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Le littoral, berceau de la diversification précoce des vertébrés

Radio-Canada

L'évolution des grands groupes de poissons que nous connaissons aujourd'hui s'est produite dans des eaux peu profondes de moins de 60 mètres, près des côtes, affirment des paléontologues américains et britanniques.

Un texte d'Alain Labelle

Les travaux des biopaléontologistes Ivan J. Sansom de l’Université de Birmingham et Lauren Sallan de l’Université de Pennsylvanie laissent à penser que, bien que les récifs coralliens puissent être vitaux pour la diversification à l'heure actuelle, les environnements fragiles près des côtes l’étaient pour l'évolution il y a de 480 à 360 millions d'années.

Illustration d'un poisson sans mâchoires.Le Bothriolepis, apparenté à certains des premiers vertébrés à mâchoires, vivait surtout sur les côtes. (Représentation artistique) Photo : Nobumichi Tamura

Vertébrés 101

  • Ces animaux possèdent un squelette interne avec une colonne vertébrale pour soutenir leur corps.
  • Cette colonne contient la moelle épinière.
  • Il en existe 50 000 espèces.
  • Ils comprennent les mammifères, les oiseaux, les poissons, les reptiles et les amphibiens.

Ces résultats montrent aussi la nature vulnérable du littoral sous l'effet des changements climatiques et l'importance de ces zones dans la diversité future.

Illustration d'un poisson sans mâchoires.Le phlébolépis, un poisson sans mâchoires aux formes aérodynamiques et aux écailles minuscules, vivait il y a 425 millions d'années. Photo : Nobumichi Tamura

Pour arriver à établir l’importance des eaux du littoral dans la diversification, l’équipe a étudié des fossiles de poissons primitifs mis au jour un peu partout sur le globe.

Le saviez-vous?

Le Pikaia gracilens est le plus vieil ancêtre des vertébrés connus. Il a été décrit pour la première fois par l'Américain Charles Doolittle Walcott en 1911. Les seuls fossiles connus viennent des schistes de Burgess, un gisement vieux de 505 millions d'années situé au parc national de Yoho en Colombie-Britannique.

Portrait de famille

L’objectif premier des scientifiques était de compléter le chaînon manquant dans notre histoire évolutive.

L'une des raisons pour lesquelles ces fossiles ont été difficiles à étudier est précisément la zone dans laquelle ils se trouvaient. L'action des vagues dans la zone peu profonde de l'océan les a réduits en minuscules fragments.

Lauren Sallan, Université de Pennsylvanie

Bien que les paléontologues observent depuis des décennies une importante prolifération d'espèces de poissons il y a environ 420 millions d'années, les fossiles d'avant cette époque restent difficiles à trouver. Cette absence rend difficile la réalisation d’un véritable portrait de la diversification précoce des vertébrés.

Représentation artistique d'un poisson qui vivait il y a 410 millions d'années.Le Pituriaspis, un poisson sans mâchoires qui vivait il y a 410 millions d'années près des rivages de l'actuelle Australie. Photo : Nobumichi Tamura

Les auteurs des présents travaux ont ainsi examiné les données concernant 2827 fossiles de poissons à mâchoires et sans mâchoires qui vivaient il y a 480 millions à 360 millions d'années. Ces chercheurs ont ensuite utilisé une modélisation mathématique pour prédire le type d'habitat probable des premiers poissons.

Ces travaux ont ainsi permis d'identifier clairement les eaux peu profondes, près des côtes, comme lieu probable de l’apparition des poissons primitifs, sans mâchoires.

La grande surprise pour nous, c'est que le poisson a commencé son voyage évolutif dans ces eaux très peu profondes, près du rivage.

Ivan Sansom, Université de Birmingham

Ensuite, des poissons ont développé des formes corporelles plus souples et se sont déplacés du rivage vers les eaux plus profondes. Certains groupes de poissons se sont retrouvés en eau douce, tandis que d'autres sont devenus les tout premiers vertébrés terrestres.

Le saviez-vous?

La plupart des grands groupes actuels de poissons, de la lamproie sans mâchoires aux requins, sont apparus au cours de l'Ordovicien, il y a environ 480 millions d'années.

Puis, pendant près de 100 millions d'années, ces créatures se sont diversifiées dans un éventail vertigineux de nouvelles formes sans s’éloigner de leur habitat côtier.

Le déplacement des poissons dans les eaux plus profondes s’est déroulé au cours des 20 millions d'années suivantes et a été limité à ceux qui présentaient une forme corporelle flexible, et qui ont pu utiliser leur mobilité pour se déplacer dans les eaux plus profondes et s'y établir.

En outre, ces travaux ont montré que des poissons plus rigides et lourdement blindés auraient eu une capacité de nage limitée et n'auraient pas réussi à se disperser dans les eaux plus profondes.

Un environnement particulier

Les premiers poissons ont été préservés dans des environnements rocheux extrêmement similaires, ce qui laisse à penser qu'il existait des caractéristiques particulièrement avantageuses dans certaines zones. Ils restent maintenant à déterminer les caractéristiques de ces endroits qui ont été favorables à l'évolution des poissons.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Science (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Paléontologie

Science