Dinosaur Shocker
Bien habillée avec un pantalon Capri bleu et un haut sans manches, ses longs cheveux coulant sur ses épaules nues, Mary Schweitzer est assise devant un microscope dans un laboratoire sombre, son visage éclairé seulement par un écran d’ordinateur lumineux montrant un réseau de vaisseaux fins et ramifiés. C’est ça, des vaisseaux sanguins. D’un dinosaure. « Ho-ho-ho, je suis excité-e-e-e-d », dit-elle en riant. « Je suis, comme, vraiment excitée. »
Après 68 millions d’années dans le sol, un Tyrannosaurus rex trouvé dans le Montana a été déterré, l’os de sa jambe a été brisé en morceaux et les fragments ont été dissous dans de l’acide dans le laboratoire de Schweitzer à l’Université d’État de Caroline du Nord à Raleigh. « Cool beans », dit-elle en regardant l’image sur l’écran.
C’était effectivement une grande nouvelle l’année dernière lorsque Schweitzer a annoncé qu’elle avait découvert des vaisseaux sanguins et des structures qui ressemblaient à des cellules entières à l’intérieur de cet os de T. rex – la première observation de ce genre. Cette découverte a stupéfié ses collègues, qui n’avaient jamais imaginé que même une trace de tissu encore mou de dinosaure pouvait survivre. Après tout, comme n’importe quel manuel scolaire vous le dira, lorsqu’un animal meurt, les tissus mous tels que les vaisseaux sanguins, les muscles et la peau se décomposent et disparaissent avec le temps, tandis que les tissus durs comme les os peuvent progressivement acquérir des minéraux de l’environnement et devenir des fossiles. Schweitzer, l’un des premiers scientifiques à utiliser les outils de la biologie cellulaire moderne pour étudier les dinosaures, a bouleversé les idées reçues en montrant que certains fossiles durs comme la roche, vieux de plusieurs dizaines de millions d’années, pouvaient contenir des restes de tissus mous cachés à l’intérieur. « La raison pour laquelle cela n’a pas été découvert auparavant est qu’aucun paléontologue sensé ne ferait ce que Mary a fait avec ses spécimens. Nous ne faisons pas tous ces efforts pour extraire ces choses du sol pour ensuite les détruire à l’acide », déclare le paléontologue des dinosaures Thomas Holtz Jr, de l’Université du Maryland. « C’est de la grande science ». Les observations pourraient apporter un nouvel éclairage sur l’évolution des dinosaures et sur le fonctionnement de leurs muscles et de leurs vaisseaux sanguins. Et les nouvelles découvertes pourraient aider à régler un débat de longue date sur la question de savoir si les dinosaures étaient à sang chaud, à sang froid ou les deux.
En attendant, les recherches de Schweitzer ont été détournées par les créationnistes « jeune terre », qui insistent sur le fait que les tissus mous des dinosaures ne pourraient pas survivre à des millions d’années. Ils prétendent que ses découvertes soutiennent leur croyance, fondée sur leur interprétation de la Genèse, selon laquelle la terre n’a que quelques milliers d’années. Bien sûr, il n’est pas inhabituel pour un paléontologue d’être en désaccord avec les créationnistes. Mais lorsque les créationnistes déforment les données de Mme Schweitzer, elle le prend personnellement : elle se décrit comme « une chrétienne complète et totale ». Sur une étagère de son bureau se trouve une plaque portant un verset de l’Ancien Testament : « Car je connais les plans que j’ai pour toi », déclare le Seigneur, « des plans pour te prospérer et non pour te nuire, des plans pour te donner de l’espoir et un avenir. »
Il se peut que l’approche peu orthodoxe de Schweitzer en matière de paléontologie soit liée à son parcours professionnel détourné. En grandissant à Helena, dans le Montana, elle a traversé une phase où, comme beaucoup d’enfants, elle était fascinée par les dinosaures. En fait, à l’âge de 5 ans, elle a annoncé qu’elle allait devenir paléontologue. Mais elle a d’abord obtenu un diplôme universitaire en troubles de la communication, s’est mariée, a eu trois enfants et a brièvement enseigné la biologie de rattrapage à des lycéens. En 1989, une douzaine d’années après avoir obtenu son diplôme universitaire, elle assiste à un cours à l’université d’État du Montana donné par le paléontologue Jack Horner, du Museum of the Rockies, aujourd’hui affilié à la Smithsonian Institution. Ces cours ont ravivé sa passion pour les dinosaures. Peu après, elle a réussi à obtenir un poste de bénévole dans le laboratoire de Horner et a commencé à préparer un doctorat en paléontologie.
Au départ, elle pensait étudier comment la structure microscopique des os de dinosaures diffère selon le poids de l’animal. Mais vint l’incident des taches rouges.
En 1991, Schweitzer essayait d’étudier de fines tranches d’os d’un T. rex vieux de 65 millions d’années. Elle avait du mal à faire adhérer les tranches à une lame de verre, elle a donc demandé l’aide d’une biologiste moléculaire de l’université. La biologiste, Gayle Callis, a apporté par hasard les lames à une conférence vétérinaire, où elle a exposé les échantillons anciens pour que d’autres puissent les examiner. L’un des vétérinaires s’est approché de Mme Callis et lui a dit : « Savez-vous que vous avez des globules rouges dans cet os ? ». Bien sûr, au microscope, il est apparu que l’os était rempli de disques rouges. Plus tard, Schweitzer se souvient : « Je l’ai regardé, je l’ai regardé et je me suis dit que ce n’était pas possible. Les globules rouges ne se conservent pas. »
Schweitzer a montré la lame à Horner. « Quand elle a trouvé pour la première fois les structures ressemblant à des globules rouges, j’ai dit : « Oui, c’est à ça qu’elles ressemblent », se souvient son mentor. Il pensait qu’il était possible qu’il s’agisse de globules rouges, mais il lui a donné quelques conseils : « Ce qu’elle a trouvé à la place, c’est une preuve d’hème dans les os – un soutien supplémentaire à l’idée qu’il s’agissait de globules rouges. L’hème est une partie de l’hémoglobine, la protéine qui transporte l’oxygène dans le sang et donne leur couleur aux globules rouges. « Cela m’a rendu très curieuse quant à la conservation exceptionnelle », dit-elle. Si des particules de ce seul dinosaure ont pu rester en place pendant 65 millions d’années, peut-être que les manuels scolaires se sont trompés sur la fossilisation.
Schweitzer a tendance à s’autodévaloriser, affirmant être nulle en informatique, en travail de laboratoire et en conversation avec des inconnus. Mais ses collègues l’admirent, disant qu’elle est déterminée et travailleuse et qu’elle a maîtrisé un certain nombre de techniques de laboratoire complexes qui dépassent les compétences de la plupart des paléontologues. Et poser des questions inhabituelles demande beaucoup de culot. « Si vous lui indiquez une direction et que vous lui dites de ne pas aller par là, elle est du genre à vous demander pourquoi, et elle va le tester elle-même », explique Gregory Erickson, paléobiologiste à la Florida State University. Mme Schweitzer prend des risques, affirme Karen Chin, paléontologue à l’université du Colorado. « Il peut s’agir d’un projet de recherche très lucratif ou d’un projet de recherche sans intérêt ».
En 2000, Bob Harmon, chef d’équipe sur le terrain du Museum of the Rockies, déjeunait dans un canyon isolé du Montana lorsqu’il a levé les yeux et vu un os dépasser d’une paroi rocheuse. Cet os s’est avéré être une partie de ce qui pourrait être le T. rex le mieux préservé au monde. Au cours des trois étés suivants, des ouvriers ont travaillé sur le dinosaure, le retirant progressivement de la falaise. Ils l’ont appelé B. rex en l’honneur de Harmon et l’ont surnommé Bob. En 2001, ils ont enveloppé une section du dinosaure et la terre environnante dans du plâtre pour le protéger. L’ensemble pesait plus de 2 000 livres, ce qui dépassait de peu la capacité de leur hélicoptère, et ils l’ont donc divisé en deux. L’un des os de la jambe de B. rex était brisé en deux gros morceaux et plusieurs fragments – juste ce dont Schweitzer avait besoin pour ses explorations à micro-échelle.
Il s’est avéré que Bob avait été mal nommé. « C’est une fille et elle est enceinte », se souvient Schweitzer en disant à son technicien de laboratoire quand elle a regardé les fragments. Sur la surface intérieure creuse du fémur, Schweitzer avait trouvé des fragments d’os qui donnaient une quantité surprenante d’informations sur le dinosaure qui les avait fabriqués. Les os peuvent sembler aussi stables que la pierre, mais ils sont en fait en constante évolution. Les femmes enceintes utilisent le calcium de leurs os pour construire le squelette du fœtus en développement. Avant de commencer à pondre des œufs, les oiseaux femelles forment une structure riche en calcium appelée os médullaire à l’intérieur de leurs pattes et d’autres os ; elles y puisent pendant la saison de reproduction pour fabriquer les coquilles d’œufs. Schweitzer avait étudié les oiseaux, elle connaissait donc l’os médullaire, et c’est ce qu’elle pensait voir dans ce spécimen de T. rex.
La plupart des paléontologues s’accordent aujourd’hui à dire que les oiseaux sont les plus proches parents vivants des dinosaures. En fait, ils disent que les oiseaux sont des dinosaures – des petits dinosaures à plumes colorés, incroyablement diversifiés et mignons. Le théropode des forêts jurassiques vit dans le chardonneret qui visite la mangeoire du jardin, dans les toucans des tropiques et dans les autruches qui parcourent la savane africaine.
Pour comprendre son os de dinosaure, Mme Schweitzer s’est tournée vers deux des oiseaux vivants les plus primitifs : les autruches et les émeus. Au cours de l’été 2004, elle a demandé à plusieurs éleveurs d’autruches des os de femelles. Un éleveur a appelé, des mois plus tard. « Vous avez toujours besoin de cette autruche femelle ? » L’oiseau mort était resté plusieurs jours dans le godet de la pelleteuse du fermier, sous la chaleur de la Caroline du Nord. Schweitzer et deux collègues ont prélevé une patte sur la carcasse odorante et l’ont ramenée à Raleigh.
Pour autant que l’on puisse dire, Schweitzer avait raison : Bob le dinosaure avait vraiment une réserve d’os médullaire à sa mort. Un article publié dans Science en juin dernier présente des images au microscope d’os médullaire d’autruche et d’émeu côte à côte avec des os de dinosaure, montrant des caractéristiques presque identiques.
Au cours de tests supplémentaires sur un fragment d’os de B. rex, Schweitzer a demandé à sa technicienne de laboratoire, Jennifer Wittmeyer, de le mettre dans un acide faible, qui dissout lentement les os, y compris les os fossilisés – mais pas les tissus mous. Un vendredi soir de janvier 2004, Jennifer Wittmeyer était au laboratoire comme d’habitude. Elle a sorti un fragment de fossile qui avait séjourné dans l’acide pendant trois jours et l’a placé sous le microscope pour prendre une photo. « Le fossile était tellement courbé que je n’arrivais pas à le mettre au point », se souvient Mme Wittmeyer. Elle a utilisé des pinces pour l’aplatir. « Ma pince s’est enfoncée dedans, a fait une petite entaille et elle s’est recourbée. Je me disais : « Arrête ! » Finalement, malgré son irritation, elle a réalisé ce qu’elle avait : un fragment de tissu mou de dinosaure laissé sur place après la dissolution de l’os minéral qui l’entourait. Tout à coup, Schweitzer et Wittmeyer avaient affaire à quelque chose que personne d’autre n’avait jamais vu. Pendant quelques semaines, dit Wittmeyer, c’était comme Noël tous les jours.
Dans le laboratoire, Wittmeyer sort maintenant un plat avec six compartiments, chacun contenant une petite tache brune de tissu dans un liquide clair, et le place sous la lentille du microscope. À l’intérieur de chaque spécimen se trouve un fin réseau de vaisseaux ramifiés presque transparents – le tissu d’une femelle Tyrannosaurus rex qui se promenait dans les forêts il y a 68 millions d’années, se préparant à pondre des œufs. De près, les vaisseaux sanguins de ce T. rex et de ses cousins autruches se ressemblent remarquablement. À l’intérieur des vaisseaux du dinosaure se trouvent des choses que Schweitzer appelle diplomatiquement « microstructures rondes » dans l’article du journal, par excès de prudence scientifique, mais elles sont rouges et rondes, et elle et d’autres scientifiques soupçonnent qu’il s’agit de globules rouges.
Bien sûr, ce que tout le monde veut savoir, c’est si l’ADN pourrait se cacher dans ce tissu. Wittmeyer, fort de son expérience avec la presse depuis la découverte, appelle cela « l’horrible question » – à savoir si les travaux de Schweitzer ouvrent la voie à une version réelle du Jurassic Park de la science-fiction, où les dinosaures étaient régénérés à partir d’ADN conservé dans l’ambre. Mais l’ADN, qui porte le code génétique d’un animal, est une molécule très fragile. Il est aussi ridiculement difficile à étudier, car il est très facilement contaminé par du matériel biologique moderne, comme des microbes ou des cellules de peau, lorsqu’il est enterré ou après avoir été déterré. Au lieu de cela, Mme Schweitzer a analysé ses échantillons de tissus de dinosaures pour y rechercher des protéines, qui sont un peu plus résistantes et se distinguent plus facilement des contaminants. Plus précisément, elle a recherché du collagène, de l’élastine et de l’hémoglobine. Le collagène constitue une grande partie des échafaudages osseux, l’élastine s’enroule autour des vaisseaux sanguins et l’hémoglobine transporte l’oxygène à l’intérieur des globules rouges.
Parce que la composition chimique des protéines change au cours de l’évolution, les scientifiques peuvent étudier les séquences de protéines pour en savoir plus sur l’évolution des dinosaures. Et comme les protéines font tout le travail dans le corps, leur étude pourrait un jour aider les scientifiques à comprendre la physiologie des dinosaures – comment fonctionnaient leurs muscles et leurs vaisseaux sanguins, par exemple.
Les protéines sont beaucoup trop minuscules pour être repérées au microscope. Pour les rechercher, Schweitzer utilise des anticorps, des molécules du système immunitaire qui reconnaissent et se lient à des sections spécifiques des protéines. Schweitzer et Wittmeyer ont utilisé des anticorps contre le collagène de poulet, l’élastine de vache et l’hémoglobine d’autruche pour rechercher des molécules similaires dans les tissus des dinosaures. Lors d’une conférence de paléontologie en octobre 2005, Schweitzer a présenté des preuves préliminaires qu’elle a détecté de véritables protéines de dinosaures dans ses spécimens.
D’autres découvertes au cours de l’année écoulée ont montré que la découverte de tissus mous chez B. rex n’était pas un coup de chance. Schweitzer et Wittmeyer ont maintenant trouvé des vaisseaux sanguins probables, des cellules de construction osseuse et du tissu conjonctif dans un autre T. rex, dans un théropode d’Argentine et dans un fossile de mammouth laineux vieux de 300 000 ans. Les travaux de Schweitzer « nous montrent que nous ne comprenons vraiment pas la décomposition », dit Holtz. « Il y a beaucoup de choses vraiment fondamentales dans la nature sur lesquelles les gens ne font que des hypothèses. »
Les créationnistes de la jeune terre considèrent également le travail de Schweitzer comme révolutionnaire, mais d’une manière totalement différente. Ils ont d’abord saisi le travail de Schweitzer après qu’elle ait écrit un article pour le magazine de vulgarisation scientifique Earth en 1997 au sujet de possibles globules rouges dans ses spécimens de dinosaures. Le magazine Creation a affirmé que les recherches de Mme Schweitzer constituaient « un témoignage puissant contre l’idée que les dinosaures vivaient il y a des millions d’années. Cela en dit long sur le récit biblique d’une création récente. »
Cela rend Schweitzer fou. Les géologues ont établi que la formation de Hell Creek, où le B. rex a été trouvé, est âgée de 68 millions d’années, et que les ossements qui y sont enterrés le sont aussi. Elle est horrifiée que certains chrétiens l’accusent de cacher la véritable signification de ses données. « Ils vous traitent vraiment mal », dit-elle. « Ils déforment vos mots et ils manipulent vos données ». Pour elle, la science et la religion représentent deux façons différentes de voir le monde ; invoquer la main de Dieu pour expliquer les phénomènes naturels enfreint les règles de la science. Après tout, dit-elle, ce que Dieu demande, c’est de la foi, pas des preuves. « Si vous disposez de toutes ces preuves et de tous ces éléments qui prouvent que Dieu existe, vous n’avez pas besoin de foi. Je pense qu’il a fait en sorte que nous ne soyons jamais en mesure de prouver son existence. Et je pense que c’est vraiment cool. »
Par définition, il y a beaucoup de choses que les scientifiques ne savent pas, parce que le but de la science est d’explorer l’inconnu. En précisant que les scientifiques n’ont pas tout expliqué, Schweitzer laisse la place à d’autres explications. « Je pense qu’il est toujours sage de laisser certaines portes ouvertes », dit-elle.
Mais l’intérêt de Mme Schweitzer pour la conservation à long terme des molécules et des cellules a une dimension extra-terrestre : elle collabore avec des scientifiques de la NASA à la recherche de preuves d’une éventuelle vie passée sur Mars, Titan, la lune de Saturne, et d’autres corps célestes. (Les scientifiques ont annoncé ce printemps, par exemple, qu’Encelade, la petite lune de Saturne, semble contenir de l’eau liquide, une condition préalable probable à la vie.)
L’astrobiologie est l’une des branches les plus farfelues de la biologie, traitant de la vie qui pourrait ou non exister et qui pourrait ou non prendre une forme reconnaissable. « Presque tous ceux qui travaillent sur des projets de la NASA sont aux anges lorsqu’ils travaillent sur des questions d’astrobiologie », explique Mme Schweitzer. Ses recherches à la NASA consistent à utiliser des anticorps pour rechercher des signes de vie dans des endroits inattendus. « Pour moi, c’est un moyen d’arriver à mes fins. Je veux vraiment en savoir plus sur mes dinosaures ».
À cette fin, Schweitzer, avec Wittmeyer, passe des heures devant des microscopes dans des salles obscures. Pour cette Montanaise de quatrième génération, même la région de Raleigh, relativement tranquille, est une grande ville. Elle se souvient avec nostalgie de la recherche de sites à cheval dans le Montana. « La paléontologie au microscope n’est pas si amusante », dit-elle. « Je préférerais de loin être en train de faire de la randonnée. »
« Mes globes oculaires sont absolument brûlés », dit Mme Schweitzer après des heures passées à regarder dans les oculaires du microscope des vaisseaux et des taches lumineuses. On pourrait appeler cela le prix à payer pour ne pas être typique.