fantôme préhistorique Helicoprion

Après un siècle de suppositions colorées, la tomodensitométrie a révélé ce qui se passe réellement à l’intérieur de la mâchoire cauchemardesque d’Helicoprion, un grand poisson cartilagineux âgé de 270 millions d’années avec un verticille de dents élaboré au milieu de sa bouche.

En 1899, le géologue russe Alexander Petrovich Karpinsky a donné à ce poisson de six mètres de long le nom d’hélicoptère, qui signifie « scie à spirale », d’après un fossile fragmentaire trouvé au Kazakhstan. Parce que la scie qu’il décrivait avait été séparée du reste du corps, Karpinsky ne pouvait pas être sûr de l’endroit où elle aurait pu s’adapter, alors au départ, il suggéra qu’elle commençait dans la bouche du poisson et se recroquevillait vers le haut le long du museau comme une masse enroulée externe de dents fusionnées. Pensez à la scie d’un poisson-scie, seulement recroquevillée vers le haut. D’autres suppositions ont été faites au début des années 1900 par un certain nombre de chercheurs du monde entier, dont le paléontologue américain Charles Rochester Eastman. Eastman avait des problèmes avec l’idée qu’un appareil aussi lourd aurait pu s’asseoir dans le visage de cette pauvre créature. Dans une édition de 1900 de l’American palaeontologist, Eastman a favorisé l’idée que le verticille dépassait de quelque part le long du dos du poisson, agissant peut-être comme une sorte d’affichage défensif.

Quelques années plus tard, Karpkinsky suivit le train d’Eastman et suggéra que le verticille de l’hélicoptère aurait pu faire partie de la queue de l’animal, ou peut-être s’étendre de sa nageoire dorsale, ou s’asseoir plus bas sur le dos. En 1907, l’ichtyologiste américain, Oliver Perry Hay, a trouvé un spécimen fossilisé qui était encore assis dans sa position naturelle, et à en juger par cela, a favorisé la théorie de la mâchoire. Mais était-il assis dans la mâchoire supérieure ou inférieure? Et était-il assis dans les deux? Il était impossible de répondre à de telles questions avec les quelques spécimens fragmentaires avec lesquels ces chercheurs devaient travailler.

Quoi qu’il en soit, le consensus général dans les premières reconstructions hypothétiques d’Helicoprion était que ce verticille terrible et à dents servait sûrement un but défensif. Plus tard ce siècle, cette perception a changé et les chercheurs ont avancé l’idée que le verticille était principalement utilisé pour l’alimentation et était donc associé à la mâchoire de la créature.

En 1950, un spécimen crucial de verticille d’hélicoptère a été découvert par le paléontologue danois Svend Erik Bendix-Almgreen dans la mine de Waterloo près de Montpelier, en Idaho. Nommé IMNH 37899 et conservé au Musée d’histoire naturelle de l’Idaho, il a été décrit pour la première fois par Bendix-Almgreen en 1966. Il aurait pu être sérieusement écrasé et désarticulé, mais avec les 117 couronnes dentelées discernables reposant sur une spirale d’un diamètre de 23 cm, il y avait du cartilage crânien très révélateur. Cela a prouvé pour la première fois qu’au moins une partie du verticille était contenue dans la bouche de l’hélicoptère.

Mais cela ne limitait pas les possibilités. Au cours des cinquante dernières années, les chercheurs ont suggéré que le verticille s’étendait maladroitement de la lèvre inférieure, se courbant sous le menton; assis à l’intérieur de la bouche où la langue devrait être; ou peut-être assis plus bas vers la gorge.

Maintenant, une équipe dirigée par Leif Tapanila du Département de Géosciences de l’Université d’État de l’Idaho et conservateur du Musée d’histoire naturelle de l’Idaho, a acquis un aperçu sans précédent de la structure du crâne de l’hélicoptère. IMNH 37899 a été scanné à l’aide d’un scanner ACTIS à l’installation de tomodensitométrie à rayons X haute résolution de l’Université du Texas, et à partir de cela, un modèle 3D généré par ordinateur à l’échelle du crâne de l’animal a été généré.

« Notre reconstruction postule que le verticille dentaire est une structure singulière et symphysaire de la mâchoire inférieure qui occupait toute la longueur de l’arcade mandibulaire », a rapporté l’équipe dans Biology Letters hier. Cela signifie qu’au lieu de s’étendre au-delà de la mâchoire inférieure et de s’enrouler sous le menton, comme cela avait été suggéré précédemment, le verticille s’est développé à l’intérieur de la mâchoire inférieure. De cette façon, tout comme les requins ont plusieurs rangées de dents qui sont continuellement remplacées, Helicoprion avait une fabrique de dents en partie dissimulée qui a commencé près de la zone où les mâchoires supérieure et inférieure se rencontrent, a couru sur la bouche, la langue serait si elle en avait une, puis dans le cartilage soutenu par la mâchoire inférieure (voir première image).

« La croissance continue du verticille pousse le complexe dent–racine dans une direction incurvée vers l’avant de la mâchoire, où il finit par spiraler pour former la base du matériau racinaire le plus récent, et ce processus continue de former des révolutions successives », disent les chercheurs. « À un certain moment, avant une évolution complète à 360 degrés de la croissance en spirale, les couronnes dentaires sont dissimulées dans du cartilage tessellé de la mâchoire supérieure. »

Comme l’hélicoptère n’avait pas de dents sur sa mâchoire supérieure, l’équipe suggère que le poisson prédateur aurait décomposé ses proies au corps mou, telles que les céphalopodes et les petits poissons, en les coupant à plusieurs reprises avec une seule rangée de dents dentelées. Quand il a fermé sa mâchoire inférieure fermée, le verticille des dents a été poussé vers l’arrière, « fournissant un mécanisme de tranchage efficace pour les dents dentelées en forme de lame et forçant la nourriture à l’arrière de la cavité buccale ».

Tapanila et ses collègues suggèrent que la mâchoire de l’hélicoptère aurait pu dépasser 50 cm de long, et que certains verticilles dentaires auraient eu quelque 150 dents. L’équipe dit également que la créature n’est pas un requin, comme d’autres l’ont supposé, mais une chimère (Holocéphale), qui est un groupe de poissons cartilagineux également appelés poissons-rats ou requins fantômes qui se sont ramifiés des requins il y a 400 millions d’années. « On a toujours supposé que l’hélicoptère était un requin, mais il est plus étroitement apparenté au poisson-rat, un holocéphale », explique Tapanila. « La principale chose qu’il a en commun avec les requins est la structure de ses dents, tout le reste est holocéphale. »

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