La découverte d’un fossile vieux de 500 millions d’années révèle d’étonnants secrets sur les origines des tuniciers

“Cet animal est une découverte aussi excitante que certaines des choses que j’ai trouvées en me suspendant au flanc d’une falaise ou en sautant d’un hélicoptère. C’est tout aussi cool”, a déclaré Nanglu, chercheur postdoctoral au Département de biologie de l’organisme et de l’évolution. à l’Université Harvard.

Dans une nouvelle étude en Communication Nature, Nanglu et ses coauteurs décrivent le nouveau fossile, nommé Mégasiphon thylakos, révélant que les tuniciers ancestraux vivaient comme des adultes stationnaires, filtreurs et ont probablement subi une métamorphose à partir d’une larve ressemblant à un têtard.

Les tuniciers sont des créatures vraiment étranges qui se présentent sous toutes les formes et tailles avec une grande variété de modes de vie. La forme de base d’un tunicier adulte ressemble généralement à un tonneau avec deux siphons dépassant de son corps. L’un des siphons aspire l’eau contenant des particules de nourriture par aspiration, permettant à l’animal de se nourrir à l’aide d’un dispositif de filtre interne en forme de panier. Après que l’animal se soit nourri, l’autre siphon expulse l’eau.

Il existe deux principales lignées de tuniciers, les ascidiacées (souvent appelées «ascidies») et les appendiculaires. La plupart des ascidiacées commencent leur vie en ressemblant à un têtard et mobile, puis se métamorphosent en un adulte en forme de tonneau avec deux siphons. Ils vivent leur vie d’adulte attachés au fond marin. En revanche, les appendiculaires conservent l’apparence d’un têtard à mesure qu’ils deviennent adultes et nagent librement dans les eaux supérieures.

“Cette idée qu’ils commencent comme une larve ressemblant à un têtard qui, lorsqu’elle est prête à se développer, donne un coup de tête à un rocher, s’y colle et commence à se métamorphoser en réabsorbant sa propre queue pour se transformer en cet être avec deux siphons est tout simplement impressionnant, ” dit Nanglu.

Fait intéressant, les tuniciers sont les parents les plus proches des vertébrés, qui comprennent les poissons, les mammifères et même les humains. Il est difficile d’imaginer comment cette créature étrange pourrait être liée aux vertébrés sans ce début de têtard. La relation étroite du tunicier avec les vertébrés rend leur étude essentielle pour comprendre nos propres origines évolutives. Malheureusement, ce n’est pas facile à faire car les tuniciers sont presque complètement absents de l’ensemble des archives fossiles, avec seulement une poignée de fossiles apparaissant de manière convaincante en tant que membres du groupe.

Avec si peu de fossiles, les scientifiques se sont principalement appuyés sur ce qui pouvait être appris des espèces de tuniciers modernes. Comme personne ne connaissait la morphologie et l’écologie du dernier ancêtre commun des tuniciers, les scientifiques ne pouvaient que faire l’hypothèse qu’il s’agissait soit d’un animal benthique à deux siphons, comme les ascidiacées, soit d’un animal nageant librement comme les appendiculaires.

M. thylakos avait toutes les caractéristiques de base d’un tunicier ascidiacé, un corps en forme de tonneau et deux excroissances proéminentes en forme de siphon. Mais la caractéristique qui a retenu l’attention de l’équipe était les bandes sombres qui parcouraient le corps du fossile.

Des images puissantes de M. thylakos a permis aux chercheurs d’effectuer une comparaison côte à côte avec un ascidiacé moderne. Les chercheurs ont utilisé des sections disséquées du tunicier moderne Ciona pour identifier la nature de du mégasiphon bandes sombres. Les comparaisons ont révélé des similitudes remarquables entre Chez Ciona muscles, qui permettent au tunicier d’ouvrir et de fermer ses siphons, et les bandes sombres observées dans le fossile vieux de 500 millions d’années.

“du mégasiphon la morphologie nous suggère que le mode de vie ancestral des tuniciers impliquait un adulte immobile qui filtre alimenté avec ses grands siphons “, a déclaré Nanglu. “Il est si rare de trouver non seulement un fossile de tunicier, mais un qui offre une vue unique et sans précédent sur les premières origines évolutives de ce groupe énigmatique.”

M. thylakos est le seul fossile définitif de tunicier avec préservation des tissus mous qui ait été découvert à ce jour. C’est le plus ancien du genre provenant de la formation de Marjum du Cambrien moyen dans l’Utah. Le fossile a été reconnu comme un tunicier par les co-auteurs associés de recherche, Rudy Lerosey-Aubril, et le professeur Javier Ortega-Hernández (tous deux du Département de biologie de l’organisme et de l’évolution) lors d’une visite au Musée d’histoire naturelle de l’Utah (UMNH) en 2019.

“Le fossile a immédiatement attiré notre attention”, a déclaré Ortega-Hernández, “bien que nous travaillions principalement sur les arthropodes cambriens, tels que les trilobites et leurs parents au corps mou, la similitude morphologique étroite de Mégasiphon avec des tuniciers modernes était tout simplement trop frappant pour être négligé, et nous avons immédiatement su que le fossile aurait une histoire intéressante à raconter.”

Les fossiles de la formation de Marjum datent de peu de temps après l’explosion cambrienne, l’un des événements évolutifs les plus importants de l’histoire de la Terre qui s’est produit il y a environ 538 millions d’années. Pendant ce temps, les groupes d’animaux les plus importants sont apparus dans les archives fossiles pour la première fois, modifiant radicalement les écosystèmes marins. Les tuniciers, cependant, sont sensiblement absents des roches cambriennes, même s’ils sont divers et abondants dans les océans modernes.

Il existe de nombreux sites fossilifères cambriens avec une préservation exceptionnelle aux États-Unis, mais ceux-ci sont souvent négligés par rapport à ceux des schistes de Burgess au Canada et de Chengjiang en Chine. « La découverte de Mégasiphon illustre parfaitement pourquoi Javier et moi avons mené des recherches sur le terrain dans l’Utah au cours des dix dernières années », a déclaré Lerosey-Aubril. « La strate de Marjum retient toute notre attention en ce moment, car nous savons qu’elle préserve des fossiles de groupes d’animaux, tels que les tuniciers ou gelées en peigne, qui sont presque entièrement absentes des archives fossiles du Cambrien.”

Les estimations de l’horloge moléculaire suggèrent que les ascidiacées sont apparues il y a 450 millions d’années. Cependant, à 500 millions d’années, M. thylakos fournit la vue la plus claire sur l’anatomie des anciens tuniciers et sur leur histoire évolutive la plus ancienne. Significativement, M. thylakos fournit la preuve que la majeure partie du plan corporel moderne des tuniciers était déjà établie peu de temps après l’explosion cambrienne.

“Compte tenu de la qualité exceptionnelle de la conservation et de l’âge du fossile, nous pouvons en dire beaucoup sur l’histoire évolutive des tuniciers”, a déclaré Nanglu. “C’est une découverte incroyable car nous n’avions pratiquement aucune preuve concluante des modes de vie ancestraux de ce groupe avant cela.”

Après avoir collecté à nouveau des centaines de nouveaux fossiles ce printemps, les chercheurs sont convaincus que la Formation de Marjum ne fait que commencer à révéler ses secrets.

Les auteurs tiennent à remercier tout particulièrement C. Levitt-Bussian et RB Irmis pour leur aide lors des visites au Natural History Museum of Utah (NHMU) et pour avoir facilité l’étude des spécimens hébergés dans cette institution. Et au Bureau of Land Management, en particulier SE Foss et G. McDonald, pour avoir déposé l’holotype de Mégasiphon au NHMU et en fournissant une assistance à la conservation.