Paléobiologie
La paléobiologie, étude de la vie des temps passés, permet de reconstituer l'histoire des êtres vivants. Cette histoire donne aussi des indices sur les mécanismes évolutifs en jeu dans l'évolution des espèces. La paléobiologie s'occupe plus particulièrement des restes fossiles des êtres vivants. La paléogénétique, science récente, s'intéresse au matériel génétique ayant survécu jusqu'à aujourd'hui[1].
C'est une discipline qui éclaire quant aux capacités d’adaptation des écosystèmes, quant aux risques de bascule écologique. Elle contribue à surmonter les limites des modèles fondés uniquement sur les observations contemporaines.
Apports de paléobiologie
[modifier | modifier le code]La paléobiologie fournit des données essentielles pour l'histoire du vivant et de l'évolution, et donc pour mieux envisager le futur ; elle permet de dessiner des références écologiques à long terme, en identifiant des métriques fonctionnelles, qui sont pour certaines indépendantes des espèces. L'étude du passé du Vivant révèle les résultats de nombreux « expériments naturels » de changements globaux, y compris climatiques.
Les fossiles issus de milieux favorables (lacs, vallées fluviales, abris rocheux, grottes) offrent une image fiable des communautés passées. Ils permettent notamment d’évaluer la variabilité naturelle des écosystèmes sur des millénaires.
Les approches analytiques (fondées soit sur les taxons soit sur des indicateurs fonctionnels) nous permettent aujourd'hui de comparer les conditions actuelles aux trajectoires écologiques anciennes, et d’anticiper les réponses futures.
Limitations
[modifier | modifier le code]La paléobiologie et la paléogénétique ont été longtemps très limitées par la dégradation du matériel biologique au cours du temps, d'autant que les informations issues des restes sont d'autant plus rares que l'être vivant concerné est ancien. De plus, certaines conditions sont plus propices que d'autres à la conservation du matériel biologique. Seuls les environnements très anoxiques ou très froids (menacés par le réchauffement climatique pour beaucoup d'entre eux) entravent la dégradation des restes.
Les restes vivants sont donc lacunaires et sont bien souvent insuffisants pour retracer l'histoire évolutive du vivant, toutefois, les progrès récents de la paléobiologie permettent d’accéder à des informations biologiques et génétiques de plus en plus fines grâce à l’analyse des microfossiles, des biomarqueurs moléculaires et de l’ADN ancien. L’extraction d’ADN de Néandertaliens et de Denisoviens, la reconstitution de génomes de mammouths laineux ou encore l’identification de pathogènes historiques comme Yersinia pestis dans des restes humains médiévaux illustrent la capacité croissante à reconstruire des lignées, des migrations et des adaptations.
De même, les isotopes stables, les protéines fossiles (paléoprotéomique) et les assemblages de pollens ou de diatomées permettent de mieux en mieux reconstituer les régimes alimentaires, les environnements passés et les réponses des écosystèmes aux crises climatiques.
Ces avancées offrent ainsi un cadre temporel beaucoup plus étendu pour comprendre l’évolution, la dynamique des populations et la résilience des écosystèmes au cours des millénaires.
Plus récemment, les progrès de l'IA appliqués à la paléobiologie et à la phylogénomique, permettent d’obtenir des informations biologiques et génétiques encore plus fines, par exemple via l’analyse automatisée de microfossiles, de biomarqueurs moléculaires et d'ADN ancien. L’apprentissage automatique va faciliter par exemple l’identification de pollens fossiles ou de dents de microvertébrés, la reconstruction de génomes éteints à partir de fragments très dégradés, ou encore la détection de signaux isotopiques révélant des changements climatiques rapides. L’IA peut aussi aider à modéliser la dynamique passée des espèces, des populations, des biome et de la biosphère et du climat, reconnaître des morphologies fossiles complexes dans des milliers d’images tomographiques, et — espère-t-on — prédire les réponses d’espèces disparues à des stress environnementaux[2],[3],[4],[5].
Ensemble, ces avancées devraient ouvrir une fenêtre temporelle très élargie sur le passé, avec une résolution inédite, pour comprendre l’évolution, les crises biologiques et la résilience des écosystèmes au cours des temps géologiques et mieux prévoir l'avenir.
La paléobiologie peut éclairer la biologie de la conservation et la prospective écologique
[modifier | modifier le code]Dans un monde rapidement changeant, mieux connaitre et comprendre le passé est important pour anticiper l'avenir est important.
En 2017, une revue d'études publiée par un groupe de 36 chercheurs internationaux a estimé, dans la Revue Science, que l'ampleur du changement global (crise climatique, crise de la biodiversité, anthropisation exponentielle du monde...) impose de dépasser les approches de conservation classiques (entrées sur la restauration d’états passés), pour privilégier une résilience écologique fonctionnelle (c'est-à-dire maintenant et restaurant les services écosystémiques fournis par le Vivant)[6].
Ils montrent qu'intégrer la paléobiologie dans les dynamiques de gestion et de gouvernance des ressources naturelles et dans l'aménagement du territoire permettrait de mieux identifier les capacités d’adaptation, les seuils de bascule et les temps nécessaires à la résilience, tout en apprenant à identifier les attributs fonctionnels qui se maintiennent sur des millénaires, indépendamment des espèces présentes[6]. Cela pourrait éclairer les arbitrages nécessaires entre biodiversité, services écosystémiques gestion, préservation et restauration de la naturalité, dans un monde dominé par des écosystèmes désormais largement « novels » (très anthropisés). Il estiment que réussir la conservation à long terme exige à la fois cette vision temporelle étendue et une action sur les causes profondes de la crise écologique (notamment la croissance démographique, la surconsommation de ressources pas, peu, difficilement, lentement, coûteusement ou non « renouvelables » qui ont conduit au dépassement des limites planétaires et au dérèglement climatique)[6].
Notes et références
[modifier | modifier le code]- ↑ Eva-Maria Geigt, « L'émergence de la paléogénétique », Biofutur, no 164, , p. 28-34 (ISSN 0294-3506)
- ↑ Liu, X., Jiang, S., Wu, R., Shu, W., Hou, J., Sun, Y., ... & Song, H. (2023). Automatic taxonomic identification based on the Fossil Image Dataset (> 415,000 images) and deep convolutional neural networks. Paleobiology, 49(1), 1-22.
- ↑ Martín-Perea, D. M., Courtenay, L. A., Domingo, M. S., & Morales, J. (2020). Application of artificially intelligent systems for the identification of discrete fossiliferous levels. PeerJ, 8, e8767
- ↑ Derkarabetian, S., Starrett, J., & Hedin, M. (2022). Using natural history to guide supervised machine learning for cryptic species delimitation with genetic data. Frontiers in Zoology, 19(1), 8.
- ↑ Yaqoob, M., Ishaq, M., Ansari, M. Y., Qaiser, Y., Hussain, R., Rabbani, H. S., ... & Seers, T. D. (2025). Advancing paleontology: a survey on deep learning methodologies in fossil image analysis. Artificial Intelligence Review, 58(3), 83.
- 1 2 3 (en) Anthony D. Barnosky, Elizabeth A. Hadly, Patrick Gonzalez et Jason Head, « Merging paleobiology with conservation biology to guide the future of terrestrial ecosystems », Science, vol. 355, no 6325, (ISSN 0036-8075 et 1095-9203, DOI 10.1126/science.aah4787, lire en ligne, consulté le )
Annexes
[modifier | modifier le code]Bibliographie
[modifier | modifier le code]Ouvrages généraux
[modifier | modifier le code]- Nicolas Théobald et Adrien Gama, Paléontologie : éléments de paléobiologie ([2e éd. revue et mise à jour]), Paris, Doin, Deren et Cie, , 584 p. (OCLC 489626848, SUDOC 002208865, lire en ligne).
Études particulières
[modifier | modifier le code]- (it) Luigi Capasso, I fuggiaschi di Ercolano. Paleobiologia delle vittime dell'eruzione vesuviana del 79 d. C. (coll. « Biblioteca archeologica », 33). Roma, L'Erma di Bretschneider, 2001,1104 p., 3028 ill. (ISBN 88-8265-141-X)
Revue spécialisée
[modifier | modifier le code]- Revue de paléobiologie, Muséum d'histoire naturelle de Genève.
