Du poisson à l'homme : un ancien fossile découvert en Chine éclaire l'évolution

Photo : Avec l’aimable autorisation de l’Académie chinoise des sciences

Une collection de fossiles de poissons bien conservés a été mise au jour dans deux gisements de fossiles récemment découverts au début de la période silurienne – il y a environ 439 à 436 millions d’années – dans la municipalité de Chongqing et la province du Guizhou, dans le sud-ouest de la Chine.

Les scientifiques ont déclaré que cela pourrait fournir des informations sur l’essor et la diversification des animaux à mâchoires, y compris les humains, réécrivant l’histoire évolutive du « du poisson à l’homme ».

L’équipe de recherche dirigée par Zhu Min, de l’Institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de l’Académie chinoise des sciences (CAS), a adopté de nouvelles technologies et méthodologies, notamment la tomodensitométrie de haute précision (tomographie par ordinateur), l’analyse de données volumineuses et l’analogie hydrodynamique. En utilisant ces méthodes, ils ont présenté au monde pour la première fois les dents les plus anciennes de tous les vertébrés à mâchoires, et ce qui était auparavant complètement inconnu – la structure corporelle et l’anatomie du plus ancien vertébré à mâchoires, a appris mercredi le Chine Direct auprès de l’équipe de recherche.

Selon l’institut, leurs découvertes fournissent des preuves solides sur des questions scientifiques telles que « comment les poissons sont devenus humains » et renouvellent les connaissances de l’humanité sur l’histoire de l’évolution des vertébrés à mâchoires.

Les vertébrés à mâchoires représentent plus de 99,8 % des vertébrés modernes, y compris les humains. On pense que ces vertébrés à mâchoires, également connus sous le nom de gnathostomes, sont apparus il y a environ 450 millions d’années. On pense que l’émergence et l’essor des vertébrés à mâchoires marquent une innovation clé « du poisson à l’homme », et de nombreux organes vitaux et structures corporelles humaines pourraient remonter aux débuts de l’évolution des vertébrés à mâchoires.

Cependant, la rareté des preuves fossiles de cette époque rend difficile la reconstruction de l’histoire évolutive précoce des vertébrés à mâchoires. Auparavant, les premiers fossiles de poissons à mâchoires articulés identifiés à ce jour dataient d’environ 425 millions d’années. Par conséquent, il y a eu un énorme vide dans les archives fossiles des premiers vertébrés à mâchoires, couvrant au moins 30 millions d’années depuis l’Ordovicien supérieur jusqu’à la majeure partie du Silurien.

Pour combler cette lacune, qui a été surnommée « une lacune majeure persistante dans nos archives paléontologiques » par le célèbre paléontologue Alfred Romer, l’équipe de Zhu a passé la dernière décennie à visiter plus de 200 lits de roches siluriennes en Chine où il pourrait y avoir des fossiles de poissons.

Ils ont finalement découvert le Chongqing Biota, qui remonte à 436 millions d’années – le seul Lagerstätte du Silurien ancien au monde. Selon l’institut, il préserve des poissons à mâchoires complètes « tête-à-queue », offrant une chance incomparable de jeter un coup d’œil dans « l’aube des poissons » proliférante.

Leurs découvertes comprenaient des placodermes, un groupe éteint de poissons préhistoriques blindés, qui étaient les premiers vertébrés à mâchoires connus et des chondrichtyens, un groupe de poissons cartilagineux tels que les requins et les raies.

L’espèce dominante était un placoderme d’environ 3 cm de long nommé Xushanosteus mirabilis. Ce poisson présente une combinaison de caractéristiques des principaux sous-groupes de placodermes qui éclaire l’évolution des crânes des vertébrés à mâchoires vivants.

Un chondrichtyen nommé Shenacanthus vermiformis a une forme de corps similaire à celle d’autres poissons cartilagineux, mais il se trouve qu’il a des plaques d’armure plus communément associées aux placodermes. Ces découvertes révèlent une diversification jusque-là inconnue à cette période.

Zhu a déclaré mercredi au Chine Direct que « le travail de déterrement continue de produire des matériaux remarquables. Le Chongqing Lagerstätte, comme les biotes de Chengjiang et de Jehol, deviendra un site du patrimoine paléontologique de renommée mondiale et fournira des preuves clés de la façon dont l’extraordinaire diversité des mâchoires les vertébrés que nous voyons aujourd’hui ont augmenté. »

« C’est vraiment un ensemble impressionnant de découvertes de fossiles qui changent la donne. Il réécrit presque tout ce que nous savons sur les débuts de l’évolution des animaux à mâchoires », a déclaré John Long, ancien président de la Society of Vertebrate Paleontology. [2014-2016]qui enseigne à l’Université Flinders, en Australie.

Le gisement de Guizhou remonte à quelque 439 millions d’années et contient des séquences de couches sédimentaires de la lointaine période silurienne [from around 445 to 420 million years ago]. Il a produit des découvertes de fossiles spectaculaires, y compris des dents isolées identifiées comme appartenant à une nouvelle espèce nommée Qianodus duplicis de vertébrés primitifs à mâchoires.

Appelé d’après l’ancien nom de Guizhou, Qianodus possédait des éléments dentaires particuliers en forme de spirale portant plusieurs générations de dents qui ont été ajoutées tout au long de la vie de l’animal. La découverte de Qianodus fournit une preuve tangible de l’existence de vertébrés à dents et d’une dentition semblable à celle d’un requin 14 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait.

Les localités de vertébrés siluriens du Guizhou, et celles ailleurs en dehors de la Chine, ont suscité un grand intérêt pour les paléontologues qui étudient les origines et la diversification précoce des vertébrés.

« Ce qui a intrigué les chercheurs, c’est l’absence de dents ou d’autres éléments dentaires reconnaissables », a déclaré Qiang Li, l’un des auteurs de l’étude et scientifique principal du groupe de recherche sur les premiers vertébrés de l’Université normale de Qujing. « Maintenant, Qianodus nous fournit la première preuve tangible des dents de cette première période critique de l’évolution des vertébrés. »

Les résultats seront publiés dans la revue Nature mercredi dans quatre articles dont un article de couverture.

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