En paléontologie, il s’agit d’une découverte extrêmement rare : des chercheurs ont mis au jour les organes fossilisés d’un poisson vieux de 380 millions d’années. Une trouvaille qui permet d’éclairer cette étape critique de l’évolution qu’est l’apparition des mâchoires.

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Le DévonienDévonien, période qui s'étend de -419 à -359 millions d'années, est bien connu des paléontologuespaléontologues comme étant « l'âge des poissons ». Alors qu'à terre les premières forêts se forment, abritant des colonies d'insectes qui commencent à se diversifier, les eaux chaudes des océans sont occupées par une vie foisonnante : trilobites, brachiopodesbrachiopodes, ammonites, mais surtout poissons.

Ce sont les placodermes, de grands poissons cuirassés, qui règnent alors dans les océans, même si les premiers poissons à écaille commencent à apparaître. Les placodermes forment une classe de poissons aujourd'hui disparue. Ils furent cependant parmi les premiers vertébrésvertébrés dotés d'une mâchoire, ce qui en fait un chaînon particulièrement important dans l'histoire de l'évolution.

Les poissons cuirassés à mâchoires occupaient les océans durant le Dévonien. © Nobu Tamura, <em>Wikimedia Commons</em>, CC by 3.0
Les poissons cuirassés à mâchoires occupaient les océans durant le Dévonien. © Nobu Tamura, Wikimedia Commons, CC by 3.0

Une découverte extrêmement rare

Les fossilesfossiles de placoderme permettent ainsi d'observer les transformations du squelette qu'a subi cette classe de poissons au cours du temps. Mais cela ne suffit cependant pas à comprendre totalement leur évolution et leur diversification. Car si les parties dures comme les plaques sont bien préservées par le processus de fossilisation, les parties molles le sont beaucoup moins. Or, cette absence de reliques d'organes empêche bien souvent de produire un schéma complet de l'évolution des espècesévolution des espèces.

Si quelques fossiles d'organes ont bien été retrouvés, ce type de découvertes reste cependant exceptionnellement rare. C'est donc une trouvaille particulièrement importante que révèlent Kate Trinajstic et ses collègues de l'Université de Curtin (Australie) dans un nouvel article publié dans la revue Science.

Les scientifiques ont en effet découvert les restes fossilisés de plusieurs organes d'un placoderme arthrodire, datant d'environ 380 millions d'années. Mais le plus fascinant est que les organes, dont le cœur, ont été préservés dans leur état tri-dimensionnel. Il s'agit là d'une découverte sans précédent qui permet de caractériser de manière exceptionnelle l'aspect de ces organes et leurs fonctionnalités.

Retrouver des organes fossilisés est extrêmement rare, et le fait qu'ils soient ici en trois dimensions est une première. Ici, une photographie de l'estomac du poisson retrouvé dans la formation de Gogo en Australie. © Avec l'aimable autorisation de la <em>Curtin University</em>
Retrouver des organes fossilisés est extrêmement rare, et le fait qu'ils soient ici en trois dimensions est une première. Ici, une photographie de l'estomac du poisson retrouvé dans la formation de Gogo en Australie. © Avec l'aimable autorisation de la Curtin University

Une anatomie très proche de celle des requins actuels

L'étude du cœur, mais également de l'estomacestomac et du foiefoie, a ainsi permis de mettre en évidence la séparationséparation claire des différents organes. Leur disposition serait d'ailleurs très similaire à celle des requins actuels : leur cœur était placé au niveau de la bouche, sous les branchies. Cette observation suggère une différence anatomique plus importante que ce que l'on pensait jusqu'à présent entre les vertébrés sans mâchoires, plus anciens, et les vertébrés à mâchoires. Elle permet également de mieux comprendre comment l'anatomieanatomie de la tête et du cou s'est accommodée de l'apparition des mâchoires, une étape particulièrement critique dans l'évolution et qui permet d'expliquer l'origine de notre propre anatomie.

La position des organes chez le placoderme retrouvé dans la formation de Gogo. © Trinajstic et <em>al.,</em> 2022, <em>Science</em>
La position des organes chez le placoderme retrouvé dans la formation de Gogo. © Trinajstic et al., 2022, Science

Les résultats réfutent également une hypothèse controversée affirmant que les anciens vertébrés à plaques étaient équipés de poumonspoumons. Ces anciens poissons cuirassés n'en possédaient vraisemblablement pas. Cet organe respiratoire serait donc apparu plus tard, chez les poissons osseux.

Ces restes fossiles ont été découverts dans les calcaires dévoniens d'un ancien récif, situé dans l'ouest de l'Australie. Ces unités sédimentaires connues sous le nom de « Formation de Gogo » sont déjà la source d'importantes découvertes paléontologiques parmi les plus significatives concernant cette période.