Des chercheurs découvrent un nouveau fossile étroitement lié à d’autres animaux qui ont fait la transition vers la terre, mais avec des caractéristiques plus adaptées à la nage et à la vie dans l’eau


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  • Un mème a circulé en ligne pendant la pandémie mettant en vedette Tiktaalik roseae, le « poisson » emblématique à quatre pattes qui a fait la première fois la transition de l’eau à la terre il y a 375 millions d’années. La plupart des variations montrent Tiktaalik sortant la tête de l’eau et prêt à ramper jusqu’à terre, tandis qu’une main hors cadre le menace avec un journal enroulé ou un bâton. La plaisanterie est que ceux d’entre nous épuisés par le monde moderne souhaitent pouvoir remonter dans le temps, le remettre à l’eau et arrêter l’évolution dans son élan, en nous épargnant l’époque actuelle de la guerre, de la peste et des mèmes Internet.

    Il s’avère que l’un des Tiktaalik’s des parents proches ont fait exactement cela, choisissant de retourner vivre en eau libre au lieu de s’aventurer sur terre. Une nouvelle étude du laboratoire de Neil Shubin, PhD, qui a co-découvert Tiktaalik en 2004, décrit une espèce fossile qui ressemble beaucoup Tiktaalik mais possède des caractéristiques qui le rendent plus adapté à la vie dans l’eau que son cousin aventureux. Qikiqtania wakei était petit – seulement 30 pouces de long – par rapport à Tiktaalik, qui pourrait atteindre jusqu’à neuf pieds. Le nouveau fossile comprend des mâchoires supérieure et inférieure partielles, des parties du cou et des écailles. Plus important encore, il comporte également une nageoire pectorale complète avec un humérus distinct qui n’a pas les crêtes qui indiqueraient où les muscles et les articulations seraient sur un membre orienté vers la marche sur terre. À la place, QikiqtaniaLe bras supérieur de était lisse et incurvé, plus adapté à une vie de pagaie sous l’eau. Le caractère unique des os du bras de Qikiqtania suggèrent qu’il a recommencé à pagayer sur l’eau après que ses ancêtres aient commencé à utiliser leurs appendices pour marcher.

    « Au début, nous pensions que cela pouvait être un mineur Tiktaalik, parce qu’il était plus petit et peut-être que certains de ces processus ne s’étaient pas encore développés », a déclaré Shubin. « Mais l’humérus est lisse et en forme de boomerang, et il n’a pas les éléments qui le soutiendraient pour pousser sur terre. C’est remarquablement différent et suggère quelque chose de nouveau. »

    L’article, « Un nouvel elpistostégalien du Dévonien tardif de l’Arctique canadien et la diversité des tétrapodes souches », a été publié le 20 juillet 2022 dans La nature.

    Un projet pandémique préhistorique

    Shubin, qui est le Robert R. Bensley Distinguished Service Professor of Organismal Biology and Anatomy à l’Université de Chicago, a trouvé les fossiles avant Tiktaalik a été découvert sur un site situé à environ un mille à l’est, dans le sud de l’île d’Ellesmere, dans le territoire du Nunavut, dans le nord de l’Arctique canadien. Le nom Qikiatania vient du mot inuktitut Qikiqtaaluk ou Qikiqtani, le nom traditionnel de la région où se trouve le site fossilifère. La désignation de l’espèce réveillez-vous est à la mémoire de feu David Wake, un éminent biologiste de l’évolution de l’Université de Californie à Berkeley.

    Shubin et son partenaire de terrain, Ted Daeschler, PhD, de l’Académie des sciences naturelles de l’Université de Drexel, ont collecté les spécimens dans une carrière après avoir repéré quelques roches prometteuses avec des écailles blanches distinctives à la surface. Mais ils sont restés entreposés, pour la plupart non examinés, tandis que l’équipe se concentrait sur la préparation Tiktaalik.

    Quinze ans plus tard, la découverte de Qikiqtania est devenu une autre histoire de pandémie. Les chercheurs postdoctoraux Justin Lemberg, PhD, et Tom Stewart, PhD, ont scanné par tomodensitométrie l’un des plus gros spécimens de roche en mars 2020 et ont réalisé qu’il contenait une nageoire pectorale. Malheureusement, c’était trop profondément à l’intérieur de la roche pour obtenir une image haute résolution, et ils n’ont pas pu en faire beaucoup plus une fois que la pandémie a forcé les laboratoires à fermer.

    « Nous essayions de collecter autant de données CT du matériau que possible avant le verrouillage, et la toute dernière pièce que nous avons numérisée était un gros bloc sans prétention avec seulement quelques taches d’écailles visibles depuis la surface », a déclaré Lemberg, qui effectue actuellement un travail de terrain sur la gestion des ressources culturelles dans le sud de la Californie. « Nous pouvions à peine y croire lorsque les premières images granuleuses d’une nageoire pectorale sont apparues. Nous savions que nous pourrions collecter un meilleur scan du bloc si nous avions le temps, mais c’était le 13 mars 2020 et l’Université a fermé toutes les opérations non essentielles la semaine suivante. »

    À l’été 2020, lorsque les installations du campus ont rouvert, ils ont contacté Mark Webster, PhD, professeur agrégé de sciences géophysiques, qui avait accès à une scie qui pouvait couper des morceaux de l’échantillon afin qu’un tomodensitomètre puisse se rapprocher et produire une meilleure image. Stewart et Lemberg ont soigneusement marqué les limites du bloc et ont organisé un échange à l’extérieur de leur laboratoire à Culver Hall. Les images résultantes ont révélé une nageoire pectorale et un membre supérieur presque complets, y compris l’os distinctif de l’humérus.

    « C’est ce qui nous a époustouflé », a déclaré Shubin. « Ce n’était en aucun cas un bloc fascinant au début, mais nous avons réalisé pendant le verrouillage du COVID lorsque nous ne pouvions pas entrer dans le laboratoire que l’analyse d’origine n’était pas assez bonne et que nous devions couper le bloc. Et quand nous l’avons fait, regardez ce qui s’est passé. Cela nous a donné quelque chose d’excitant sur lequel travailler pendant la pandémie. C’est une histoire fabuleuse.

    Aperçu de l’histoire des vertébrés

    Qikiqtania est légèrement plus ancien que Tiktaalik mais pas de beaucoup. L’analyse par l’équipe de sa position sur l’arbre de vie le place, comme Tiktaalik, à côté des premières créatures connues pour avoir des chiffres en forme de doigt. Mais même si QikiqtaniaLa nageoire pectorale distincte de était plus adaptée à la nage, elle ne ressemblait pas non plus entièrement à celle d’un poisson. Sa forme de pagaie incurvée était une adaptation distincte, différente des pattes articulées et musclées ou des nageoires en forme d’éventail que nous voyons chez les tétrapodes et les poissons aujourd’hui.

    Nous avons tendance à penser que les animaux ont évolué en une ligne droite qui relie leurs formes préhistoriques à une créature vivante aujourd’hui, mais Qikiqtania montre que certains animaux sont restés sur un chemin différent qui n’a finalement pas fonctionné. C’est peut-être une leçon pour ceux qui souhaitent Tiktaalik était resté dans l’eau avec lui.

    « Tiktaalik est souvent traité comme un animal de transition car il est facile de voir le schéma progressif des changements de la vie dans l’eau à la vie sur terre. Mais nous savons que dans l’évolution, les choses ne sont pas toujours aussi simples », a déclaré Stewart, qui rejoindra la faculté de la Penn State University cet été. « Nous n’avons pas souvent un aperçu de cette partie de l’histoire des vertébrés. Nous commençons maintenant à découvrir cette diversité et à avoir une idée de l’écologie et des adaptations uniques de ces animaux. C’est plus qu’une simple transformation avec un nombre limité d’espèces. »

    La recherche a été appuyée par la Fondation Brinson, l’Académie des sciences naturelles de l’Université Drexel, la Division des sciences biologiques de l’Université de Chicago, le Programme du plateau continental polaire de Ressources naturelles Canada, le ministère de la Culture et du Patrimoine du Nunavut, le hameau de Grise Fiord et son Iviq Hunters and Trappers Association et la National Science Foundation.

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