Bouclier ombilical du rat épineux africain

Contrairement aux crocodiles, tortues, lézards, dinosaures et poissons, qui possèdent des plaques osseuses et des écailles, les mammifères ont depuis longtemps remplacé la carapace de leurs ancêtres par une couche isolante de poils.

On pense que les tatous, qui présentent une coquille défensive et succulente d’os qui se chevauchent, sont la seule anomalie vivante. Cependant, une nouvelle étude a été publiée dans la revue iScience Il est montré de manière inattendue que les souris épineuses africaines génèrent des structures similaires sous la peau de leur queue, qui ont été largement inconnues jusqu’à présent.

La découverte a été faite lors d’une tomodensitométrie de routine de spécimens de musée pour OpenVertebrate, une initiative visant à fournir des modèles 3D d’organismes vertébrés aux chercheurs, éducateurs et artistes.

« Je scannais un spécimen de souris du Yale Peabody Museum, et leurs queues semblaient anormalement sombres », a déclaré le co-auteur Edward Stanley, directeur du laboratoire d’imagerie numérique du Florida Museum of Natural History.

Supposons d’abord que la décoloration soit causée par un défaut introduit lors de la conservation de l’échantillon. Mais lorsqu’il a analysé les rayons X quelques jours plus tard, Stanley a remarqué une caractéristique indubitable qui lui était familière.

« Toute ma thèse s’est concentrée sur le développement de l’ostoderme chez les lézards. Une fois les analyses d’échantillons traitées, la queue était clairement couverte d’ostéodermes. »

Des rats épineux osseux ont été observés au moins une fois auparavant et ont été notés par le biologiste allemand Jochen Niethammer, qui a comparé leur architecture à la maçonnerie médiévale dans un article. Publié en 1975. Niethammer a correctement interprété les plaques comme un type d’os mais n’a jamais donné suite à ses observations initiales, et le groupe a été largement ignoré pendant des décennies, jusqu’à ce que les scientifiques découvrent une autre particularité apparemment sans rapport avec les souris épineuses.

une Étude de 2012 Ce rat épineux éprouvé peut régénérer complètement les tissus blessés sans laisser de cicatrices, une capacité courante chez les reptiles et invertébrés Mais il n’était pas connu auparavant chez les mammifères. Leur peau est également particulièrement fragile, se déchirant avec près du quart de la force nécessaire pour blesser la peau d’une souris ordinaire. Mais les souris épineuses peuvent guérir deux fois plus vite que leurs proches.

Les chercheurs, espérant trouver un modèle de régénération des tissus humains, ont entrepris de cartographier les voies génétiques qui confèrent aux souris épineuses leurs extraordinaires capacités de guérison. L’un de ces chercheurs, Malcolm Madden, avait un laboratoire dans le bâtiment en face du bureau de Stanley.

« Les souris épineuses peuvent régénérer la peau, les muscles, les nerfs, la moelle épinière et peut-être même le tissu cardiaque, nous gardons donc une colonie de ces créatures rares pour la recherche », a déclaré Madden, professeur de biologie à l’Université de Californie. Université de Floride L’auteur principal de l’étude.

Madden et ses collègues ont analysé le développement des ostéodermes des souris épineuses, confirmant qu’ils sont en fait similaires à ceux des tatous mais qu’ils ont très probablement évolué indépendamment. L’ostéoderme est également différente des écailles des pangolins ou des plumes des hérissons et des porcs-épics, qui sont composées de kératine, le même tissu dont sont faits les cheveux, la peau et les ongles.

Il existe quatre genres de souris épineuses, qui appartiennent toutes à la sous-famille des Deomyinae. Cependant, en dehors des similitudes dans ADN Et peut-être la forme de leurs dents, les scientifiques n’ont pas été en mesure de trouver une seule caractéristique qu’ils ont en commun classer C’est ce groupe qui le distingue des autres rongeurs.

Soupçonnant que leurs différences pourraient n’être que profondes, Stanley a examiné d’autres spécimens de musée des quatre races. Dans chacun d’eux, les queues épineuses des souris se sont avérées recouvertes par la même gaine osseuse. Les parents les plus proches de Deomyinae – les gerbilles – manquaient d’ostéodermes, ce qui signifie que le trait n’avait évolué qu’une seule fois, chez l’ancêtre des souris épineuses divergentes antérieures.

La présence omniprésente d’ostéodermes dans le groupe indique qu’ils remplissent une fonction protectrice importante. Mais quelle pourrait être cette fonction n’était pas immédiatement claire, étant donné une autre caractéristique curieuse des souris épineuses : leur queue est inhabituellement détachable. La perte de la queue est si courante chez certaines espèces de rats épineux qu’environ la moitié des individus d’un groupe donné en sont dépourvus à l’état sauvage.

« C’était un vrai casse-tête », a déclaré Stanley. Les rats épineux sont connus pour être capables d’enlever leur queue, ce qui signifie que la couche externe de la peau se décolle, laissant derrière eux des muscles et des os. Les individus mâchent souvent le reste de la queue lorsque cela se produit.

Malgré sa capacité à se régénérer, remuer la queue est une astuce que les rats épineux ne peuvent exécuter qu’une seule fois. Contrairement à certains lézards, ils ne peuvent pas faire repousser leur queue et toutes les parties de la queue ne se détachent pas facilement.

Pour savoir pourquoi les rongeurs qui semblent ambivalents à propos de garder leur queue ont du mal à les couvrir d’une armure, les auteurs se sont tournés vers un groupe de poissons gecko-tales de Madagascar. La plupart des geckos n’ont pas de peau osseuse, mais comme leur nom l’indique, les geckos en forme de poisson sont recouverts de fines plaques qui se chevauchent et, comme les souris épineuses, ont une peau incroyablement fragile qui s’écaille à la moindre provocation.

Selon Stanley, les ostéodermes des poissons gecko-tales et des souris épineuses ont probablement agi comme une sorte de mécanisme d’échappement.

« Si un prédateur mord sa queue, le bouclier peut empêcher les dents de s’enfoncer dans les tissus en dessous, qui ne se séparent pas », a-t-il déclaré. La peau extérieure et son complément de revêtement osseux se rétractent loin de la queue lorsqu’ils sont attaqués, permettant à la souris de s’échapper rapidement.

Référence : « Osteosteoclasts in the Spiny Mouse Mammal Acomys and the Independent Evolution of the Skin Shield » de Malcolm Madden, Trey Polvador, Aroud Polanco, W. Brad Barbazok et Edward Stanley, 24 mai 2023, disponible ici. iScience.
DOI : 10.1016/j.isci.2023.106779