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Hallucigenia, hôte étrange des schistes de Burgess, a retrouvé sa tête !

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Il avait fait tourner la tête des paléontologues durant des décennies. Hallucigenia est resté le plus hallucinant des fossiles d'animaux datant du Cambrien retrouvés dans les schistes de Burgess, tous bien étranges, tels les anomalocarides et Opabinia. Deux chercheurs pensent avoir enfin résolu le puzzle de la reconstitution de l'aspect de cet animal. Comme certains s'en doutaient, on avait initialement pris la queue pour la tête...

Reconstitution d'artiste du célèbre ver du Cambrien faisant partie de la faune de Burgess : Hallucigenia sparsa. L'étymologie s'appuie sur le latin hallucinatio, « hallucination », en référence à l'aspect bizarre de l'animal et sur sparsa, du latin sparsus, « épars », parce qu'au moment des premières découvertes, ce fossile était très rare. Comme ces organismes étaient souvent trouvés en association avec l'éponge Vauxia, on peut penser qu'il se nourrissaient de ces animaux tout en s'y agrippant avec leurs pattes dotées de pinces comme on peut le voir sur cette image . © Phlesch Bubble, Musée royal de l' Ontario

Les schistes du Burgess, au Canada, ont fait couler beaucoup d'encre dans le monde de la paléontologie et des théoriciens de l'évolution tel Stephen Jay Gould. Ils ont été découverts en 1909 par le paléontologue Charles Doolittle Walcott au sein d'une couche encastrée dans une paroi des Montagnes Rocheuses du Yoho National Park, sur la pente occidentale du mont Stephen, au Canada.

Les schistes du Burgess sont des roches sédimentaires formées de particules d'argile et de limon déposées le long d'un récif il y a environ 505 millions d'années, c'est-à-dire juste après la fameuse explosion cambrienne. Ces schistes sont devenus célèbres car ils contiennent des fossiles extraordinairement bien conservés d'animaux de cette époque qui nous semblent aujourd'hui très étranges.

La faune et la flore de Burgess sont reconstituées dans cette vidéo avec des images de synthèse. © Musée royal de l'Ontario 2011, YouTube

Hallucigenia, l'animal qui semblait marcher sur le dos

On peut s'en convaincre avec l'exemple d'un animal qui a attiré l'attention en 1977 du paléontologue britannique Simon Conway-Morris. Plus de 60 ans auparavant, ses restes fossilisés avaient été interprétés comme ceux d'un ver annélide (comme les sangsues et les lombrics).

Mais pour Conway-Morris, il s'agissait de bien autre chose. L'animal semblait marcher comme sur des échasses avec sept paires d'épines alors qu'il arborait sur son dos sept paires de tentacules bizarres. En raison de cette étrange apparence présumée, Conway-Morris l'avait baptisé Hallucigenia. Avec cette interprétation, il semblait difficile de les rattacher à un groupe d'animaux actuels, ce qui allait bien dans le sens d'une forte contingence de l'évolution.

Mais en 1991, des découvertes de fossiles d'animaux similaires en Chine, baptisés Microdictyon, ont conduit Lars Ramsköld et Hou Xianguang a renversé l'interprétation de Conway-Morris. Les épines étaient dorsales et les tentacules ventrales. Ce qui avait été pris pour des bouches aux extrémités de ces tentacules étaient donc en fait des pieds avec des pinces.

Hallucigenia sparsa (USNM 83935) – Holotype (empreinte, colonne de gauche, et contre-empreinte, colonne de droite). Spécimen complet avec ses épines et ses pattes ; la zone noire dans la région postérieure du corps, initialement considérée comme la tête, est peut-être un exsudat (image du bas, à droite). Sur l'image du bas à gauche, la tête se trouve en réalité à l'autre extrémité du spécimen, à droite. Longueur approximative du spécimen : 28 mm. Spécimen sec, lumière directe (rangée du haut) ; spécimen humide, lumière polarisée (rangée du bas). Carrière Walcott. © Smithsonian Institution – Musée national d'histoire naturelle. Photos : Jean-Bernard Caron

Hallucigenia et les onychophores

Une fois l'animal remis à l'endroit, Hallucigenia a pu être rapproché des onychophores. Actuellement, ce groupe est représenté par les péripates, des animaux vermiformes vivant dans les forêts tropicales et qui sont parents des arthropodes (crustacés, insectes...) ainsi que des inénarrables tardigrades.

Conway-Morris avait cependant encore fait une erreur. Une partie ressemblant à un ballon que l'on peut aisément observer sur le fossile de référence utilisé pour décrire Hallucigenia (on parle d'holotype) représentait pour lui sa tête. En 1992, Ramsköld avait suggéré qu'il s'agissait juste de fluides ayant suinté après la mort de l'animal, la vraie tête se trouvant à l'autre extrémité. Un article publié dans Nature par les paléontologues Martin Smith (université de Cambridge) et Jean-Bernard Caron (Musée royal de l'Ontario ) qui, à la fin de 2011, a lancé le site bilingue du Musée virtuel du Canada sur les schistes de Burgess, donne raison à Ramsköld.

Le Français Jean-Bernard Caron nous présente un fossile d'Hallucigenia, un ver marin qui ne dépassait pas 2 à 3 cm et qui est apparenté aux péripates, des vers tropicaux actuels appartenant au clade des onychophores. Des détails révélés par la microscopie électronique permettent aujourd'hui de reconstituer la tête de ce ver emblématique de la faune du Burgess. © Royal Ontario Museum, YouTube

Les yeux et le sourire d'Hallucigenia vus au microscope électronique

Les deux chercheurs ont examiné environ 165 fossiles d'Hallucigenia provenant des collections du Musée royal de l'Ontario et de l'institut Smithsonian. Ils ont pu bénéficier des dernières avancées dans le domaine de la microscopie électronique qui permettent notamment maintenant d'examiner les fossiles sans les endommager sérieusement avec les faisceaux d'électrons. Comme l'expliquent les deux paléontologues : « Lorsque nous avons mis les fossiles sous le microscope, nous avons trouvé des yeux mais nous avons également vu des dents nous adresser un sourire ! ».

Une paire de taches sombres était en effet apparue au microscope et dans son voisinage les restes d'une ouverture bordée de sortes d'épines et plus loin en arrière, un ensemble de dents en forme d'aiguilles dans la gorge. Les restes correspondant aux yeux laissent penser qu'il s'agit de pigments visuels appartenant à des organes simples et non à des yeux composés, comme ceux des insectes par exemple.

En complément de cette nouvelle description, il apparaît qu'Hallucigenia avait dix paires de pattes. Les trois premières étaient minces et dépourvues de griffes. Il s'agissait peut-être d'organes sensoriels, comme des antennes. On peut aussi penser qu'elles étaient couvertes de sortes de « plumes » pour filtrer le plancton. Même si l'animal semble plus conventionnel qu'il avait semblé jusque-là, il conserve encore des mystères...