Une chauve-souris vieille de 50 millions d’années clarifie l’origine de l’écholocalisation

Les chauves-souris constituent l'un des ordres de mammifères les plus diversifiés et représentent un cinquième de tous les mammifères vivants aujourd'hui (>1 460 espèces). Elles sont les seules à utiliser le vol actif (battements d’ailes) et la plupart des espèces utilisent l'écholocalisation pour s'orienter dans l'obscurité et trouver de la nourriture, à l'exception d'une famille de chauves-souris frugivores de l'Ancien Monde (les ptéropodidés, ou mégachiroptères). Un vif débat persiste cependant quant à la date et aux modalités d'apparition de ces deux spécialisations extrêmes. Si même les plus anciennes formes fossiles étaient probablement capables de vol actif, deux principales hypothèses concurrentes existent concernant l'acquisition de l'écholocation laryngée : 1) des apparitions indépendantes dans deux des trois principaux groupes de chauves-souris actuels, ou 2) une seule apparition ancestrale à l'ancêtre commun des chauves-souris modernes suivie d’une perte caractérisant la famille des ptéropodidés. Un corpus de données morphologiques, génomiques, anatomiques, phylogénétiques, développementales, physiologiques et comportementales a été utilisé pour étayer les deux alternatives. La clé de la compréhension de leur histoire évolutive repose sur le registre fossile des chauves-souris mais c’est cependant l'un des plus pauvres de tous les ordres de mammifères, avec environ 80 % du registre estimé manquant.

Ce travail décrit des restes d’une nouvelle espèce de chauves-souris fossile, Vielasia sigei, extraits de dépôts karstiques datant de 50 millions d'années et provenant des phosphorites du Quercy (Occitanie, France). Vielasia sigei était une chauve-souris relativement petite (~19 g), mangeuse d'insectes, et pouvant voler de manière manœuvrable. De nouvelles analyses phylogénétiques placent cette nouvelle espèce en groupe frère de l’ensemble des chauves-souris modernes. Parmi les restes se trouve un crâne complet non déformé, le plus ancien connu à ce jour, et sa description élargit considérablement les données empiriques disponibles pour clarifier l’histoire évolutive de l'écholocalisation des chauves-souris. Les résultats indiquent que tous les attributs corrélés à l'écholocalisation et mesurables chez Vielasia sigei se situent dans la gamme observée chez les chauves-souris modernes capables d'écholocalisation laryngée. Nos calculs suggèrent que cette espèce aurait été capable d'écholocalisation par cris multi-harmoniques, avec une gamme de fréquences sonores estimée à ~30-56 kHz. L'ensemble des données et des résultats obtenus dans ce travail supporte l'hypothèse 2) selon laquelle l'ancêtre commun des chauves-souris modernes était capable d'écholocalisation avancée, qui aurait ensuite été perdue chez les ptéropodidés ; alternativement, si l'écholocation avancée a évolué indépendamment plusieurs fois chez les chauves-souris, elle aurait été également acquise au moins une fois en dehors du groupe couronne.

Les chauves-souris apparaissent pour la première fois dans le registre fossile juste après le maximum thermique du Paléocène/Éocène (PETM ; - 55,93 Ma). Jusqu'à présent, les espèces de l'Éocène inférieur avaient été retrouvées dans des paléo-dépôts fluvio-lacustres ou estuariens, ce qui suggérait qu'elles vivaient perchées dans des arbres des forêts paratropicales de l'Éocène. Vielasia sigei est la plus ancienne chauve-souris retrouvée dans un gisement cavernicole, et sa découverte démontre que certaines chauves-souris s'étaient en réalité déjà installées dans des grottes à l’Éocène inférieur. La transition vers des conditions sensiblement plus fraîches et moins stables à cette période pourrait avoir été un moteur évolutif important poussant certaines chauves-souris à se rassembler dans des grottes. Celles-ci leur auraient procuré un environnement thermiquement stable et une protection contre les prédateurs, en plus de possibilités d'accouplement accrues  et d’un meilleur transfert d'informations sociales entre les individus.