Des travaux, dont les résultats sont publiés dans la revue Evolution du mois de novembre 2013, ont permis de décrire l'enchaînement évolutif qui a conduit les rats et les souris à acquérir un appareil masticatoire unique, clé de leur succès évolutif, en étudiant plusieurs centaines de spécimens actuels et fossiles.

Les rats et les souris font partie de la sous-famille de rongeurs appelée Murinae, apparue en Asie il y a 12 millions d'années, qui s'est répandue «dans tout 'l'Ancien Monde' (Eurasie, Afrique, Australie) en moins de 2 millions d'années, une vitesse remarquable». Leur succès évolutif est attesté par leurs 584 espèces actuelles, qui représentent «plus de 10 % de la diversité des mammifères actuels».

Une des raisons avancées pour expliquer leur capacité à s'adapter à des milieux très différents serait l'apparition d'un appareil masticatoire unique parmi les rongeurs, car la survenue de ce caractère coïncide avec «une importante phase de diversification au sein de cette sous-famille» et avec leur rapide expansion.

Pour mieux comprendre ce processus évolutif «plusieurs centaines de dents de rongeurs actuels ou disparus» ont été étudiés à l'aide du faisceau de rayons X du Synchrotron européen (ESRF) de Grenoble. Des méthodes, «issues de la cartographie pour analyser des modèles numériques 3D de la morphologie dentaire de ces espèces», ont été également appliquées. En outre, l'usure des dentures «a permis de reconstituer le sens de la mastication, de l'arrière vers l'avant ou oblique, de ces animaux». Deux moments évolutifs fondamentaux dans l'acquisition de cet appareil masticatoire sont alors apparus.

Tout d'abord, il y a environ 16 millions d'années, les ancêtres des Murinae sont passés d'un régime herbivore à un régime insectivore, «favorisé par l'acquisition de mouvements masticatoires peu communs parmi les mammifères, dirigés de l'arrière vers l'avant mais qui continuent d'imbriquer les dents opposées»: ces mouvements diminuent l'usure et préservent «des reliefs dentaires pointus, servant à percer le squelette externe des insectes».

Ensuite, «il y a douze millions d'années, les tous premiers Murinae retournent à un régime alimentaire herbivore tout en conservant leurs mouvements masticatoires», ce qui «leur permet également d'utiliser leurs deux mandibules simultanément durant la mastication». Au cours de ce changement de régime, leur appareil masticatoire se dotent «de trois rangées longitudinales de cuspides (i.e., de reliefs)» alors que «leurs ancêtres, ainsi que les autres rongeurs apparentés comme les hamsters et les gerbilles, n'en possèdent que deux, tout comme les humains».

Cette étude, qui retrace «les 'tâtonnements' de l'évolution aboutissant à une combinaison morphologique à l'origine de l'étonnant succès évolutif d'une famille animale», a fait appel à des méthodes d'analyse innovantes, qui devraient permettre d'étudier les changements de régimes alimentaires chez d'autres mammifères éteints. Elles pourraient, en particulier, se révéler fructueuses avec les primates, qui ont connu, avant l'apparition des hominidés, «plusieurs changements de régime alimentaire qui ont influé sur leur histoire évolutive postérieure».

Une étude, dont les résultats sont publiés dans la revue Nature, rapporte la réussite de l'injection de quelques électrons dans un conducteur sans que ceux-ci y apportent de perturbation, grâce «à la génération d'impulsions électriques à profil temporel 'lorentzien' ultra-court»: l'onde quantique électronique obtenue «se propage sans bruit et sans déformation comme le font certaines ondes solitaires optiques ou hydrodynamiques connues (solitons)».

A l’échelle du monde quantique, l’introduction d’une charge électrique supplémentaire dans un conducteur «rempli d’électrons» met toutes les autres charges en mouvement, «comme si une goutte tombant dans la mer provoquait de hautes vagues».

Or une proposition, «datant de près de vingt ans, du théoricien du MIT, Leonid Levitov», stipule que, si on applique une impulsion de courant particulière à un conducteur, celle-ci peut n’engendrer aucune 'vague' dans la 'mer' d’électrons que forme le conducteur : ces conditions sont réunies lorsque la charge électrique correspondante est «un multiple de celle de l’électron et son profil temporel une courbe de type lorentzienne».

C'est l’injection d'une telle impulsion dans un conducteur qui vient d'être réussie avec succès: elle ne dépassait pas «une durée de quelques dizaines de picosecondes, grâce à un générateur de signaux arbitraire toutes les 40 picosecondes (10-12s)».

Le 'contact ponctuel quantique' du nano-circuit, «destiné à contraindre la géométrie du conducteur (nanofil)», «est matérialisé par deux nano-électrodes perpendiculaires au passage des charges, séparées de trente nanomètres seulement». Il a été vérifié expérimentalement «que seules les excitations électroniques satisfaisant les critères de Leonid Levitov 'éteignent' le bruit, grâce à des mesures du bruit et de son extinction, qui constituent «une véritable prouesse» quand on sait que ce bruit «ne dépasse pas un femto-ampère (10-15Ampère)».

Par analogie avec les 'solitons' («des ondes 'solitaires' capables de se propager sur de très longues distances sans altération», ces excitations fondamentales «d’une nature nouvelle» ont été baptisées 'levitons' (contraction de Levitov et soliton). Ces lévitons, dont la génération «repose sur une propriété remarquable de modulation des ondes» auront certainement dans le futur des applications en physique et en information quantique.

Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Current Biology, a permis de découvrir que la marche de trois espèces de scarabée du genre Pachysoma s'apparente à un déplacement par bonds, alors que la quasi-totalité des insectes pratique une locomotion par 'trépied alterné'.

Les insectes, qui partagent la spécificité d’avoir six pattes, se déplacent habituellement sur le sol en pratiquant un mouvement alternatif: «les pattes avant et arrière du côté gauche et la patte du milieu du côté droit avancent en même temps, puis le triangle opposé prend le relais, et ainsi de suite». Ce schéma, qui ne nécessite pas de grands efforts de coordination, confère de la stabilité à l’animal, qui «repose toujours sur au moins trois pattes».

Or, après examen des sept espèces de scarabée du genre Pachysoma, que l’on trouve en Afrique du Sud et en Namibie, il s’est avéré que trois d’entre elles (Pachysoma endroeydi, P. hippocrates et P. glentoni.C) se déplacent la plupart du temps d'une manière bien spécifique: prenant appui successivement sur leurs deux pattes avant, puis sur leurs deux pattes du milieu, ils basculent «d’une paire sur l’autre par petits bonds successifs», laissant leurs deux pattes arrière traîner derrière eux.

Une hypothèse, avancée dans l'étude pour expliquer cette pratique, est que la démarche par trépieds alternés confère à l’insecte «une démarche chaloupée en le faisant osciller de droite et de gauche, ce qui pourrait nuire à sa capacité à s’orienter en observant la position des étoiles»: ainsi, en basculant d’avant en arrière, les espèces de scarabée se déplaçant par bonds pourraient se faciliter la tâche.

Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Plos Biology, révèle que l'activité de l'hippocampe peut éviter de céder à la tentation, car cet organe permet d'imaginer des situations futures de manière excessivement concrète.

Les problèmes d'arbitrage posés à un agent économique, qui doit choisir entre une récompenses modeste et immédiate et une autre plus importante et plus lointaine, entrent dans le cadre de la théorie mathématique de la décision.

Cependant, cette question intéresse également les neurobiologistes: ainsi des volontaires ont été observés «récemment au moyen d’IRM cérébrales», lors d'expériences au cours desquelles, ils devaient choisir un gain financier immédiat ou un autre plus important mais éloigné. La région dorso-latérale du cortex préfrontal, «une région qui joue un rôle dans la maîtrise du comportement», est alors apparue essentielle pour choisir sur le long terme.

Comme ces tests omettent d'introduire les paramètres des sens, qui interviennent à chaque instant dans les conflits intertemporels, il était utile de reproduire ces situations communes au laboratoire.

Sachant que «nous pouvons percevoir les récompenses immédiates par nos sens, alors que les récompenses futures ne sont représentées que dans notre imaginaire», des récompenses naturelles, telles que les aliments (par exemple, une bière tout de suite ou une bouteille de champagne dans une semaine), ont été proposées aux volontaires, qui «devaient choisir entre des récompenses immédiates présentées sous forme de photographies et des récompenses futures présentées sous forme de textes».

Il est alors apparu que «la capacité à sélectionner les récompenses futures était corrélée au degré d’activité de l’hippocampe».

Effectué «auprès de patients atteints de la maladie d'Alzheimer, qui entraîne des lésions de l’hippocampe», ce même test de choix a montré que ceux-ci «s’orientaient spécifiquement vers les récompenses immédiates car les récompenses futures leur demandaient un effort d’imagination».

Ceci est expliqué par le fait que l’hippocampe étant «nécessaire pour imaginer les situations futures avec une richesse de détails qui les rendent suffisamment attrayantes», les patients ayant des lésions de l’hippocampe «souffrent non seulement de déficits de mémoire, mais également d’une difficulté à imaginer des objectifs qui pourraient s’opposer à l’attrait des récompenses immédiates et motiver leurs actions sur le long terme».

Une étude, dont les résultats ont été publiés en ligne dans la revue PLOS One, signale que l’arbre évolutif réconstitué des xylocopes (Xylocopinae), une sous-famille d’abeilles ancienne et diversifiée, suggère que ces insectes se sont massivement éteints il y a 65 millions d’années, à l'époque où les dinosaures ont disparu.

Pour reconstruire l'arbre évolutif, des échantillons d’ADN ont été prélevés «sur 229 espèces actuelles appartenant aux quatre 'tribus' constituant cette sous-famille». Comme «les différences entre les fragments d’ADN permettent de reconstituer les suites de mutations génétiques qui ont abouti à la distribution actuelle, grâce à des analyses statistiques dites bayésiennes», il est possible d'estimer «le nombre de générations nécessaires et l’ancienneté des ancêtres communs successifs».

Il est ainsi apparu, en cohérence avec de précédentes estimations, que «l’origine de la sous-famille des Xylocopinae remonte à environ 100 millions d’années». De plus, «une stagnation du nombre d’espèces, qui a commencé avant et s’est terminée peu après l’extinction des dinosaures», a été détectée.

Bien que la sensibilité de la méthode ne soit pas suffisante pour trancher entre l'hypothèse d'une longue période «où apparition et disparition d’espèces s’annulent en continu», et l'hypothèse d'une «diversification intense suivie d’une brusque et massive extinction», l'étude privilégie la seconde hypothèse, compte tenu de l'existence d'autres données: par exemple, si l'on admet le principe d’une coévolution entre plantes et pollinisateurs, il n'est pas possible d'affirmer que les abeilles se soient peu diversifiées «pendant qu'explosait la diversité d’une famille de plantes à fleurs dont elles dépendaient».

Pour l'instant, du côté de la paléontologie, aucun élément supplémentaire ne peut être apporté aux conclusions de ce travail, car «aucun fossile d’abeille n’a été découvert pour la période entourant la disparition des dinosaures» et «seulement quelques fossiles pour les périodes plus anciennes, antérieures à 80 millions d’années» ont été identifiés.