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De mystérieux fossiles lèvent le voile sur l'origine des animaux

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Des fossiles vieux de plus de 570 millions d'années livrent de nouveaux secrets sur l'évolution des animaux à partir d'une cellule unique. Ces fossiles étranges ne seraient ni des bactéries, comme certains le pensaient, ni des cellules animales, comme d'autres le croyaient. Mais alors que sont-ils ?

Des fossiles vieux de 570 millions d'années ont été étudiés grâce à une technique de tomographie donnant des images en trois dimensions. Chaque structure jaune (d'environ 1 mm de diamètre) correspond à un amas de cellules en cours de division et qui pourrait être à la base de l'histoire évolutive des animaux métazoaires. © University of Bristol

Doushantuo est une région du Sud de la Chine où des fossiles composés d'amas cellulaires et âgés de 570 millions d'années ont été découverts en 1998. Pour certains chercheurs, ils correspondraient à une forme embryonnaire des premiers animaux métazoaires. Effectivement, la disposition des cellules fossilisées ressemble à une morula, premier stade de développement embryonnaire d'un animal (le mot, latin, signifie mûre, et évoque la forme de ce petit amas de cellules). Pour d'autres, ces fossiles pourraient être des bactéries. Une étude menée par Philip Donoghue et Stefan Bengtson, tous deux paléontologues respectivement à l'université de Bristol et au Swedish Museum of Natural History, lève le voile en publiant des résultats mettant à mal les deux hypothèses dans les revues Science et Pnas. Ce ne sont ni des bactéries ni des embryons d'animaux.

Les nouveaux résultats ont été obtenus en utilisant la tomographie microscopique à rayons X. Cette méthode permet de voir l'intérieur des fossiles en trois dimensions, sans les endommager. Environ 450 fossiles ont été analysés. Quatorze noyaux ont été observés à l'intérieur de cellules fossilisées. Ce premier résultat invalide l'hypothèse selon laquelle ces formes de vie seraient des bactéries. En effet, ces dernières sont dépourvues de noyau. C'est même la caractéristique qui leur a valu le nom de procaryotes (par opposition aux eucaryotes, dont nous faisons partie, avec les plantes, les amibes et quelques autres).

Alors, des animaux ? Non. Des cellules ont été fossilisées en cours de division alors que les noyaux se clivent. Or, les membranes nucléaires des cellules animales disparaissent lors de la division cellulaire. Par conséquent, les fossiles ne contiennent pas non plus de cellules animales. De quoi s'agit-il alors ?

Images de l'un des amas cellulaires fossiles réalisées grâce à la tomographie à rayons X. A : représentation tridimensionnelle en vue externe. Six cellules sont visibles. B : une coupe dans l'amas révèle 3 noyaux. C : tous les noyaux sont visibles. Celui de couleur verte est en cours de division. Grossissement : 4.405 fois. © Huldtgren et al., 2011, Science

Un ancêtre unicellulaire du règne animal

Certains amas de cellules fossilisés observés en tomographie sont entourés d'une enveloppe de protection. Les cellules situées à l'intérieur ressemblent à des spores. Un fossile montre même l'une de ces membranes déchirée, avec des cellules qui s'en échappent. Par comparaison avec des organismes vivant de nos jours, les chercheurs en ont déduit que les fossiles appartenaient au groupe des mésomycétozoaires, faisant partie des protistes. Cet ensemble se compose en effet d'organismes unicellulaires qui ne sont ni des bactéries ni des animaux mais qui peuvent être considérés comme des ancêtres unicellulaires du règne animal. De plus, les espèces appartenant à ce groupe produisent des grandes quantités de spores à l'intérieur d'une membrane de protection durant leur reproduction. Ainsi, ces fossiles vieux de 570 millions d'années pourraient représenter des spores de l'ancêtre unicellulaire du règne animal. Cette information comble une partie des trous qui subsistent dans l'histoire évolutive des animaux.

Selon les auteurs de cette étude, les résultats obtenus doivent servir à remettre en question les théories existantes sur la manière dont les animaux ont appris à construire des structures multicellulaires à partir de cellules uniques. Certains paléontologues tiennent néanmoins à préciser qu'il faut prendre ces résultats avec précaution car de nombreux champignons présentent des caractères similaires à ce qui a été décrit par Philip Donoghue et ses collègues. Voilà donc, peut-être, d'autres candidats possibles. En sciences, tout est prouvé... jusqu'à preuve du contraire !

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