Des bébés fossiles remettent en cause la croissance des premiers tétrapodes

Des jeunes anciens obligent à repenser un cycle de vie enseigné dans les manuels

Un ensemble de fossiles exceptionnellement bien préservés de l'Illinois remet en cause une idée de longue date sur la manière dont certains des premiers vertébrés à quatre membres se sont développés. Les chercheurs qui étudient des bébés embolomères, de grands tétrapodes prédateurs ayant vécu il y a environ 307 à 309 millions d'années, indiquent que les jeunes animaux ne présentent pas les caractéristiques larvaires classiques de type amphibien que de nombreux scientifiques s'attendaient à trouver.

Ce point est important, car les premiers tétrapodes occupent une place centrale dans l'histoire du passage de la vie vertébrée de l'eau à la terre ferme. Pendant des années, une hypothèse courante voulait que ces animaux passent par un stade juvénile semblable à celui des amphibiens modernes, avec une phase larvaire aquatique distincte avant de se transformer en forme adulte. Les nouvelles preuves fossiles vont dans une autre direction.

Au lieu de montrer des signes d'une métamorphose spectaculaire, les bébés embolomères semblent avoir ressemblé à de petites versions des adultes. Si cette interprétation se confirme, elle suggère qu'au moins certains tétrapodes primitifs se développaient de manière plus directe que prévu, sans le type de stade en forme de têtard observé aujourd'hui chez les grenouilles et les salamandres.

Ce que montrent les fossiles

Les spécimens proviennent du site fossilifère de Mazon Creek, au sud-ouest de Chicago, une localité réputée pour la conservation remarquable de ses organismes. Selon le rapport source, les fossiles comprennent deux bébés embolomères d'environ 2 centimètres de long. Leur conservation est si fine que les chercheurs ont pu identifier des tissus mous et même des traces de jaune d'œuf.

Ces détails sont essentiels pour le nouvel argument. Chez les larves d'amphibiens modernes comme les têtards, le sac vitellin reste à l'intérieur du corps pendant une courte période après l'éclosion. Chez les bébés embolomères, le sac vitellin était à l'extérieur du corps, une situation décrite dans le texte source comme plus proche de celle de certains poissons, y compris les poissons pulmonés.

Les jeunes animaux ne possédaient pas non plus de branchies externes. Cette absence est particulièrement importante, car les branchies externes sont une caractéristique majeure de nombreuses larves d'amphibiens et l'un des indicateurs les plus nets d'un stade juvénile aquatique spécialisé. Les chercheurs cités dans le texte source soutiennent que l'absence de telles branchies dans ces fossiles constitue un signe fort que les embolomères ne passaient pas par le type de phase larvaire traditionnellement imaginé pour les premiers tétrapodes.

Le squelette raconte la même histoire. Le rapport indique que le crâne et le plan corporel comportaient déjà les principales structures observées chez les adultes. Plutôt que de documenter une anatomie juvénile conçue pour une transformation ultérieure, les fossiles suggèrent une organisation corporelle établie très tôt.

Pourquoi cela change le tableau évolutif général

La transition de l'eau à la terre est l'un des chapitres déterminants de l'évolution des vertébrés. Les tétrapodes, le groupe qui a finalement donné naissance aux amphibiens, aux reptiles, aux oiseaux et aux mammifères, ont évolué à partir de poissons à nageoires charnues il y a des centaines de millions d'années. Mais les détails de leur développement précoce sont restés flous, en partie parce que les fossiles juvéniles sont rares.

Cette incertitude a laissé la place à un récit puissant : les premiers vertébrés terrestres auraient pu utiliser un cycle de vie en deux étapes pour faire le lien entre l'existence aquatique et terrestre. Dans ce schéma, les juvéniles restaient fortement adaptés à l'eau, puis se transformaient plus tard en forme adulte davantage capable de vivre sur terre grâce à la métamorphose. Les amphibiens modernes semblaient constituer un analogue plausible.

Les nouveaux fossiles d'embolomères compliquent cette analogie. Si ces animaux éclosent avec une anatomie proche de celle des adultes et sans branchies externes, alors au moins une grande lignée de tétrapodes du Carbonifère a peut-être suivi une voie de développement plus directe. Cela n'efface pas la métamorphose de l'histoire des vertébrés, mais cela suggère que les scientifiques ont peut-être projeté trop vite les schémas des amphibiens modernes en arrière sur un ensemble bien plus vaste et plus varié d'animaux anciens.

En pratique, la découverte réduit la place laissée aux suppositions faciles. Les premiers tétrapodes n'étaient pas nécessairement uniformes sur le plan du développement, et leurs chemins vers la vie terrestre ont peut-être été plus divers que ne le laisse entendre la version des manuels. Certains ont sans doute conservé des phases juvéniles très aquatiques, mais d'autres ont peut-être été dotés d'un mode de croissance plus continu dès l'éclosion.

Un animal entre deux mondes

Les embolomères eux-mêmes constituent un cas d'étude utile, car ils n'étaient pas des pionniers entièrement terrestres au sens moderne. Le texte source décrit les adultes comme des animaux d'environ 2 mètres de long qui passaient la majeure partie de leur temps dans l'eau, bien qu'ils possédaient de petites pattes qui auraient pu leur permettre de grimper sur la terre ferme. Ils figuraient parmi les plus grands tétrapodes du Carbonifère et comptaient parmi les principaux prédateurs de leurs écosystèmes.

Cette combinaison rend les fossiles particulièrement intéressants. Il ne s'agissait pas de petites créatures marginales aux habitudes très spécialisées. C'étaient de grands animaux écologiquement importants, vivant à une époque où la vie des vertébrés expérimentait encore ce que pouvait être l'existence à la frontière entre l'eau et la terre.

Si de tels animaux ne passaient pas par une phase larvaire en forme de têtard, alors la flexibilité du développement chez les premiers tétrapodes a peut-être été plus large que prévu. Cela soulève aussi la possibilité que des traits souvent considérés comme primitifs ou fondamentaux pour la vie terrestre aient en réalité été des spécialisations plus tardives dans certaines branches, plutôt que des caractères ancestraux universels.

Et ensuite

Il est peu probable que cette découverte suffise à elle seule à clore le débat. Elle repose sur un petit nombre de fossiles provenant d'une seule lignée, et l'histoire profonde du développement des tétrapodes reste incomplète. Mais ces spécimens fournissent une preuve directe rare, ce qui a un poids inhabituel dans un domaine où de nombreux scénarios de développement sont reconstitués indirectement.

Sa valeur scientifique immédiate tient au fait qu'elle oblige à des comparaisons plus rigoureuses entre les premiers groupes de tétrapodes. Si les chercheurs parviennent à identifier d'autres fossiles juvéniles dans d'autres lignées du Carbonifère et d'après le Carbonifère, ils pourraient déterminer si les embolomères constituaient une exception ou si le modèle de type amphibien longtemps supposé a été plus généralement exagéré.

Dans tous les cas, cette découverte rappelle que l'histoire évolutive est souvent moins linéaire que ne le laissent croire les récits simplifiés. La conquête de la terre ferme n'était pas un scénario unique et ordonné suivi par chaque lignée. C'était probablement une mosaïque d'expériences en anatomie, en croissance et en écologie. Ces petits fossiles de Mazon Creek témoignent désormais qu'une de ces expériences a peut-être sauté entièrement un stade supposément familier.

Cet article est basé sur un reportage de New Scientist. Lire l'article original.