Des chercheurs ont proposé mardi l'examen le plus approfondi à ce jour de l'histoire des manchots depuis leurs origines, il y a plus de 60 millions d'années. Ils ont notamment identifié une série de gènes cruciaux dans les adaptations liées à la vision sous-marine, aux longues plongées, à la régulation de la température corporelle, au régime alimentaire et à la taille du corps.

Les chercheurs ont séquencé les génomes des 20 espèces et sous-espèces vivantes de manchots. Plus des trois quarts des espèces de manchots connues étant aujourd'hui éteintes, les chercheurs ont également inclus dans leur analyse 50 espèces fossiles à l'aide de données sur les squelettes.

Selon les chercheurs, les manchots ont évolué à partir d'un ancêtre commun partagé avec un groupe d'oiseaux de mer comprenant les albatros et les pétrels. Les manchots ont d'abord développé la capacité de plonger, comme les macareux, puis ont perdu la capacité de voler en s'adaptant à un monde aquatique, devenant d'excellents nageurs et plongeurs.

Le plus ancien manchot connu - datant d'il y a 61 millions d'années, soit environ 5 millions d'années après le phénomène d'extinction massive qui a condamné les dinosaures - s'appelle Waimanu manneringi, et vient de Nouvelle-Zélande.

"Pour moi, les manchots sont l'exemple parfait d'une transition évolutive majeure, comme l'évolution d'un mode de vie aquatique chez les baleines ou le vol chez les chauves-souris", a déclaré le paléontologue aviaire Daniel Ksepka du Bruce Museum de Greenwich, Connecticut, co-auteur de l'étude publiée dans la revue Nature Communications https://www.nature.com/articles/s41467-022-31508-9.

"Nous savons que les pingouins ont évolué à partir d'oiseaux volants, mais cela s'est produit il y a plus de 60 millions d'années et nous devons nous tourner vers les archives fossiles pour reconstituer où, quand et comment cela s'est produit. De plus, les pingouins sont des créatures ridiculement charmantes. Ils aiment, ils se battent, ils volent, et en raison de leur drôle de posture verticale, il est vraiment facile de les imaginer avoir toutes les mêmes motivations que les humains", a déclaré Ksepka.

L'étude a illustré comment les changements de température à l'échelle mondiale - oscillations entre périodes froides et chaudes - et les déplacements des principaux courants océaniques ont été des moteurs importants de l'évolution des manchots.

"Nous avons estimé comment les populations de chaque espèce de manchots ont fluctué au cours des 250 000 dernières années à partir des signatures laissées dans leur génome par les crashs et les booms de population", a déclaré Ksepka. "Le fartage et le déclin des calottes glaciaires ont eu un impact important sur les manchots, et les espèces vulnérables au recul de la glace de mer pourraient souffrir grandement du futur réchauffement climatique."

On a également constaté que les manchots présentaient les taux d'évolution les plus faibles jamais détectés chez les oiseaux.

Les manchots vivent principalement dans l'hémisphère sud, y compris des espèces comme le manchot Adélie le long des côtes de l'Antarctique. Le manchot des Galápagos est le seul à se trouver au nord de l'équateur.

Theresa Cole, chercheuse postdoctorale à l'Université de Copenhague et auteur principal de l'étude, a déclaré que la recherche a mis en évidence une variété de gènes probablement impliqués dans les adaptations physiologiques uniques des manchots.

Ils présentent des mutations génétiques qui déplacent leur vision vers l'extrémité bleue du spectre des couleurs. La lumière bleue pénètre plus profondément dans l'océan que la lumière à l'extrémité rouge du spectre, ce trait a donc contribué à affiner la vision pour une acuité sous-marine à faible luminosité.

Les gènes qui aident les oiseaux à détecter les goûts salés et aigres sont actifs chez les manchots. Mais les gènes qui aident à détecter les goûts amer, sucré et salé sont inactivés. Ces gènes ne sont peut-être plus nécessaires car les manchots cherchent leur nourriture dans des eaux froides et salées et avalent généralement des proies telles que des poissons, des crevettes et des calmars entiers.

Les pingouins présentent un aplatissement et un raidissement des os de leurs ailes et une réduction de leurs plumes de vol en de minuscules structures qui aident à transformer les ailes en nageoires. Ils ont également réduit les espaces d'air dans le squelette et augmenté l'épaisseur de la paroi osseuse pour accroître l'efficacité de la plongée, ainsi que la capacité à stocker plus d'oxygène dans leurs muscles pour les longues plongées.

Les manchots étaient autrefois beaucoup plus grands que les espèces actuelles. Une espèce, Kumimanu biceae, qui habitait la Nouvelle-Zélande il y a 55 à 60 millions d'années, mesurait environ 1,8 mètre (6 pieds). La plus grande espèce existante, le manchot empereur, mesure environ 1 mètre.