Les espèces d’éponges sont nombreuses et de formes et couleurs diverses (jaune, rouge, violet et gris) comme le montre cette image. Il s’agit d’animaux et pas de plantes comme on pourrait naïvement le croire. © NOAA, DP

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Les premiers animaux étaient peut-être des éponges

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Laurent Sacco, Futura-Sciences

Les éponges de mer sont bien des animaux et elles font partie des plus anciennes formes vivantes multicellulaires. Des études basées sur la génétique et la géochimie laissent maintenant fortement penser que les premiers animaux, donc nos ancêtres, étaient précisément des éponges. Et qu’elles sont apparues il y a environ 640 millions d’années.

Les paléontologues et les biologistes veulent comprendre l'histoire des formes vivantes sur Terre, ce qui les conduit à tenter de reconstruire l'arbre phylogénétique de toutes les formes vivantes. Les biologistes disposent pour cela des fameuses horloges moléculaires dont l'existence avait été subodorée dès Zuckerkandl et Pauling, en 1962-1965. Elles reposent sur l'hypothèse que les séquences génétiques se modifient à un rythme constant au cours des millions d'années. En utilisant les données du séquençage génétique et les données phylogénétiques de base fournies par la paléontologie, il est possible de calibrer ces horloges pour estimer plus ou moins précisément quand certaines branches de l'arbre de la vie se sont séparées et en particulier quand il n'y a pas de fossiles en grand nombre.

La phylogénie moléculaire est donc un outil précieux pour tenter de comprendre ce qui s'est passé peu avant l'énigmatique explosion cambrienne survenue il y a environ 540 millions d'années. Pour les paléontologues et les biologistes du début du XXe siècle, elle semblait indiquer que la vie organisée, avec des organismes multicellulaires, était brusquement apparue à cette époque car quasiment aucun fossile appartenant à ces êtres vivants n'était connu. On a depuis quelque peu relativisé cette affirmation, notamment avec la découverte de la faune d'Ediacara, plus âgée de quelques dizaines de millions d'années. Les chercheurs pensent aussi que cette explosion de formes vivantes diversifiée était déjà en train de s'amorcer il y a plus de 600 millions d'années.

Un article publié dans les Pnas par des chercheurs du MIT, notamment des membres du Summons Lab, va tout à fait dans ce sens. Il conforte solidement l'hypothèse que non seulement des multicellulaires existaient bien il y a 640 millions d'années mais qu'il s'agissait des plus anciennes formes animales connues, en l'occurrence les éponges.

Une présentation de la découverte des chercheurs du MIT. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n’est pas déjà le cas. En cliquant ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, vous devriez voir l’expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK » © Massachusetts Institute of Technology (MIT)

Un lipide comme biomarqueur des éponges

Il s'agit en fait d'une vieille hypothèse sur laquelle travaillent des spécialistes de la géochimie organique depuis des décennies. En effet, Roger Summons, l'un des auteurs principaux de l'article des Pnas, avait fait une curieuse découverte avec des collègues en 1994. Des roches provenant du sultanat d’Oman, un pays du Moyen-Orient, au sud de la péninsule d'Arabie, et datées du Cambrien, contenaient une surprenante quantité d'un lipide bien particulier. Il s'agissait d'un stérol, un cousin du cholestérol baptisé 24-isopropylcholestane, ou 24-ipc. Comme on savait que des éponges modernes produisaient d'importantes quantités du même lipide, les chercheurs en avaient conclu que ces roches contenaient les traces biochimiques laissées par des éponges qui vivaient à cette époque.

Or, en 2009, un ancien doctorant de Summons a réussi à dater d'autres roches contenant une quantité anormale de 24-ipc. Cette fois, la datation par la méthode uranium-plomb fournissait un âge de 640 millions d'années environ. L'existence d'éponges 100 millions d'années au moins avant l'explosion cambrienne n'est pas une mince découverte mais encore fallait-il en être sûr. En effet, des algues modernes produisent aussi ce type de stérol. Ces traces biochimiques pouvaient donc provenir d'algues, qui plus est monocellulaires.

Pour en avoir le cœur net, une nouvelle équipe a donc entrepris de mobiliser les techniques modernes du séquençage génomique à la recherche des gènes associés à la synthèse du 24-ipc ou de variantes chez environ 30 organismes différents, incluant des plantes, des champignons et bien sûr des algues et des éponges. En clair, il s'agissait de faire de la phylogénie moléculaire pour tenter de savoir qui, des éponges ou des algues, étaient en mesure de synthétiser du 24-ipc il y a 640 millions d'années.

La réponse est tombée : ce sont des éponges. Mais ce qui est particulièrement remarquable, c'est que les horloges moléculaires indiquent non seulement que l'apparition des éponges productrices de 24-ipc a précédé celle des algues capables de synthétiser cette molécule, mais que l'apparition même de ces animaux, qui sont jusqu'à nouvel ordre les premiers, s'est faite il y a justement environ 640 millions d'années.

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