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Les poissons asymétriques

Dossier - Darwin et les fossiles : histoire d'une réconciliation
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Bien qu’ils ne figurent qu’en seconde place, on constate que les fossiles ont constitué un déclencheur dans la réflexion de Darwin sur l’évolution.

  
DossiersDarwin et les fossiles : histoire d'une réconciliation
 

L'idée que les êtres vivants se transforment au cours du temps, voire évolue d'une forme vers une autre, est très ancienne, bien antérieure à Charles Darwin.

Un de ces précurseurs fameux est le naturaliste français Jean baptiste Lamarck. Sa théorie suppose que les plantes et les animaux adaptent leurs organes au milieu dans lequel ils vivent, puis transmettent ces modifications à leurs descendances.  L'exemple le plus fameux est celui de la girafe qui s'efforce continuellement d'atteindre les feuilles des arbres élevés, d'où il résulte de cette habitude que ses jambes de devant sont devenues plus longues que celles de derrière, et que son col s'est tellement allongé que la girafe, sans se dresser sur ses jambes de derrière, atteint les cimes.

Dans un exemple moins connu, Lamarck propose un scénario évolutif pour expliquer l'origine les poissons plats. Ces poissons, telles les soles et apparentés réunis au sein des Pleuronectiformes, ont un corps asymétriques : durant le développement de chaque individu, un œil migre d'une face de la tête vers l'autre. Le poisson adulte vit ainsi posé sur le fond de la mer sur l'un de ses flancs, mais ses deux yeux demeurent tournés vers le haut. Lamarck, dans sa Philosophie Zoologique, imagine que les ancêtres des pleuronectes ont pris l'habitude de nager très près des bords de l'eau et le besoin particulier d'être toujours attentifs à ce qui se trouve au-dessus d'eux [...] a forcé un de leurs yeux de subir une espèce de déplacement

Un pleuronecte et son crâne asymétrique (ici un turbot du Muséum de la Ville de Genève) © Lionel Cavin
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Cette explication n'était pas très convaincante et après la sortie de l'Origine, un des opposants fameux à la théorie de Darwin, Saint George Jackson Mivart, a utilisé cet exemple pour montrer que certaines structures anatomiques ne peuvent pas avoir été produite par une évolution progressive. Selon Mivart, il ne pouvait avoir existé des poissons intermédiaires entre des espèces à symétrie bilatérale et les poissons plats, car ces formes bâtardes auraient été inadaptées. Darwin, dans sa dernière édition de L'Origine (1872), répond à Mivart sans faire référence à la sélection naturelle mais en supposant que les pleuronectes ont acquis leur asymétrie en partie par les effets héréditaires d'une augmentation d'usage - c'est-à-dire la transmission aux générations suivantes d'un caractère acquis durant la vie de l'animal - un mécanisme évolutif aujourd'hui rejeté.

En 2008, Matt Friedman, doctorant à l'université de Chicago, a publié la description de crânes de pleuronectes fossiles en provenance du gisement de Monte Bolca en Italie, vieux de 45 millions d'années. Ces spécimens, appartenant aux genres Heteronectes et Amphistium, étaient connus depuis longtemps, mais ils restaient difficiles à interpréter. Grâce à des méthodes modernes de préparation et d'observation, telles que la préparation chimique et l'imagerie par tomographie, Friedman a montré que ces espèces possèdent un œil sur leur face ventrale qui a migré à moitié vers la face dorsale.  Heteronectes et Amphistium illustrent donc une situation « d'intermédiaire » entre les poissons symétriques et les poissons plats, structure considérée comme non-viable par Mivart.

Avec cette disposition particulière ces poissons pouvaient, en relevant légèrement la tête, chercher des proies sur le fond en même temps qu'ils surveillaient d'éventuels dangers au dessus de leur tête. La sélection naturelle a ensuite favorisé les individus de plus en plus asymétriques, capables d'une meilleure vision binoculaire grâce à l'œil de la face inférieure migrant, au fil des générations, vers la face supérieure de la tête.

Transition vers les pleuronectes © Florence Marteau, MHNG

Les faits paléontologiques montrent qu'une transition, considérée comme impossible par beaucoup de contemporains de Darwin, a bel et bien eu lieu. Comprendre les avantages évolutifs que certaines espèces ont pu trouver dans une structure apparemment chimérique peut être un défi pour les scientifiques. Mais c'est à eux d'adapter leur théorie aux faits, et non pas l'inverse.