Une histoire évolutive méconnue des animaux
Les animaux, avant de laisser leurs premières empreintes fossiles indiscutables, auraient peut-être accumulé jusqu’à 200 millions d’années d’histoire évolutive. Un site fossilifère en Mongolie révèle des organismes microscopiques d’une manière incroyablement détaillée, jusqu’à démontrer des cellules à l’intérieur d’échantillons qui ressemblent à des embryons. Cependant, aucun des fossiles analysés ne peut être clairement identifié comme étant un animal, même si des fossiles découverts en Namibie et dans le sud de la Chine montrent que des animaux existaient déjà lorsque le dépôt mongol s’est formé.
Cette divergence remet en question une hypothèse sur laquelle les chercheurs s’appuient pour estimer les origines de la vie animale. Si un dépôt préserve des organismes minuscules de manière exceptionnelle, peut-on en déduire que tous les animaux présents à cette époque auraient également été préservés ? Une étude récente dirigée par l’Université d’Oxford, publiée dans la revue Science Advances le 2 octobre, suggère que la réponse est non. Remettre en question cette hypothèse pourrait repousser l’origine des animaux à 200 millions d’années avant l’apparition de leurs premiers fossiles indéniables.
La préservation exceptionnelle des fossiles
Les fossiles animaux semblent apparaître de manière plutôt soudaine juste avant le Cambrien, une période s’étendant de 539 à 487 millions d’années. Toutefois, d’autres éléments indiquent une histoire évolutive antérieure. Les chercheurs ont utilisé la Weng’an Biota, âgée d’environ 590 millions d’années en Chine, pour déterminer jusqu’où cette histoire pourrait être prolongée. Les roches de cette biote, datées de l’Édiacarien, préservent des organismes microscopiques de manière extrêmement précise, mais aucun d’entre eux ne peut être reconnu comme des animaux. De ce fait, les scientifiques ont déduit que la vie animale devait avoir émergé après la formation du dépôt, en raisonnant qu’ils auraient été conservés s’ils avaient existé.
Le dépôt mongol, connu sous le nom de Kheseen Biota, permet de réévaluer cette logique. Il est âgé de plus de 40 millions d’années plus jeune que Weng’an, bien que les deux partagent certaines espèces, et a été formé à une époque où des animaux sont connus d’autres sites. L’équipe de recherche, regroupant des scientifiques de l’Université de Californie à Berkeley, de l’ETH de Zurich et de l’Université de Yale, a réalisé une étude approfondie de ses microfossiles exceptionnellement bien préservés.
Ils ont étudié plus de 140 échantillons, y compris du matériel provenant de localités non documentées, en utilisant la microscopie électronique à balayage. Parmi les fossiles ressemblant à des embryons avec des cellules internes, ils ont identifié de nouvelles espèces de microfossiles, notamment des acritarches, de minuscules organismes sphériques avec des épines et des projections ramifiées.
Une absence révélatrice des animaux
Le professeur associé Ross Anderson, auteur principal de l’étude à l’Université d’Oxford, a déclaré que les microfossiles de Kheseen remettent en cause l’argument selon lequel les microfossiles exceptionnels de Weng’an impliqueraient que nous aurions aperçu des fossiles d’animaux au sein de cet assemblage s’ils avaient existé à cette époque. Alors que les microfossiles de Kheseen sont tout aussi bien conservés, la preuve d’animaux reste absente, bien que nous sachions qu’ils existaient à ce moment-là.
Les premiers animaux étaient probablement petits et à corps souple, ne possédant ni coques, ni os, ni autres structures dures, rendant leur fossilisation plus complexe. D’après les chercheurs, les animaux auraient pu vivre dans des environnements différents de ceux présents dans la Kheseen Biota, ou les conditions chimiques dans ce lieu n’auraient pas pu préserver leurs restes. Ces hypothèses diminuent la valeur des animaux manquants de Weng’an comme preuve que la vie animale n’avait pas encore commencé.
Les traces chimiques constituent une autre méthode pour chercher les créatures dont les corps ont disparu. Les biomarqueurs conservés dans des roches anciennes fournissent des éléments cohérents indiquant que des éponges vivaient il y a au moins 650 millions d’années, soit des dizaines de millions d’années avant l’apparition des plus anciens fossiles animaux macroscopiques.
Les horloges moléculaires indiquent des animaux plus anciens
Pour évaluer jusqu’où remonter les origines des animaux, l’équipe a utilisé l’analyse des horloges moléculaires. Cette technique compare les différences génétiques entre les espèces actuelles et associe les taux d’évolution à des dates fossiles pour estimer quand leurs ancêtres ont vécu. Les dates issues des archives fossiles aident à affiner ces estimations, donc toute modification peut influencer le calendrier évolutif déduit.
Au lieu de considérer Weng’an comme le plus ancien point de référence pour les origines animales, les chercheurs se sont basés sur plusieurs dépôts plus anciens, datant de 850 à 730 millions d’années, comme la Formation Svanbergfjellet en Norvège, le Groupe de Bitter Springs en Australie, et le Groupe de Chuar en Arizona, aux États-Unis. Bien que ces dépôts soient riches en fossiles, les fossiles d’animaux n’y ont pas été découverts. Cependant, ces sites ont été précédemment utilisés pour poser des limites maximales quant à l’âge des animaux.
En utilisant ces anciennes contraintes géologiques, les chercheurs ont déplacé l’estimation de l’origine des animaux d’environ 200 millions d’années plus tôt par rapport aux analyses basées sur le dépôt Ediacarien plus récent de Weng’an. L’estimation résultante, s’étalant entre 800 et 700 millions d’années, positionne les origines possibles des animaux profondément dans l’ère Néoproterozoïque.
Les animaux pourraient être antérieurs au Snowball Earth
Cette période coïncide avec le début du Cryogénien, vers 720 millions d’années, lorsque d’immenses glaciers se sont étendus sur la planète lors d’épisodes souvent désignés sous le nom de Snowball Earth. Ainsi, les animaux auraient pu évoluer avant certaines des âges glaciaires les plus extrêmes de la Terre ou même apparaître durant cette période difficile. Les résultats relancent les interrogations sur le rôle que les conditions liées à Snowball Earth ont pu jouer dans l’origine et l’évolution précoce de la vie animale.
Orin Lole Durbin, premier auteur de l’étude et maintenant étudiant en doctorat à Virginia Tech, a souligné que les fossiles d’animaux pré-édiacariens restent introuvables, et que leur analyse ne prouve pas que des animaux existaient il y a 800 millions d’années. Toutefois, leurs nouvelles données fossiles en Mongolie affaiblissent l’un des principaux arguments restreignant les origines animales à la période édiacarienne. Parallèlement, les analyses des horloges moléculaires montrent l’étendue de l’histoire évolutive des animaux.
Les chercheurs suggèrent d’explorer des dépôts provenant de divers endroits à travers le monde, représentant des environnements variés et différentes façons de préserver les fossiles. Cette recherche devrait prendre en compte l’ensemble des indices disponibles, y compris les corps d’animaux, les traces de leur activité, et les biomarqueurs chimiques.
Le professeur Anderson a conclu en affirmant que, tant que ces preuves ne seront pas trouvées, la date précise de la naissance du règne animal reste incertaine.
FAQ
Quels types d’organismes sont conservés dans les dépôts comme la Weng’an Biota ?
Les dépôts comme la Weng’an Biota préservent des micro-organismes tels que des algues, mais aucun fossile d’animaux n’a été trouvé, ce qui soulève des questions sur l’évolution et la diversification de la vie animale.
Pourquoi l’étude des horloges moléculaires est-elle importante ?
Les horloges moléculaires permettent aux chercheurs de retracer l’histoire évolutive des espèces en analysant leurs différences génétiques et en les mettant en relation avec des données fossiles, fournissant ainsi des estimations sur les périodes d’origine.
Qu’est-ce que le Cryogénien et pourquoi est-il pertinent pour l’histoire des animaux ?
Le Cryogénien est caractérisé par des périodes de glaciation extrêmes sur Terre, connues sous le nom de Snowball Earth. Ce contexte pourrait avoir influencé l’émergence et l’évolution précoce des animaux.
Quel est l’impact des traces chimiques sur la recherche des ancêtres des animaux ?
Les traces chimiques, comme les biomarqueurs, apportent des preuves de la présence d’organismes multicellulaires, comme les éponges, bien avant l’apparition des fossiles animaux macroscopiques, ce qui élargit notre compréhension de l’origine des animaux.
Quels sont les défis rencontrés dans la recherche de fossiles animaux pré-édiacariens ?
La recherche de fossiles animais pré-édiacariens est compliquée car les conditions nécessaires à leur pérennité, telles que le type d’environnement et les conditions chimiques, peuvent ne pas être présentes dans tous les dépôts.