Une équipe de chercheurs en Chine a mené une étude sur les yunnanozoaires, des créatures éteintes du début de la période cambrienne (il y a 518 millions d’années), et a découvert des preuves qu’ils sont les plus anciens vertébrés souches connus.
Les scientifiques s’interrogent depuis longtemps sur le vide dans les archives fossiles qui expliquerait l’évolution des invertébrés vers les vertébrés. Les vertébrés, dont les poissons, les amphibiens, les reptiles, les oiseaux, les mammifères et les humains, partagent des caractéristiques uniques, comme une colonne vertébrale et un crâne. Les invertébrés sont des animaux sans colonne vertébrale.
Le processus qui a amené les invertébrés à devenir des vertébrés – et ce à quoi ressemblaient ces premiers vertébrés – est un mystère pour les scientifiques depuis des siècles.
L’étude des YUNNANOZOANs
Une équipe de chercheurs a mené une étude sur les yunnanozoaires, des créatures éteintes du début de la période cambrienne (il y a 518 millions d’années), et a découvert des preuves qu’ils sont les plus anciens vertébrés souches connus. Le terme « vertébré souche » désigne les vertébrés éteints, mais très proches des vertébrés vivants.
L’équipe de recherche, de l’Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing, de l’Académie chinoise des sciences et de l’Université de Nanjing, a publié ses conclusions dans la revue Science le 8 juillet 2022.
Au fil des ans, alors que les scientifiques étudiaient l’évolution des vertébrés, les arcs pharyngiens, ces structures qui produisent des parties du visage et du cou, comme les muscles, les os et le tissu conjonctif, ont été au centre des recherches. Les chercheurs ont émis l’hypothèse que l’arc pharyngé a évolué à partir d’une tige de cartilage non articulée chez les ancêtres vertébrés, comme l’amphioxus chordé, un proche parent invertébré des vertébrés. Mais on ne sait pas avec certitude si cette anatomie existait réellement chez les anciens ancêtres.
Les arcs pharyngiens chez les vertébrés
Afin de mieux comprendre le rôle de l’arc pharyngé chez les vertébrés anciens, l’équipe de recherche a étudié les fossiles de yunnanozoaires à corps mou découverts dans la province du Yunnan, en Chine. Pendant des années, les chercheurs ont étudié les yunnanozoaires, avec des conclusions divergentes sur la façon d’interpréter l’anatomie de la créature. L’affinité des yunnanozoaires fait l’objet d’un débat depuis environ trois décennies, et de nombreux articles ont été publiés à l’appui de diverses opinions, dont quatre dans Nature et Science.
L’équipe de recherche a entrepris d’examiner les spécimens fossiles de yunnanozoaires récemment collectés selon des méthodes jusqu’alors inexplorées, en réalisant une étude anatomique et ultrastructurale à haute résolution. Les 127 spécimens étudiés présentent des résidus carbonés bien conservés qui ont permis à l’équipe de réaliser des observations ultrastructurales et des analyses géochimiques détaillées.
L’équipe a appliqué la microtomographie à rayons X, la microscopie électronique à balayage, la microscopie électronique à transmission, la spectrométrie Raman, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et la spectroscopie à rayons X à dispersion d’énergie aux spécimens fossiles. Leur étude a confirmé de multiples façons que les yunnanozoaires possèdent des cartilages cellulaires dans le pharynx, une caractéristique considérée comme spécifique aux vertébrés. Les résultats de l’équipe confirment que les yunnanozoaires sont des vertébrés souches. Les résultats de leur étude montrent que les yunnanozoaires sont les parents les plus anciens et aussi les plus primitifs des vertébrés du groupe couronne.
Des arches dans les fossiles de yunnanozoaires
Au cours de son étude, l’équipe a observé que les sept arcs pharyngiens des fossiles de yunnanozoaires sont similaires les uns aux autres. Tous les arcs ont des segments et des filaments semblables à ceux d’un bambou. Les arcs voisins sont tous reliés par des tiges horizontales dorsales et ventrales, formant un panier. Un squelette pharyngé en forme de panier est une caractéristique que l’on retrouve aujourd’hui chez les poissons vivants sans mâchoire, comme les lamproies et les myxines.
« Deux types de squelettes pharyngés – le type en panier et le type isolé – sont présents chez les vertébrés cambriens et vivants. Cela implique que la forme des squelettes pharyngés a une histoire évolutive précoce plus complexe que ce que l’on pensait auparavant », a déclaré TIAN Qingyi, le premier auteur de l’étude, de l’Université de Nanjing et de l’Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing, de l’Académie chinoise des sciences.
Leurs recherches ont permis à l’équipe de mieux comprendre les structures détaillées des arcs pharyngiens. Les nouvelles observations anatomiques réalisées par l’équipe dans le cadre de son étude confirment le placement évolutif des yunnanozoaires à la base de l’arbre de vie des vertébrés.
L’équipe de recherche
L’équipe de recherche comprend TIAN Qingyi de l’Université de Nanjing (NJU) et de l’Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing de l’Académie chinoise des sciences (NIGPAS) ; ZHAO Fangchen et ZENG Han de NIGPAS ; ZHU Maoyan de NIGPAS et de l’Université de l’Académie chinoise des sciences ; et JIANG Baoyu de NJU.
Le Programme de recherche stratégique prioritaire (B) de l’Académie chinoise des sciences et la Fondation nationale des sciences de Chine ont financé cette recherche.
La CAS a publié ce rapport pour la première fois.
