Une créature de 390 millions d’années ressemblant à un poisson avec quatre membres n’est probablement pas celle que vous vous attendriez à trouver dans votre arbre généalogique.
Mais une nouvelle étude a montré que la créature, appelée Palaeospondylus gunni, pourrait être l’un de nos premiers ancêtres.
Les fossiles de la créature ressemblant à une anguille sont abondants à Caithness, en Écosse, où ils ont été découverts pour la première fois en 1890.
Les experts ont depuis eu du mal à le placer sur l’arbre évolutif, car le Palaeospondylus ne mesurait qu’environ deux pouces (5 cm) de long, ce qui rendait les reconstructions crâniennes difficiles.
Maintenant, Shigeru Kuratani du RIKEN Cluster for Pioneering Research au Japon a découvert des preuves que la créature avait une mâchoire et quatre membres.
Les découvertes placent l’animal tout en bas de l’arbre généalogique des vertébrés – y compris les humains.
Palaeospondylus gunni est un ancien vertébré qui, selon les scientifiques, pourrait être l’un des premiers prédécesseurs des créatures à quatre membres, y compris les humains. Sur la photo: une reconstruction du Palaeospondylus par tomodensitométrie à rayons X
Des scientifiques de l’Université de Tokyo et du RIKEN Cluster for Pioneering Research ont découvert des caractéristiques crâniennes qui plaçaient le Palaeospondylus dans la catégorie des tétrapodomorphes
Avant ces nouvelles découvertes, on pensait que la créature partageait des caractéristiques avec les poissons à mâchoires et sans mâchoires.
Jusqu’à présent, on pensait que la créature partageait des caractéristiques avec les poissons à mâchoires et sans mâchoires.
Aucun fossile n’a été découvert pour suggérer que Palaeospondylus – qui vivait au Dévonien il y a environ 390 millions d’années – avait des dents ou des os cutanés.
La créature avait une tête plate, un corps semblable à une anguille et vivait sur le lit d’un lac d’eau douce dans l’extrême nord-est des Highlands.
Il avait un étrange appareil en forme de panier sur son museau et une colonne vertébrale cartilagineuse bien développée – mais pas de nageoires apparentes.
Les chercheurs ont découvert que Palaeospondylus était très probablement un membre de Sarcopterygii, un groupe de poissons à nageoires lobes, en raison de son squelette cartilagineux et de l’absence d’appendices appariés.
L’organisme marin se nourrissait de feuilles, de restes d’animaux et d’autres débris organiques tombés au fond du lac depuis les terres environnantes.
À l’époque, la masse continentale de l’Écosse se trouvait au sud de l’équateur, où se trouve aujourd’hui l’Afrique centrale, de sorte que l’environnement était chaud et semi-aride.
Palaeopondylus remonte à un moment crucial de l’histoire, lorsque les premiers vertébrés ont commencé à sortir de l’eau.
L’adaptation de leurs nageoires en membres a facilité la transition – donnant plus tard naissance à des mammifères, des oiseaux et des reptiles.
Les chercheurs du RIKEN ont utilisé les rayons X du synchrotron SPring-8 pour générer des micro-CT scans haute résolution du poisson.
Kuratani et son équipe ont soigneusement sélectionné des fossiles dans lesquels les têtes sont restées complètement enfoncées dans la roche pour obtenir l’image crânienne la plus précise.
L’auteur principal Tatsuya Hirasawa, de l’Université de Tokyo, a déclaré: “Choisir les meilleurs spécimens pour les micro-CT scans et tailler soigneusement la roche entourant le crâne fossilisé nous a permis d’améliorer la résolution des scans.
“Bien qu’il ne s’agisse pas d’une technologie de pointe, ces préparatifs ont certainement été la clé de notre succès.”
Des images créées à partir de fossiles du Palaeospondylus montrent qu’il avait une tête plate, un corps en forme d’anguille, un appareil en forme de panier sur son museau et une colonne vertébrale cartilagineuse
Les scientifiques ont trouvé trois canaux semi-circulaires qui ont confirmé que la créature avait probablement une mâchoire.
“En tant que tétrapode, Palaeospondylus possédait une mâchoire inférieure excessivement petite par rapport au crâne et l’ouverture de la bouche était rétractée”, a ajouté Hirasawa.
Cela se voit dans un groupe d’amphibiens sans membres vivant aujourd’hui appelés céciliens.
La mâchoire «rétractée», ainsi qu’une forme de tête inhabituellement plate, probablement représentée par une adaptation à un habitat de fond car elle permettait l’alimentation par succion.
Les chercheurs ont également découvert des caractéristiques crâniennes qui plaçaient le Palaeospondylus dans la catégorie tétrapodomorphe, ou à quatre membres.
Squelette crânien de Palaeospondylus gunni reconstruit par tomodensitométrie à rayonnement synchrotron à partir de A : vue dorsale, B : vue ventrale et C : vue latérale oblique gauche
A : position du squelette crânien de Palaeospondylus encastré dans la roche, B : vue dorsale du squelette crânien, C : vue ventrale du squelette crânien, D : parties squelettiques séparées
Les dents, les os dermiques et les appendices appariés n’ont jamais été associés à Palaeospondylus.
Le professeur Hirasawa a déclaré: « Que ces caractéristiques aient été perdues au cours de l’évolution ou si le développement normal s’est figé à mi-chemin dans les fossiles pourrait ne jamais être connu.
“Néanmoins, cette évolution aurait pu faciliter le développement de nouvelles fonctionnalités comme les membres.”
Le professeur Hirasawa a ajouté: «L’étrange morphologie de Palaeospondylus, qui est comparable à celle des larves de tétrapodes, est très intéressante d’un point de vue génétique du développement.
“En tenant compte de cela, nous continuerons à étudier la génétique du développement qui a provoqué cela et d’autres changements morphologiques qui se sont produits lors de la transition eau-terre dans l’histoire des vertébrés.”
La recherche a été menée avec le Dr Daisy (Yuzhi) Hu à l’Université nationale australienne.
Le titulaire d’un doctorat a déclaré: «Cet animal étrange a déconcerté les scientifiques depuis sa découverte en 1890 en tant que casse-tête impossible à résoudre.
«Les comparaisons morphologiques de cet animal ont toujours été extrêmement difficiles pour les scientifiques.
«Cependant, les récentes améliorations apportées à la segmentation et à la visualisation 3D haute résolution ont rendu possible cette tâche auparavant impossible.
“Trouver un spécimen aussi bien conservé que ceux que nous avons utilisés, c’est comme gagner à la loterie, voire mieux !”
Les nouvelles découvertes signifient que les scientifiques pourraient débloquer une gamme de caractéristiques morphologiques inconnues et l’histoire évolutive des animaux à quatre membres.
“Malgré l’enquête, il est encore difficile de déterminer ce qu’était l’animal avec une précision de 100%”, a ajouté le Dr Hu.
“Même avec ces nouvelles informations, des enquêtes de longue durée avec l’effort conjoint de scientifiques du monde entier sont nécessaires pour nous donner la réponse parfaite sur ce qu’est réellement Palaeospondylus gunni.”
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