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Datation moléculaire des espèces : des dizaines de millions d’années d’erreur ?

La datation des événements qui ont façonné l'histoire du vivant n'est pas chose aisée. Plus il y a de fossiles, plus la calibration – étape essentielle de la datation – est fiable. Mais comme l'explique Hervé Sauquet à Futura-Sciences, quand ces paramètres varient, il est possible de se tromper de plusieurs dizaines de millions d'années...

Le genre Nothofagus contient 35 espèces et de nombreux fossiles disponibles. Un cas idéal pour la datation. Ici, N. antartica au premier plan et N. pumilio en arrière-plan. © Peter Wilf

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Difficile de dater un événement qui s’est déroulé il y a des millions d’années. Une équipe internationale de chercheurs, coordonnée par Hervé Sauquet de l’université Paris-Sud, a mis en évidence des faiblesses des méthodes de datation. Selon les données fossiles utilisées et les techniques d’analyse et de modélisation, ces chercheurs ont montré qu’on pouvait aboutir à des différences de datation allant jusqu’à 100 millions d’années !

Afin d'évaluer sur l'échelle des temps géologiques le moment où une espèce s'est distinguée d'une autre, deux étapes sont nécessaires. D'abord la datation moléculaire, qui repose sur l'horloge moléculaire. On peut ainsi savoir, en temps moléculaire (mesuré en nombre de mutations et non en années), depuis quand deux espèces ont divergé. En d'autres termes, cela permet de déterminer la quantité de modifications sur le génome de deux espèces depuis leur séparation. Mais il ne s’agit donc que d’une mesure relative (les données génétiques ne permettant pas de mesurer le temps absolu).

Cependant, la calibration (deuxième étape), réalisée à l’aide de données fossiles, permet d’obtenir la date absolue (l'âge) de cette divergence. Elle replace ainsi la datation moléculaire sur l'échelle temporelle. Et c’est cette calibration, qualifiée de « face obscure de la datation » par Hervé Sauquet, que les scientifiques ont testée.

« Un registre de fossile riche » pour une calibration fiable

« Nous avons choisi un groupe d’arbres tempérés [le genre Nothofagus] qui a laissé un registre de fossiles riche, bien connu et bien décrit, explique Hervé Sauquet. C’est une situation idéale parce qu’il est possible de calibrer à beaucoup d’endroits dans la phylogénie»

Feuille de Nothofagus gunnii, arbre originaire de Tasmanie. © Greg Jordan
Feuille de Nothofagus gunnii, arbre originaire de Tasmanie. © Greg Jordan

Avec un cas comme celui-ci, la calibration sera forcément facile et robuste. La datation qui en découlera sera donc à priori juste. « En utilisant tous les fossiles que nous avions à notre disposition, nous avons estimé que l’âge de ce groupe est compris entre 53,4 et 93,2 millions d’années. » Mais que se passe-t-il si les scientifiques n’ont pas ou que peu de fossiles du groupe qu’ils cherchent à dater ?

Pour le savoir, Hervé Sauquet et ses collègues ont réalisé différentes simulations en choisissant des fossiles en fonction de deux paramètres : la quantité de fossiles de Nothofagus à leur disposition et leur qualité, en l'occurrence le degré de certitude sur l’âge. Ils ont établi huit scénarios à partir desquels ils ont réalisé la calibration puis la datation du groupe.

Datation : des écarts d'estimation jusqu'à 100 millions d'années

Et les résultats, présentés dans Systematic Biology, sont surprenants. Entre la calibration la plus robuste qui fournit un âge moyen de 72,1 millions d’années pour les Nothofagus et la moins fiable, l'écart est de 45 millions d’années. Et entre les deux scénarios les plus extrêmes, la différence atteint 100 millions d’années !

« Ces scénarios sont tout à fait réels, ils sont publiés, constate le chercheur français. Celui qui donne la plus faible estimation a été appliqué dans des dizaines voire des centaines d’études parce qu’il n’y avait pas d’autres solutions possibles, pas assez de fossiles à disposition. »

De tels problèmes ne remettent pas en question la face du monde, mais la datation est notamment utilisée afin de « corréler sur une échelle géologique des éléments divers, comme la relation entre deux espèces, un plante et un insecte par exemple. Elle trouve également des applications en biogéographie ou permet d’étudier les réponses aux changements climatiques anciens ». Ainsi des différences de 100 millions d’années pourraient remettre en question quelques faits que l’on croyait admis.


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