Robert L. Carroll

Paleontology, paleobiology

Il a reconnu et décrit le plus ancien des ancêtres connus de tous les reptiles, oiseaux et mammifères, et qui est aussi à l’origine des vertébrés terriens et de différents amphibies comme les grenouilles et les salamandres.

"N'importe quel étudiant au secondaire peut sortir et faire des découvertes de fossiles."

Robert Carroll était en train de se détendre, bien qu’un observateur aurait pu penser qu’il était en plein travail : il était recourbé au-dessus d’un microscope, en train d’attaquer un morceau de roche de bonne taille avec un petit pic appelé aiguille emmanchée — un outil de la taille d’un crayon et équipé d’une pointe acérée comme une aiguille attachée à l’une de des extrémités. La journée de Carroll, étudiant diplômé de l’université de Harvard en 1961, avait été occupée par des réunions, des conférences et des séminaires, mais il préférait plus que tout le travail exigeant et en même temps paisible qui consistait à exposer des os fossilisés. Il y travaillait pendant plusieurs heures à la fin de chaque journée, installé à un bureau du laboratoire de paléontologie, dans le bain de lumière du microscope. La pièce était chaude et sentait la vieille pierre et le vernis. Pour Carroll ces heures passées seul avec un caillou et une aiguille emmanchée était une sorte de méditation.

Il lui arrivait parfois d’écouter de la musique tout en préparant des fossiles, mais il ne pouvait pas se permettre de trop rêver et de se laisser distraire, car le travail était mentalement exigeant. Imaginez un dentiste nettoyant des dents : une brève saute d’attention pourrait entraîner le glissement d’un outil pointu et endommager une dent ou blesser une gencive ; et pour un paléontologue, cela signifiait le danger possible d'endommager un spécimen.

Tout en travaillant, Carroll pensait que chaque fossile était un trésor unique, une mine d’informations – si ça n’était pas le cas, cela ne vaudrait pas la peine de les préparer. Il essayait d’imaginer l’anatomie de l’animal qu’il tenait. À quoi ressemblait-il quand il était vivant il y a des millions d’années, comment faire l'association avec le fossile cassé qu'il tenait dans ses mains. Il se demandait où la surface de l’os continuait sous la roche qui l’entourait, à quel angle il devait diriger l aiguille afin de ne pas endommager la partie d’os qui était déjà visible, ou d’autres zones toujours recouvertes.

Le rocher sur lequel il travaillait provenait du Texas. Englobée par une enveloppe d’argile schisteuse foncée se trouvait le squelette d’un microsaure. Carroll éliminait méticuleusement la pierre environnante — la matrice — afin de mieux pouvoir identifier les os de la créature. Il essayait de s’imaginer si celle-ci était apparentée aux reptiles ou aux amphibies, la différence principale entre les deux espèces étant que les amphibies commencent leur vie dans l’eau. Il savait que le rocher était âgé d’au moins trois cent millions d’années, et que cet animal avait marché sur terre 100 millions d’années avant l’apparition des dinosaures. Après environ une semaine de travail méticuleux sur le rocher, Carroll fut en mesure de voir et de reconnaître un nombre de particularités anatomiques qui différenciait clairement cet animal d’un reptile.

Il travaillait sur ce fossile en guise de préparation à un voyage pour l'université McGill de Montréal, où il allait passer deux ans à étudier une collection de fossiles découverte au milieu des années 1800 à Joggins, en Nouvelle-Écosse, par Sir William Dawson, le premier scientifique canadien de réputation mondiale. La découverte de Joggins comprenait de nombreux groupes d’amphibies primitifs et Dawson pensait qu'ils incluaient les plus anciens reptiles connus, âgés de 315 millions d’années. Carroll souhaitait savoir si les idées de Dawson étaient justes ou non. “Avec l’information obtenue à partir du fossile texan, j'ai été capable de reconnaître les vrais reptiles de cette époque, qui sont en fait très similaires à certains lézards vivants” déclare Carroll. Il examina les fossiles de Joggins et identifia les reptiles parmi les nombreuses espèces représentées qui vivaient à cette époque. C’était très important, car les reptiles de Joggins ressemblaient énormément aux ancêtres de tous les animaux terrestres, y-compris aux lézards modernes, aux tortues, aux crocodiles, aux mammifères, et aux oiseaux ainsi qu’aux dinosaures éteints. Il finit par découvrir que les microsaures, dont le nom signifie littéralement « petit lézard », n’étaient absolument pas des lézards et ne leurs étaient pas non plus apparentés. Il s’agissait en fait d’amphibies primitifs mais très différents des amphibies vivants de nos jours. Comme toujours, Carroll essayait de répondre aux questions : D’où venons-nous ? Comment la vie a-t’elle évoluée ?

Il a étudié l’anatomie des amphibies et des reptiles du Paléozoïque et du Mésozoïque, des créatures qui vivaient entre 65 et 500 millions d’années, ainsi que les relations entre ces animaux ; il a aussi découvert et décrit des formes vivantes cruciales, qui ont entraîné par la suite entraîné la naissance des vertébrés — animaux avec une colonne vertébrale — sur la terre. Récemment, il a commencé à intégrer la paléontologie avec la génétique moderne et la biologie moléculaire développementale afin de mieux pouvoir comprendre comment cette évolution s’est produite.

Après avoir terminé ses études, Carroll commença à étudier les fossiles des plus anciens vertébrés, qui avaient passé la plupart ou toute leur vie sur la terre ferme, au contraire des premiers amphibies qui vivaient dans ou près de l’eau. Ce type de fossiles faisaient partie de la collection de fossiles découverte à Joggins : les ossements fossilisés de ces vertébrés terrestres primitifs se retrouvent dans les souches de lycopodes géants — arbres qui ressemblent à des fougères — plutôt que dans les rochers formés dans les ruisseaux, les mares ou les lacs, où on trouve la plupart des fossiles. Carroll a démontré que les crânes, les vertèbres et les membres de ces animaux étaient très similaires à ceux des lézards qui vivent encore de nos jours, et qu'ils pondaient probablement leurs œufs sur la terre ferme. Ils sont les ancêtres connus les plus anciens de tous les reptiles, oiseaux et mammifères modernes.

Avec d’autres biologistes, Carroll s’est aussi intéressé à la question suivante : pourquoi les poissons - qui finirent par donner naissance à tous les vertébrés terrestres – sont-ils venus sur la terre ferme. Les chercheurs se sont aperçus que la grande taille (plus d'un mètre de long) des amphibies primitifs et de leurs ancêtres poissons leur auraient permis d'utiliser la chaleur du soleil pour se réchauffer et conserver leur chaleur en prenant des bains de soleils sur les rives des océans primitifs. Une température corporelle plus élevée leur permettait d’être plus actifs, ce qui les rendait plus efficace pour capturer les poissons. Afin de monter sur la terre ferme puis de retourner dans l’eau, ils durent développer de plus grandes nageoires qui, au cours de plusieurs millions d’années, finirent par se développer et devenir des mains et de pieds, similaires à ceux des vertébrés qu’on allait rencontrer plus tard sur terre.

Carroll étudie maintenant l’histoire ancienne des grenouilles et des salamandres, et la façon dont ils ont évolués depuis l'époque où ils étaient de grands batraciens préhistoriques et maladroits. L’une des caractéristiques les plus importantes des amphibies, est la grande différence entre leurs larves aquatiques – les jeunes qui éclosent et vivent dans l’eau — et les adultes qui vivent sur terre. Carroll a examiné les larves fossilisées des anciens amphibies et a montré comment un groupe a évolué vers la salamandre en spécialisant la façon dont ils se nourrissaient dans l’eau et en retardant leur arrivée sur terre après la période de croissance. Un autre groupe d’amphibies avait un mode de développement très différent : il a développé la capacité de grandir très rapidement et de se transformer en adultes terrestres (comme dans le cas des grenouilles.)

Carroll est en train d’écrire un livre destiné au grand public, où il décrit les changements dans l'anatomie et le mode de vie de ces animaux pendant ces derniers 365 millions d’années. Il y explique aussi les lois de l’évolution, qui sont à l’origine de l’apparition des animaux terrestres y compris les amphibies, les reptiles, les mammifères et nous-mêmes.

Le jeune scientifique ...

Comme de nombreux enfants, quand Robert Carroll avait huit ans, il demanda à ses parents de lui offrir un véritable os de dinosaure. Il était peut être un peu plus sérieux que la plupart des enfants de son âge. « Je me rappelle pas leur avoir dit que je voulais un os de dinosaure, ou un million de dollars pour partir en expédition afin d’en trouver un. » Son père envoya une lettre au chef du département de paléontologie des vertébrés du Muséum Américain d’Histoire Naturelle à New York pour expliquer la passion de son fils et demander s'il n'était pas possible d'obtenir un os de dinosaure qui ne serait pas utilisé pour une exposition ou une recherche. Le père comme le fils furent très surpris quand le fémur droit (l’os de la cuisse) d’un Allosaure arriva par la poste quelques semaines plus tard. L’allosaure est un grand dinosaure carnivore, et ce spécimen particulier provenait de la formation de Morrison, à Moab dans l’Utah. Des années plus tard, il serait incorporé à une exposition dans un musée de l'Université de Michigan State, mais pour le jeune Carroll cet os fossilisé était un trésor qui marqua le début d’une recherche sur les origines de la vie sur Terre, qui allait durer toute sa vie.

Carroll était enfant unique et il grandit dans une ferme située près de Lansing, dans le Michigan. Quand Robert avait cinq ans son père rapporta à la maison de l’école où il était professeur une boîte de fossiles. « Je me rappelle avoir été intéressé tout de suite » dit Carroll, et à son tour il voulut immédiatement collectionner lui-même des fossiles. Il commença à en chercher sur les terres de la ferme, en suivant le cheval tandis que celui-ci labourait les terres. Il n’y avait pas beaucoup de fossiles mais le garçon en trouva quelques-uns. Sa mère l’emmenait souvent dans des gravières où il découvrit aussi quelques fossiles de plantes et d'invertébrés maritimes. Il exposait ses découvertes dans la grange familiale qu’il avait surnommée le « Musée d’Histoire Naturelle de Mason. » Pendant son adolescence, ses parents l’emmenèrent en voyage dans le Wyoming et le Dakota du Sud, toujours pour y rechercher des fossiles.

Après avoir fini ses études secondaires, Carroll alla à l’Université de Michigan State où il obtint son baccalauréat en géologie (BSc). Puis il étudia à Harvard, où il se consacra à la biologie et la paléontologie. Après une brève période à Londres, au British Museum, il s’installa à Montréal en 1964 et ne retourna plus vivre aux Etats-Unis. Depuis 1965, il est le curateur du département de paléontologie des vertébrés du Musée Redpath. Le musée Redpath est l’un des plus anciens du Canada; il fut ouvert en 1882 pour y exposer la collection de fossiles de Sir William Dawson.

Robert Carroll a été extrêmement productif dans son travail. Quand on lui demande comment il fait, il répond, « Je ne regarde jamais la télévision. Je suis toujours en train de lire des livres et des articles — même quand je fais la queue pour prendre de l’argent dans un distributeur ou lors de réunions à l’université. » Sa femme confirme : « Il a toujours le nez dans un bouquin. »

Lu Robert L. Carroll's réponse aux questions...La science