Paleogene rodents from Peruvian Amazonia : anatomy, systematics, phylogeny, and paleobiogeography

Les rongeurs caviomorphes constituent l’un des groupes de mammifères placentaires les plus diversifiés d’Amérique du Sud. Malgré la grande diversité actuelle et néogène du groupe, les premières phases de l’histoire évolutive des caviomorphes n’étaient documentées que par quelques localités à l’échelle de tout le continent sud-américain. Les recherches paléontologiques récentes menées en Amazonie péruvienne ont permis la découverte de 18 localités éocènes et oligocènes, livrant de nombreux restes dentaires de caviomorphes inédits. L’étude de ces fossiles a conduit à la description et à la comparaison de 52 taxons distincts, dont 11 nouveaux genres et 17 nouvelles espèces. Ce travail révèle une riche diversité alpha-taxonomique des caviomorphes en Amazonie péruvienne à la fin de l’Éocène moyen, mais surtout à l’Oligocène inférieur et à l’Oligocène supérieur, trois fenêtres temporelles jusqu’alors très peu documentées dans les régions de basses latitudes du continent sud-américain. Les localités étudiées de la fin de l’Éocène moyen livrent les plus anciens caviomorphes connus à ce jour. Dans ces localités, la faible diversité taxinomique, associée à une faible disparité morphologique, incluant des taxons caractérisés par des traits dentaires plésiomorphes, rappelant les formes hystricognathes sub-contemporaines de l’Ancien Monde. Cela suggère un intervalle de temps court entre l’arrivée en Amérique du Sud des hystricognathes pionniers et l’émergence des espèces étudiées. Les assemblages de caviomorphes des localités plus récentes montrent une disparité plus importante et livrent des représentants des éréthizontoïdes, octodontoïdes et chinchilloïdes. L’analyse approfondie du matériel d’étude et sa comparaison avec des spécimens provenant d’autres gisements sud-américains ont permis une meilleure compréhension de l’homologie et de l’évolution des structures dentaires chez les caviomorphes. Une analyse cladistique de grande ampleur, incluant un grand nombre de familles des quatre super-familles (i.e., Cavioidea, Erethizontoidea, Chinchilloidea et Octodontoidea) a été réalisée. Elle a permis pour la première fois la reconnaissance de groupes basaux des caviomorphes. Les régions de basses latitudes du continent sud-américain paraissent être le centre d’origine des caviomorphes et le lieu d’une première diversification basale du groupe à la fin de l’Éocène moyen. Les quatre super-familles émergeraient au cours de l’Éocène supérieur–Oligocène inférieur, illustrant ainsi une deuxième radiation majeure du groupe au cours du Paléogène. Durant cette période, les caviomorphes se seraient dispersés aux moyennes et hautes latitudes. L’origine géographique des super-familles reste quelque peu ambiguë, excepté pour les chinchilloïdes qui émergeraient dans les régions de basses latitudes. Nos résultats mettent également en évidence l’existence d’une troisième radiation autour de la limite Oligocène–Miocène. Cette troisième phase correspondrait à la diversification des chinchilloïdes, octodontoïdes, et éréthizontinés basaux et à l’émergence du groupe couronne des caviidés, des octodontoïdes et très probablement des chinchilloïdes. Ces trois événements de diversifications majeures au cours du Paléogène sont concomitants avec des évènements climatiques globaux et des périodes intenses de surrection andine.Caviomorph rodents represent one of the most successful groups of placental mammals from South America. Despite their high modern and Neogene diversity, their early evolutionary history has long remained obscure. Recent paleontological investigations in Peruvian Amazonia allowed for the discovery of 18 Eocene and Oligocene localities yielding many new fossils of caviomorphs (mainly isolated teeth). Fifty-two taxa, including 11 new genera and 17 new species, are described here. This study reveals a rich alpha-taxonomic diversity of caviomorphs in Peruvian Amazonia during the late Middle Eocene, Early Oligocene and Late Oligocene. These three periods were until now poorly documented in the low-latitudes of South America. The late Middle Eocene localities yield the earliest representatives of the group. In these localities, the low taxonomical diversity, associated with a low morphological disparity including taxa that harbor very primitive dental features, reminiscent to those observed in coeval Old World hystricognaths, suggest that a short time range of caviomorph evolutionary history had undergone in South America prior the emergence of these rodents. The most recent caviomorph assemblages show a higher disparity and yield representatives of erethizontoids, octodontoids and chinchilloids. The exhaustive analysis of the material and its comparison with specimens from other South American localities further our understanding regarding the homology and the evolution of dentary structures in caviomorphs. A cladistic assessment with a comprehensive taxonomic sampling including most families of the four superfamilies (i.e., Cavioidea, Erethizontoidea, Chinchilloidea, and Octodontoidea) was undertaken. For the first time, several stem Caviomorpha were recognized. Low latitudes of South America are thus viewed as the cradle and the first diversity hotspot of early caviomorphs. A second radiation would have occurred during the Late Eocene–Early Oligocene and would correspond to the emergence of the four superfamilies. At this time, caviomorphs would disperse towards the middle and high latitudes. The geographic origin of modern superfamilies remains somewhat ambiguous, except for chinchilloids which would emerge in low-latitude regions. A third radiation would have also occurred, around the Oligocene–Miocene transition, corresponding to the more recent diversification of stem Chinchilloidea, Octodontoidea, Erethizontoidea and the emergence of crown Erethizontinae, Caviidae, Octodontoidea, and probably Chinchilloidea. It is noteworthy that these three Paleogene diversification phases were contemporaneous with global climatic events and intense Andean uplift events