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Des crinoïdes révèlent des molécules complexes de 350 millions d’années

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Les plus vieilles biomolécules complexes attribuées avec certitude à leur propriétaire auraient 350 millions d'années. Ce record repose sur la découverte de quinones, des composés aromatiques, dans des pores de crinoïdes trouvés dans l'actuel Midwest. 

Ces crinoïdes sont vieux de 350 millions d'années. Ce groupe serait cependant apparu voilà 490 millions d'années et a connu un immense succès, comme en témoigne le nombre de leurs fossiles. Plusieurs espèces ont été différenciées sur la base de leur couleur dans l'étude de Christina O'Malley. Elles possédaient toutes des quinones différentes au sein de leurs pores. © William Ausich, université d'État de l'Ohio

L'Iowa, l'Ohio et l'Indiana, trois États du Midwest, étaient recouverts par des mers intérieures voilà 299 à 359 millions d'années, c'est-à-dire au Carbonifère. Ces étendues d'eau abritaient alors de nombreuses formes de vie benthiques parmi lesquelles figurent les crinoïdes, des animaux marins appartenant à l'embranchement des échinodermes, comme les étoiles de mer ou les oursins. La morphologie de ces animaux vivant fixés est assez particulière, composée d'un pied constitué de disques de calcite, d'un calice et de longs bras segmentés, le tout étant recouvert de peau. Toutes ces structures sont en plus régulièrement percées de pores renfermant des tissus organiques. 

Cette morphologie vient de permettre la découverte de biomolécules complexes vieilles de 350 millions d'années. Qui plus est, elles peuvent être attribuées avec certitude à l'animal qui les a produites, ce qui constitue un record. Cette découverte décrite par Christina O'Malley, Yu-Ping Chin et William Ausich (université d'État de l'Ohio) dans la revue Geology n'aurait jamais eu lieu sans la survenue d'une puissante tempête au Carbonifère. Elle a en effet brutalement arraché les crinoïdes mis au jour avant de les ensevelir sous des couches de sédiments fins.

La majorité des crinoïdes modernes étudiés par William Ausich et Christina O'Malley vivent dans des eaux tropicales. Il existe cependant deux espèces en Méditerranée et une espèce dans l'Atlantique nord. © Kevin Fitzsimons, université d'État de l'Ohio

Des molécules aromatiques au Carbonifère

Quel rapport existe-t-il entre la tempête, la morphologie d'un crinoïde et la découverte des molécules ? Les animaux étaient vivants lorsqu'ils ont été arrachés puis ensevelis. Les tissus vivants ont commencé à se décomposer alors même que de la calcite, un composé stable dans le temps, précipitait à l'entrée du pore. Plusieurs cavités ont alors été scellées avec leur contenu pour des millions d'années. Pour récupérer les molécules, les chercheurs ont simplement dissous des morceaux de fossiles mis au jour dans les trois États américains dans une solution adaptée. Celle-ci a ensuite été examinée grâce à une méthode de chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse

Dans un premier temps, la solution a donc été vaporisée. Des aimants se sont ensuite chargés de séparer les différentes molécules contenues dans le gaz en fonction de leur charge et de leur masse. Un ordinateur a finalement analysé ces structures et fourni les résultats. Les crinoïdes contenaient ainsi des composés aromatiques semblables aux quinones. Or, leurs homologues actuels en sécrètent toujours, tout comme d'autres animaux. Ces molécules sont soit utilisées comme pigments, soit en tant que toxines pour repousser d'éventuels prédateurs. 

Des crinoïdes trouvés côte à côte, mais d'espèces différentes, ont particulièrement marqué Christina O'Malley au début de ses recherches, car ils affichaient différentes couleurs (gris bleuté, gris foncé et blanc crème). Les analyses ont révélé qu'à chaque coloris correspond une quinone différente. Ce résultat ne permet cependant pas d'affirmer qu'elles étaient utilisées en tant que pigments, la couleur des fossiles ayant pu changer au cours du temps. Les chercheurs vont maintenant tenter d'identifier avec précision les quinones, puis essayer de voir quelles informations ils peuvent en tirer sur l'évolution des crinoïdes. Quoi qu'il en soit, cette découverte démontre bien que des molécules complexes peuvent survivre aux processus de fossilisation

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