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La sortie des eaux

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
 

Pour Darwin, comme pour d'autres à son époque, les premiers vertébrés terrestres avaient évolués à partir de poissons. Les vertébrés terrestres sont nommés collectivement tétrapodes en raison de leurs quatre membres. Les plus primitifs sont les amphibiens, puis viennent les « reptiles » (qui forment un groupe non monophylétique), les mammifères et les oiseaux. Pour illustrer cette transition, Darwin ne disposait pas de fossile convaincant mais il pouvait utiliser des animaux vivants découverts peu de temps auparavant dans les années 1830 : le protoptère d'Afrique et le lépidosirène d'Amérique du Sud. Plus tard,en 1871, un troisième animal proche des deux autres, mais plus primitif, fut découvert en Australie et nommé Neoceratodus. Ces animaux, pourvus notamment d'un double système respiratoire branchial et pulmonaire (d'où leur noms de dipneustes, ou « double respiration ») sont si « intermédiaires » entre les poissons et les tétrapodes qu'ils ont fait dire à Darwin « Les amphibiens et les poissons sont si étroitement reliés par le lépidosirène que les naturalistes se sont longtemps disputés pour savoir dans laquelle de ces deux classes il devait être inclus. (1871: 204.) »

Le statut de chaînon intermédiaire, d'abord attribué aux dipneustes, fut ensuite transféré à un groupe de poissons dont on avait découvert des restes fossilisés dès le début du 19ème siècle, mais dont le premier représentant vivant ne fut découvert qu'un siècle plus tard : les coelacanthes. Enfin, depuis les années 1980, ce statut a été rendu aux dipneustes. Mais cette course du poisson vivant le plus proche cousin des tétrapodes entre dipneustes et coelacanthes a perdu de son intérêt depuis que les fossiles sont entrés dans la danse.

Reconstitution d’un coelacanthe du Crétacé et un fossile découvert dans le Sud de la France (encadré), plaque dentaire de dipneuste du Trias supérieur, © Philippe Wagneur, MHNG

Il y eut d'abord un poisson du Dévonien supérieur, 385 millions d'années, Eusthenopteron, dont la structure des nageoires correspond à la structure de base d'un membre de tétrapode. Puis Panderichthys, dont le crâne ressemblait à celui des premiers amphibiens. Ensuite, on découvrit au Groenland des représentants de ce que l'on considéra comme les premiers vertébrés terrestres. Si ces animaux, Acanthostega et Ichthyostega, sont bien des tétrapodes, c'est-à-dire de véritables vertébrés à quatre pattes, des découvertes récentes montrent qu'ils étaient pourtant essentiellement aquatiques. Les pattes de ces animaux, dont le nombre des doigts s'élevaient à 7, 8, voire 9, servaient plutôt de nageoires spécialisées pour se déplacer dans un environnement encombré de végétation que comme des supports pour se déplacer sur la terre ferme.

Transition vers les tétrapodes © Florence Marteau, MHNG

L'intervalle entre poissons et amphibiens se réduisit encore après la découverte publiée en 2006 de magnifiques fossiles trouvés sur une île du nord de Nunavut (on entend parfois que les « chaînons manquants » sont toujours abondants malgré les découvertes. N'oublions pas que pour chaque fossile « d'intermédiaire » découvert, deux nouveaux « chaînons manquants » sont créés. La taille de ces « chaînons» devient plus petit avec le temps, mais leur nombre double par rapport à celui des  « intermédiaires » !). Un aspect intéressant de cette découverte est qu'elle est le fruit d'un véritable « test scientifique », c'est-à-dire d'une tentative de valider ou de réfuter une hypothèse.

L'hypothèse en question est que les fossiles de l'organisme intermédiaire entre les poissons et Acanthostega (le plus primitif des tétrapodes connu alors) doivent logiquement se trouver dans des roches formées à une époque donnée, légèrement plus anciennes que celles où a été découvert Acanthostega, par exemple la base du Dévonien supérieur. Pour tester cette proposition, une équipe du Field Museum de Chicago est partie à la recherche du chaînon intermédiaire, et ils l'ont trouvé ! Le nouvel animal, nommé Tiktaalik d'après un mot Inuktitut signifiant à peu près « grand poisson des basses eaux », avait un vague aspect de crocodile avec son crâne allongé et aplati. Mais son corps était couvert d'écailles et l'extrémité de ses membres portait encore les rayons caractéristiques des poissons. Fait remarquable, cependant, la structure interne des membres antérieurs rappelle clairement une patte de tétrapode et l'analyse des articulations montre que Tiktaalik était capable de reposer sur le fond de l'eau en se dressant sur ses « pattes-nageoires ».