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Évolution : l'ancêtre des vertébrés parmi les fossiles de Burgess ?

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La nouvelle risque de créer la polémique : une étude détaillée de Pikaia gracilens, un animal fossile découvert dans les célèbres schistes de Burgess, a révélé la présence d'une chorde, d'un tube nerveux dorsal creux et de nombreux myomères. Cet animal serait donc l'un des ancêtres les plus anciens des vertébrés.

Reconstruction en trois dimensions de Pikaia gracilens. Peut-être l'ancêtre commun de tous les vertébrés apparus suite à l'explosion cambrienne ? © Marianne Collins

Qu'ont en commun les poissons, les reptiles, les oiseaux et les mammifères ? Ce sont tous des vertébrés et donc des chordés. Plusieurs structures anatomiques propres distinguent cet embranchement des autres. La présence d'une chorde et d'un tube neural creux chez les embryons (en position dorsale) n'en représentent que deux parmi d'autres. La chorde est une tige flexible s'étendant sur toute la longueur de l'animal et située entre le tube digestif et le tube neural. Elle persiste chez les vertébrés primitifs tandis qu'elle est remplacée par un squelette articulé chez les autres. L'ancêtre commun à tous les vertébrés devrait posséder ce caractère.

En 1909, Charles Doolittle Walcott, un paléontologue américain, a découvert un dépôt de schistes noirs, les schistes de Burgess, particulièrement riche en fossiles dans les montagnes Rocheuses (Canada). Plus de 80.000 spécimens appartenant à 140 espèces différentes ont été prélevés et précieusement conservés. Des espèces datant du Cambrien moyen (505 millions d'années). L'une d'entre elles, Pikaia gracilens, d'abord décrite comme un ver ou une sangsue, pourrait jouer un rôle clé dans la compréhension de l'évolution des chordés. Elle correspondrait à notre ancêtre commun le plus éloigné. Comme toujours, une telle affirmation est sujette à polémique car des fossiles appartenant à la faune de Chengjiang (Cambrien inférieur) convoitent également cette position.

Pikia gracilens posséderait en effet une chorde. Ce détail anatomique ne serait pas reconnu par tous. D'autres informations seraient donc requises pour confirmer la position de cette espèce au sein de l'évolution. Simon Conway Morris et Jean-Bernard Caron viennent de combler cette lacune en publiant une description complète et détaillée de l'anatomie de cette espèce dans la revue Biology Reviews. Selon eux, la présence de myomères, en plus de celle de la chorde et d'autres caractères, placerait bien les Pikaia gracilens à la base de l'évolution des chordés et donc des vertébrés.

Deux spécimens de Pikaia gracilens. La région dorsale pointe vers le haut. Sur les photographie A et B, la tête de l'animal est à droite (gauche sur l’image C). L'image B est un agrandissement de la région caudale de l'animal présenté en A. Légende des structures les plus importantes : DO, nageoire dorsale ; M, myomère ; No, notochorde ; Ne, tube nerveux ; T, tentacules de la tête ; F, intestin antérieur. Les barres d’échelle représentent 5 mm sur les photographies A et C et 1 mm sur l’agrandissement B. © Simon Conway Morris et Jean-Bernard Caron, Biology Reviews 2012

De nombreux caractères propres aux vertébrés

Dans cette étude, plus de 114 spécimens ont été analysés. Après avoir été nettoyés, les fossiles ont été photographiés, secs ou humidifiés, sous tous les angles en utilisant différents types d'éclairage. De la lumière polarisée et des filtres adaptés ont par exemple été utilisés pour révéler des détails anatomiques internes. Le microscope électronique à balayage a quant à lui permis des observations fines.

Cette espèce mesurait environ 5 cm de long et possédait un corps fusiforme, similaire en apparence à celui des anguilles, et composé d'environ 100 myomères. Il s'agit de véritables paquets musculaires séparés par du tissus conjonctif, généralement en forme de V ou en W renversés (ils s'observent aisément chez les poissons actuels). Il s'agirait d'un caractère propre aux myomérozoaires et donc aux chordés (du moins durant les stades embryonnaires). Ces muscles lui permettaient certainement de se déplacer à proximité du fond grâce à des ondulations du corps. L'animal ne possédait en effet qu'une seule nageoire située en position dorsale.

Les scientifiques ont également noté un canal alimentaire, sous la chorde, s'étendant sur toute la longueur du corps. La bouche (entourée de deux petits tentacules) et l'anus seraient tous deux terminaux. En outre, un tube nerveux creux surplomberait toutes les structures précédemment décrites tandis que des empreintes de vaisseaux sanguins auraient été observées en plusieurs régions du corps. Finalement, il semble que cet animal ne possédait pas d'yeux.