Cet article a été initialement publié sur The Conversation.
Il ressemblait davantage au ver sur l’hameçon d’un pêcheur à la ligne qu’à un poisson vivant que nous pourrions reconnaître aujourd’hui, mais il remporte tout de même le record du plus ancien poisson connu à ce jour.
Les premiers poissons fossiles sont connus à partir de restes fossiles maigres et souvent ambigus, et la recherche publiée aujourd’hui dans Nature nous donne la première image claire de ce à quoi ressemblaient vraiment ces premiers poissons.
Le poisson Metaspriggina walcotti, vieux de 518 millions d’années, mesurait environ 2 pouces, portait une paire de grands yeux saillants et de petites capsules nasales jumelées. Il respirait par sept paires de branchies externes. Il possédait une tige robuste soutenant sa colonne vertébrale (notochorde) permettant à de fortes bandes musculaires en forme de W de se développer le long de tout son corps.
Sa capacité à nager rapidement a sans doute été un facteur clé de son succès alors qu’il vivait dans des mers précaires peuplées d’énormes prédateurs tels que les Anomalocaris.
Metaspriggina a été découvert et nommé pour la première fois en 1993 car on pensait alors qu’il était apparenté à Spriggina de la faune édiacarienne d’Australie, datée de 560 millions d’années.
Les nouveaux fossiles présentent des caractéristiques rares de tissus mous, comme des impressions colorées du cœur, du foie, de l’intestin et des vaisseaux circulatoires. Les fossiles proviennent des célèbres sites des schistes de Burgess en Colombie-Britannique, au Canada, et ont été décrits par Simon Conway Morris de l’Université de Cambridge et Jean-Bernard Carondu Musée royal de l’Ontario sur la base de plus de 100 nouveaux exemples.
Sur l’origine des poissons
L’origine des poissons a longtemps été entourée de mystère en raison de la mauvaise conservation des fossiles dépourvus de squelette osseux dur. D’autres créatures ressemblant à des poissons, comme le Myllokungmingia du même âge trouvé dans le sud de la Chine, font l’objet de doutes quant à leur nature vertébrée.
Mais les nouvelles découvertes dissipent le doute car elles présentent clairement des caractéristiques que l’on ne trouve que chez les vrais vertébrés. Cette créature est donc hautement significative en ce qu’elle constitue la première étape de la longue ligne d’évolution des vertébrés menant finalement à nous, les humains.
La toute première étape de cette séquence est représentée par les chordés, ou créatures dotées d’une notocorde soutenant leur corps. Il s’agit notamment des ascidies(ascidies) dont les larves ont une forme de têtard et nagent activement avant de s’installer dans une vie sédentaire, et des lancettes comme Branchiostoma qui sont presque comme des poissons sans nageoires à bien des égards.
Avoir une tête dans la vie
Les vrais vertébrés ont pour la plupart des vertèbres et ceux qui ont une tête bien développée sont appelés craniates. Le premier vrai vertébré comme Metaspringgina était peut-être dépourvu de vertèbres osseuses, mais il compensait en ayant une tête bien formée avec des yeux jumelés et des sacs nasaux.
Plus significativement, il avait sept paires d’arcs branchiaux bien développés qui étaient externes comme chez les poissons à mâchoires, et non positionnés à l’intérieur comme chez les formes modernes sans mâchoires comme les lamproies et les myxines. On laisse entendre que Metaspriggina avait même des barres branchiales avant bien formées qui présupposent l’origine des mâchoires.
J’ai demandé à Simon Conway-Morris pourquoi cette nouvelle découverte lui semblait particulièrement importante et il m’a répondu :
Ayant travaillé sur des chordés de plusieurs sites cambriens, notamment sur Pikaia avec Jean-Bernard Caron, je pense qu’à bien des égards, cette découverte est la plus excitante car elle comble une lacune vraiment importante dans notre connaissance de l’évolution des premiers chordés.
Pikaia, une autre créature ressemblant à un poisson provenant des schistes de Burgess, a longtemps été considéré comme le plus ancien ancêtre des premiers poissons, comme l’a évoqué feu Stephen Jay Gould dans son livre Wonderful Life. Les travaux récents de Conway-Morris l’ont remplacé comme un des premiers poissons. Au lieu de cela, Pikaia est maintenant considéré comme un protochordé, une bête située un cran plus bas sur l’échelle de l’évolution que les vrais poissons et plus proche des lancettes modernes.
Les os de la contestation
L’étape significative suivante dans l’évolution des poissons est le développement des os. L’os s’est d’abord formé dans le derme ou la peau et les plaques sont connues sous le nom d’os dermique.
Le premier poisson à être préservé avec un squelette d’os dermique vivait il y a environ 480 millions d’années. Arandaspis mesurait environ 20 cm de long et nageait dans la mer Larapintine, peu profonde, qui couvrait alors toute la largeur de l’Australie. Si Metaspriggina avait des plaques d’os enveloppant sa tête et la région du tronc, il ressemblerait étrangement à Arandaspis.
Solving the Mysteries of Life
La raison d’étudier de tels fossiles est de reconstituer les étapes menant à l’assemblage du plan corporel des vertébrés supérieurs. Le plus grand mystère que nous essayons de résoudre est de savoir exactement comment et quand les premiers poissons à mâchoires ont évolué à partir de ces anciennes formes osseuses sans mâchoires. Les plus anciens poissons à mâchoires comprennent les placodermes cuirassés et les poissons épineux ressemblant à des requins.
Une nouvelle pièce du puzzle a été mise en lumière en 2012 lorsque de minuscules écailles de poisson (1 à 2 mm) qui ressemblent à celles des requins modernes ont été découvertes dans les mêmes couches géologiques où Arandaspis a été trouvé dans le centre de l’Australie. Nommées Tantalepis (qui signifie « écailles alléchantes »), elles suggèrent que des poissons à mâchoires avancées vivaient dans la mer Larapintine, vieille de 480 millions d’années.
Si cette hypothèse peut être confirmée par la découverte de restes plus complets, cela repousserait l’origine des vertébrés à mâchoires de 50 millions d’années supplémentaires et, de manière significative, situerait l’événement dans la partie orientale du supercontinent Gondwana.
Travail sur le terrain
J’ai eu une visite assez spectaculaire du site fossilifère d’Arandaspis en 1993. Après avoir parcouru la Gunbarrel Highway depuis Perth pendant trois jours, puis fait du bush bashing jusqu’à la localité isolée, nous avons installé notre camp puis commencé à collecter des fossiles avec enthousiasme.
Soudainement, sans prévenir, un violent orage s’est abattu sur nous. Des vents rugissants ont détruit nos tentes tandis que nous nous sommes blottis à l’intérieur de notre véhicule, nous abritant de la pluie battante jusqu’à ce que le pire passe. Le lendemain, nous avons dû sortir pendant que la piste était encore praticable, mais je n’y suis jamais retourné depuis.
Ce n’est qu’en retournant sur le terrain et en collectant les fossiles plus rares et significatifs de cet âge que la vérité de notre lointaine évolution pourra enfin émerger.
J’ai l’intention d’y retourner et de me recueillir sur ce site prochainement. Espérons simplement que le temps sera meilleur cette fois-ci.
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