Des fossiles vieux de 500 millions d’années révèlent une réponse à une énigme de l’évolution

Les premiers animaux à construire des squelettes durs et robustes apparaissent soudainement dans les archives fossiles en un clin d’œil géologique il y a environ 550 à 520 millions d’années lors d’un événement appelé l’explosion cambrienne. Beaucoup de ces premiers fossiles sont de simples tubes creux allant de quelques millimètres à plusieurs centimètres de longueur. Cependant, le type d’animaux qui fabriquaient ces squelettes était presque complètement inconnu, car ils manquaient de préservation des parties molles nécessaires pour les identifier comme appartenant aux principaux groupes d’animaux qui sont encore en vie aujourd’hui.

La nouvelle collection de fossiles vieux de 514 millions d’années comprend quatre spécimens de Gangtoucunia aspera avec des tissus mous encore intacts, y compris l’intestin et les pièces buccales. Ceux-ci révèlent que cette espèce avait une bouche bordée d’un anneau de tentacules lisses et non ramifiés d’environ 5 mm de long. Il est probable que ceux-ci aient été utilisés pour piquer et capturer des proies, telles que de petits arthropodes. Les fossiles montrent aussi que Gangtocunia avait un intestin aveugle (ouvert à une seule extrémité), divisé en cavités internes, qui remplissaient la longueur du tube.

Ce sont des caractéristiques que l’on ne trouve aujourd’hui que chez les méduses modernes, les anémones et leurs proches parents (appelés cnidaires), des organismes dont les parties molles sont extrêmement rares dans les archives fossiles. L’étude montre que ces animaux simples ont été parmi les premiers à construire les squelettes durs qui constituent une grande partie des archives fossiles connues.

Selon les chercheurs, Gangtocunia aurait ressemblé aux polypes modernes des méduses scyphozoaires, avec une structure tubulaire dure ancrée au substrat sous-jacent. La bouche du tentacule se serait étendue à l’extérieur du tube, mais aurait pu être rétractée à l’intérieur du tube pour éviter les prédateurs. Contrairement aux polypes vivants des méduses, le tube de Gangtocunia était composé de phosphate de calcium, un minéral dur qui constitue nos propres dents et os. L’utilisation de ce matériau pour construire des squelettes est devenue plus rare chez les animaux au fil du temps.

L’auteur correspondant, le Dr Luke Parry, du Département des sciences de la Terre de l’Université d’Oxford, a déclaré: «Il s’agit vraiment d’une découverte sur un million. Ces tubes mystérieux se retrouvent souvent en groupes de centaines d’individus, mais jusqu’à présent ils étaient considérés comme des fossiles “problématiques”, car nous n’avions aucun moyen de les classer. Grâce à ces nouveaux spécimens extraordinaires, une pièce clé du puzzle de l’évolution a été solidement mise en place.

Les nouveaux spécimens démontrent clairement que Gangtocunia n’était pas lié aux vers annélides (vers de terre, polychètes et leurs proches) comme cela avait été précédemment suggéré pour des fossiles similaires. Il est maintenant clair que Gangtocunia’s le corps avait un extérieur lisse et un intestin cloisonné longitudinalement, tandis que les annélides ont des corps segmentés avec une cloison transversale du corps.

Le fossile a été trouvé sur un site de la section Gaoloufang à Kunming, dans la province orientale du Yunnan, en Chine. Ici, les conditions anaérobies (pauvres en oxygène) limitent la présence de bactéries qui dégradent normalement les tissus mous dans les fossiles.

Le doctorant Guangxu Zhang, qui a collecté et découvert les spécimens, a déclaré : « La première fois que j’ai découvert les tissus mous roses au-dessus d’un Gangtocunia tube, j’ai été surpris et confus quant à ce qu’ils étaient. Le mois suivant, j’ai trouvé trois autres spécimens avec préservation des tissus mous, ce qui était très excitant et m’a fait repenser l’affinité de Gangtocunia. Le tissu mou de Gangtocuniaen particulier les tentacules, révèle qu’il ne s’agit certainement pas d’un ver de type priapulide comme le suggéraient des études antérieures, mais plutôt d’un corail, et puis j’ai réalisé qu’il s’agissait d’un cnidaire.

Bien que le fossile montre clairement que Gangtocunia était une méduse primitive, cela n’exclut pas la possibilité que d’autres premières espèces de fossiles tubulaires aient semblé très différentes. Dans les roches cambriennes de la province du Yunnan, l’équipe de recherche a déjà trouvé des fossiles tubulaires bien conservés qui pourraient être identifiés comme des priapulides (vers marins), des lobopodiens (vers à pattes appariées, étroitement apparentés aux arthropodes aujourd’hui) et des annélides.

L’auteur co-correspondant Xiaoya Ma (Université du Yunnan et Université d’Exeter) a déclaré: «Un mode de vie tubicole semble être devenu de plus en plus courant au Cambrien, ce qui pourrait être une réponse adaptative à l’augmentation de la pression de prédation au début du Cambrien. Cette étude démontre qu’une préservation exceptionnelle des tissus mous est cruciale pour nous permettre de comprendre ces animaux anciens.