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Les fossiles ont révélé que les premiers animaux à marcher sur terre il y a plus de 300 millions d’années n’avaient pas subi d’adaptations similaires à celles des amphibiens modernes, une découverte qui réécrit l’histoire évolutive des vertébrés terrestres. étude publiée jeudi dans Science.
Les humains et tous les autres vertébrés terrestres descendent de « tétrapodes » à quatre pattes qui ont quitté les océans pour parcourir la terre, un processus évolutif s’étalant sur des dizaines de millions d’années. Si vous vous souvenez de votre vieux manuel de biologie, il vous a probablement appris ceci : des tétrapodes primitifs adaptés à l’environnement avec un cycle de vie similaire à celui des grenouilles et des crapauds, avec un stade larvaire aquatique qui se métamorphose comme un raton laveur en un adulte amphibien.
Deux scientifiques du Field Museum de Chicago ont étudié de rares fossiles de nouveau-nés couvrant la transition « nageoire-membre » et ont trouvé des preuves directes de cette transformation, comme la forme des branchies externes des jeunes. Les chercheurs ont été surpris de ne trouver aucune preuve d’un stade larvaire transitoire chez les animaux anciens, ce qui “falsifie l’hypothèse d’une origine de métamorphose ancestrale”, selon une nouvelle étude.
“Il existe toujours une perception selon laquelle ils (les tétrapodes) ont des larves de branchies qui sont fondamentalement et anatomiquement différentes des adultes terrestres”, a déclaré Jason Pardo, chercheur associé au Field Museum et chercheur postdoctoral à l’Université de Vilnius en Lituanie, à 404 Media par téléphone. “Il y a de nombreuses raisons pour lesquelles cela a du sens, car lorsque votre bébé éclot, il ressemble plus ou moins à un poisson, il est donc plus facile de passer de l’eau à la terre. Ensuite, vous avez une période de transition lorsque vous êtes sur terre.”
“Le problème est que nous n’avons jamais eu de preuve directe de cela”, a-t-il poursuivi. On suppose toujours que « bien sûr, nous avons eu un stade larvaire, qui se transforme en adulte ». “Mais nous n’avions aucune information à ce sujet.”
Pour combler cette lacune, Arjan Mann, conservateur adjoint des tétrapodes anciens du Field Museum et autres superviseurs de recherche, a fouillé les archives des musées publics et les collections privées à la recherche de fossiles remontant aux premiers nouveau-nés d’anciens tétrapodes.
De tels spécimens sont extrêmement rares car ces bébés animaux étaient petits et avaient des os en développement qui nécessitaient des conditions appropriées pour leur conservation. Mais Pardo et Mann ont découvert quelques fossiles particulièrement intéressants dans les lits de fossiles de Mazon Creek, dans le nord de l’Illinois, qui préservent des instantanés remarquablement détaillés de la vie à la fin de la transition des nageoires, il y a 310 millions d’années.
Ces animaux comprenaient deux embolomères, un carnivore ressemblant à un crocodile, un aistopode ressemblant à un serpent et plusieurs poissons mégalichtides. Certains tétrapodes étaient si jeunes lorsqu’ils sont morts que les fossiles ont conservé le jaune de leur ventre, de sorte que les nouveau-nés se sont nourris jusqu’à ce qu’ils soient en âge de se nourrir.
Cette sélection constitue l’échantillon le plus complet sur le plan phylogénétique du développement précoce de la tige des tétrapodes et une documentation définitive de l’anatomie et du cycle biologique des nouveau-nés des tétrapodes.
“Nous essayons de trouver les plus petits animaux qui peuvent sortir de ces zones et avoir des naissances très précoces”, a déclaré Pardo. “C’est après la transition de l’eau à la terre, mais nous avons des animaux qui traversent cette transition. Nous avons des animaux qui se ramifient après les doigts et les orteils.”
“Lorsque nous avons commencé à examiner ces fossiles, nous nous attendions à trouver quelque chose de similaire à une métamorphose”, a-t-il ajouté. “Ce que nous avons découvert, c’est qu’il n’existait aucune preuve de ce type.”
Par exemple, les branchies externes sont une caractéristique observée lors de la métamorphose des grenouilles et des crapauds. Ils apparaissent sur les nouveau-nés et sont progressivement absorbés par le corps et deviennent des poumons. Mais les nouveau-nés n’ont montré aucun signe de ces branchies, ni aucun des autres éléments de la “liste de contrôle” pour la phase transitoire des larves, a déclaré Pardo.
“C’était étonnant qu’aucune des structures que nous avons vues ne semble avoir les caractéristiques larvaires que nous attendions”, a-t-il déclaré. “C’était difficile à comprendre au début, car à ce stade, il existe une tradition vieille de 150 ans selon laquelle ces animaux sont des amphibiens.”
“Ce que nous avons découvert, c’est que toute allégation de métamorphose chez les animaux passant de l’eau à la terre ne peut être justifiée”, a-t-il ajouté.
Les résultats montrent que les premiers tétrapodes avaient une anatomie de base similaire tout au long de leur vie. Cette stratégie évolutive a peut-être retardé la transition vers la terre beaucoup plus longtemps qu’on ne le pensait auparavant, à mesure que les tétrapodes se sont progressivement adaptés aux habitats terrestres. Une métamorphose de type amphibien pourrait être survenue après que les tétrapodes se soient établis sur terre, peut-être pas comme condition de sortie de la mer, mais pour accroître la colonisation de divers nouveaux environnements.
Contrairement aux idées reçues, les fossiles révèlent d’anciens créateurs de sentiers qui ont fait leurs premiers pas dans le nouveau monde il y a des centaines de millions d’années, ouvrant ainsi la voie au reste d’entre nous. À la suite de l’expansion progressive des terres, ces tétrapodes sont devenus les ancêtres de tous les vertébrés terrestres. Les fossiles exquis contiennent, dans certains cas, des yeux étrangement préservés scrutant un passé perdu depuis longtemps.
“On dirait qu’ils étaient là hier”, a déclaré Pardo. “Vous pouvez voir la peau. Parfois, les motifs de couleur des animaux sont préservés. Vous pouvez voir leurs lunettes. Vous pouvez voir les détails très fins et intimes de ces animaux. Vous pouvez dire que c’était un animal vivant. Il est là.”