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Darwin et l’explosion cambrienne se seraient-ils réconciliés ?

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L'explosion cambrienne ne serait pas incompatible avec la célèbre théorie de l'évolution de Darwin. En effet, l'évolution ne s'est accélérée que d'un facteur 5 voici 542 millions d'années, du moins chez les arthropodes. Pour le déterminer, les chercheurs ont analysé des enregistrements fossiles, mais surtout des animaux vivants dont des caractères morphologiques et génétiques ont été passés au crible.

Ce myriapode (un centipède Cormocephalus) se promène sur l’un de ses cousins éloignés mort voici 515 millions d’années. Ce trilobite Estaingia a vécu durant l’explosion cambrienne, lorsque la morphologie et les gènes des arthropodes évoluaient cinq fois plus rapidement que maintenant. Ils peuvent tous les deux être observés sur les îles Kangourou, en Australie. © Michael Lee

La plupart des grands phylums actuels du monde animal sont brusquement apparus voici environ 542 millions d'années, à l'aube du Cambrien. Cet événement, connu sous le nom d'explosion cambrienne, reste un sujet polémique en paléontologie. Il est notamment utilisé par certains pour critiquer la théorie de l'évolution de Charles Darwin. En effet, la lenteur de la sélection naturelle ne pourrait expliquer l'apparition de tant de nouvelles formes de vie multicellulaires dotées de coquilles, d'yeux et de mâchoires en seulement quelques dizaines de millions d'années.

Pour d'autres, la théorie de Charles Darwin serait tout à fait valable, car les fossiles mis au jour ne refléteraient pas la véritable biodiversité qui régnait sur Terre à l'époque. Après tout, il existait peut-être des milliers d’animaux, dont les ancêtres des grands phylums actuels, mais leurs restes n'ont tout simplement pas été conservés, peut-être parce qu'ils se composaient exclusivement de tissus mous. Qui a raison ? Et puis, l'explosion cambrienne est-elle réellement incompatible avec la théorie de l'évolution de Darwin ?

Pour répondre à cette question, trois chercheurs menés par Michael Lee (université d'Adélaïde ; Australie) se sont penchés sur un paramètre trop longtemps ignoré : la vitesse à laquelle les changements génétiques et morphologiques ont dû survenir chez les animaux durant l'Édiacarien, pour aboutir à la situation observée au début du Cambrien. Leurs résultats viennent d'être publiés dans la revue Current Biology. La sélection naturelle a pu faire son œuvre. En effet, l'évolution s'est accélérée à l'époque, mais en restant dans des limites compatibles avec la théorie de Charles Darwin.

Cet Anomalocaris titillant un trilobite et l’Opabinia le regardant de loin (à droite de l’image) ont vécu voici 520 millions d’années. Ils sont apparentés aux arthropodes actuels. © Katrina Kenny et Nobumichi Tamura

Une évolution des animaux 5 fois plus rapide qu’aujourd’hui

Pour le déterminer, les chercheurs se sont focalisés sur le groupe des arthropodes (crustacés, insectes et arachnides, notamment), le plus diversifié du monde animal. Ils ont débuté leur étude en analysant en détail, chez des espèces toujours en vie, 62 gènes et 395 caractères morphologiques. Des comparaisons ont ensuite été réalisées entre les diverses branches de l'arbre phylogénétique du groupe, toujours deux par deux. Finalement, les enregistrements fossiles ont été utilisés pour déterminer, en fonction de l'époque à laquelle ils sont apparus, à quelle vitesse les deux taxons considérés ont évolué l'un par rapport à l'autre. Toutes ces étapes ont bien évidemment fait appel à un modèle informatique.

Ainsi, quand les premières grandes lignées d’arthropodes se sont séparées, les animaux concernés ont acquis de nouveaux caractères morphologiques 4 fois plus rapidement qu'au cours des 542 millions d'années qui ont suivi (le Phanérozoïque). Au niveau moléculaire, près de 0,117 % du patrimoine génétique aurait été modifié par million d'années écoulé à l'époque considérée. Ce taux est 5,5 fois plus important que ce qui se calcule actuellement. Donc oui, l'évolution a bien accéléré à l'époque mais reste, selon Michael Lee, dans l'acceptable vis-à-vis de la théorie de Darwin.

Les deux taux (changements morphologiques et génétiques) sont proches, ce qui, toujours selon les auteurs, signifierait que c'est bien la pression exercée par le milieu qui a conduit aux accélérations observées par sélection naturelle. L'accueil fait à cette étude est mitigé, car certains spécialistes reprochent déjà aux auteurs de ne pas avoir exploité les caractères morphologiques observables sur les fossiles. Quoi qu'il en soit, il s'agirait d'une très bonne première étape qu'il faut approfondir. En attendant, les auteurs estiment que leurs résultats sont extrapolables aux autres grands groupes d'animaux. 

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