Un fossile vieux de 530 millions d'années nous éclaire sur l'origine des échinodermes
Publié par Isabelle le 23/04/2019 à 14:00
Source: CNRS INEE

Yanjiahella
© Sébastien Clausen
Les échinodermes, parmi lesquels on compte les oursins, étoiles de mers, concombres de mers, ophiures et lys de mer sont probablement l'un des groupes les plus emblématiques du domaine océanique. Caractérisés aujourd'hui par leur symétrie radiale d'ordre 5, leur évolution s'enracine pourtant dans un groupe à la symétrie bilatérale: les deutérostomiens, auxquels appartient aussi l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme...). Comment et quand cette évolution a-t-elle eu lieu ? Un fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine, feuilles...) ou le simple...) de plus de 500 millions d'années, décrit dans la revue Nature Communications par un consortium scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) (du Muséum (Salle d'exposition du Muséum Provincial (1908) à Toronto (Ontario, Canada) Mangattan Museum (2001)...) d'Histoire Naturelle (La démarche d'observation et de description systématique de la nature commence dès l'Antiquité avec Théophraste, Antigonios de Karystos et Pline...) de Stockholm (Suède), de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) de Xi'an (Chine) et de l'UMR Evolution, Ecologie et Paléontologie (La paléontologie est la science qui étudie les restes fossiles des êtres vivants du passé et les implications évolutives de ces études.) - UMR8198, CNRS/Université de Lille) offre des éléments de réponse à cette énigme.

Peu d'animaux marins sont aussi facilement identifiables que les représentants actuels des échinodermes qui, avec plus de 7 000 espèces, colonisent aujourd'hui quasiment tous les environnements marins, depuis les milieux côtiers tropicaux jusqu'aux eaux froides de l'Antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle Sud, il est entouré...) et aux plaines abyssales. Les oursins, les étoiles de mers, les concombres de mers, les ophiures, et les lys (Les lys ou lis sont des plantes herbacées de la famille des Liliaceae appartenant au genre Lilium.) de mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) sont caractérisés par une symétrie pentaradiaire, et par un squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la base de l'evolution des vertébrés. Celui ci leur a fourni un avantage...) constitué de nombreuses plaques de calcite à la microstructure très poreuse. Bien que les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) moléculaires montrent que les échinodermes appartiennent à la même branche du règne animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de substances organiques. On...) que l'Homme, les deutérostomiens, leur morphologie caractéristique, notamment leur symétrie, en ont toujours fait un groupe à part. Mais les échinodermes n'ont pas toujours possédé ces caractères et leur histoire primitive reste très controversée. Comment et quand leur symétrie pentaradiée, qui correspond aux cinq bras des étoiles de mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), a-t-elle évolué à partir de la symétrie bilatérale typique des deutérostomiens ? La découverte récente d'un fossile de 530 millions d'années permet de mieux cerner l'origine et l'évolution de ce groupe fascinant.

Découverte dans les roches de la Chine septentrionale, l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept...) Yanjiahella biscarpa précède les autres fossiles connus d'échinodermes d'environ 10 millions d'années, et à ce titre fait partie des plus anciens fossiles de deutérostomiens connus. Y. biscarpa possède une thèque couverte de plaques, comme les autres échinodermes, fossiles et actuels, mais se distingue par la présence de deux appendices nourriciers souples et d'une tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et porte les bourgeons et les feuilles. La tige se ramifie généralement en branches et rameaux...) musculaire, caractéristique du groupe frère des échinodermes, les hémichordés. Plus intéressant encore, Y. biscarpa montre une symétrie bilatérale, différenciant d'une part cette espèce de tous les échinodermes connus actuellement, dont la larve (La larve est le premier stade de développement de l'individu après l'éclosion de l'œuf ou la naissance chez un grand nombre d'espèces animales, ayant un développement post-embryonnaire appelé "indirect". On...) bilatérale subit une métamorphose conduisant à la symétrie radiale caractéristique du groupe, mais la rapprochant d'autre part des hémichordés et autres deutérostomiens "typiques". Ces petits animaux de quelques centimètres de long auraient vécu sur les fonds marins, avec leur tige ancrée dans les sédiments, se nourrissant des nutriments en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de suspendre un objet En...) dans la colonne d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) grâce à deux longs appendices nourriciers.


Reconstitution de Y. biscarpa sur les fonds marins cambriens
© Sébastien Clausen

De plus en plus d'indices suggèrent que les échinodermes basaux possédaient une symétrie bilatérale. Y. biscarpa, le plus ancien et certainement l'échinoderme le plus basal connu à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...), confirme cette interprétation, démontrant que le squelette typique des échinodermes est apparu chez des organismes bilatéraux, bien avant l'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de la symétrie pentaradiale ;, probablement plusieurs millions d'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) plus tard. Possédant des similarités à la fois avec les échinodermes et les hémichordés, Y. biscarpa fournit une avancée majeure dans la connaissance de l'ancêtre commun (En phylogénie, un ancêtre commun à plusieurs espèces est l'individu le plus proche dans le temps dont descendent toutes les espèces en question. Par exemple, l'homme et le chimpanzé ont un ancêtre commun....) de ces deux espèces au sein des deutérostomiens, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives dans l'étude de l'histoire préradiale des échinodermes.


Position phylogénique de Y. biscarpa, du Cambrien inférieur (Fortunien ; ~ 540-530 Ma) de Chine, au sein des deuterostomiens. © Sébastien Clausen

Référence publication
Timothy P. Topper, Junfeng Guo, Sébastien Clausen, Christian B. Skovsted & Zhifei Zhang,"A stem group echinoderm from the basal Cambrian of China and the origins of Ambulacraria", Nature Communications, 10, article number 1366, 2019.

Contact chercheur:
Sébastien Clausen - Evolution, Ecologie et Paléontologie (Evo-Eco-Paleo - CNRS/Université de Lille)
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