«Je n'ai jamais rien vu de pareil auparavant» – Un fossile inhabituel vieux de 550 millions d'années résout le paradoxe paléontologique

La recherche offre de nouvelles perspectives sur l’évolution précoce des animaux.

Des chercheurs dirigés par Shuhai Xiao de Virginia Tech ont découvert un fossile d'éponge de mer vieux de 550 millions d'années, mettant ainsi en lumière une lacune de 160 millions d'années dans les archives fossiles. Ce fossile, qui suggère que les premières éponges manquaient de squelettes minéraux, fournit de nouvelles informations sur l'évolution de l'un des premiers animaux et influence la manière dont les paléontologues recherchent d'anciennes éponges.

À première vue, la simple éponge de mer n’a rien de mystérieux. Pas de cerveau. Pas de tripe. Aucun problème à le faire remonter à 700 millions d'années. Pourtant, les fossiles d’éponges convaincants ne remontent qu’à environ 540 millions d’années, ce qui laisse un vide de 160 millions d’années dans les archives fossiles.

Dans un article publié le 5 juin dans la revue Naturele géobiologiste de Virginia Tech, Shuhai Xiao, et ses collaborateurs ont signalé une éponge de mer vieille de 550 millions d'années provenant des « années perdues » et ont proposé que les premières éponges de mer n'avaient pas encore développé de squelettes minéraux, offrant ainsi de nouveaux paramètres à la recherche des fossiles manquants.

Le mystère des éponges de mer disparues repose sur un paradoxe. Les estimations de l'horloge moléculaire, qui consistent à mesurer le nombre de mutations génétiques qui s'accumulent au fil du temps, indiquent que les éponges ont dû évoluer il y a environ 700 millions d'années. Et pourtant, aucun fossile d’éponge convaincant n’avait été trouvé dans des roches aussi anciennes.

Pendant des années, cette énigme a fait l’objet de débats entre zoologistes et paléontologues.

Cette dernière découverte complète l'arbre généalogique évolutif de l'un des premiers animaux, expliquant son absence apparente dans les roches plus anciennes et reliant les points aux questions de Darwin sur le moment de son évolution.

La découverte révolutionnaire de Xiao

Xiao, qui a récemment été intronisé à l'Académie nationale des sciences, a découvert le fossile pour la première fois il y a cinq ans, lorsqu'un collaborateur lui a envoyé par SMS une photo d'un spécimen découvert le long du fleuve Yangtze en Chine. « Je n'avais jamais rien vu de pareil auparavant », a déclaré Xiao, membre du corps professoral du Collège des sciences. «Presque immédiatement, j'ai réalisé que c'était quelque chose de nouveau.»

Xiao et ses collaborateurs de l'Université de Cambridge et de l'Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing ont commencé à exclure les possibilités une par une : pas un ascidie, pas une anémone de mer, pas un corail. Ils se demandaient s’il s’agissait d’une ancienne éponge de mer insaisissable ?

Dans une étude antérieure publiée en 2019, Xiao et son équipe ont suggéré que les premières éponges ne laissaient aucun fossile parce qu’elles n’avaient pas développé la capacité de générer les structures dures en forme d’aiguilles, appelées spicules, qui caractérisent les éponges de mer aujourd’hui.

Les membres de l'équipe de Xiao ont retracé l'évolution des éponges à travers les archives fossiles. À mesure qu’ils remontaient dans le temps, les spicules d’éponges étaient de plus en plus organiques et moins minéralisés.

« Si vous extrapolez en arrière, alors peut-être que les premiers étaient des créatures au corps mou avec un squelette entièrement organique et aucun minéral », a déclaré Xiao. « Si cela était vrai, ils ne survivraient pas à la fossilisation, sauf dans des circonstances très particulières où une fossilisation rapide l'emportait sur la dégradation. »

Plus tard en 2019, le groupe de recherche international de Xiao a découvert un fossile d'éponge préservé dans de telles circonstances : un mince lit de roches carbonatées marines connues pour préserver d'abondants animaux à corps mou, y compris certains des premiers animaux mobiles.

« Le plus souvent, ce type de fossile serait perdu dans les archives fossiles », a déclaré Xiao. « Cette nouvelle découverte ouvre une fenêtre sur les premiers animaux avant qu'ils ne développent des parties dures. »

Découverte de nouveaux fossiles et ses implications

La surface du nouveau fossile d’éponge est parsemée d’un ensemble complexe de boîtes régulières, chacune divisée en boîtes plus petites et identiques.

« Ce modèle spécifique suggère que notre éponge de mer fossilisée est la plus étroitement liée à un certain espèces d'éponge de verre », a déclaré Xiaopeng Wang, chercheur postdoctoral à l'Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing et à l'Université de Cambridge.

Un autre aspect inattendu du nouveau fossile d’éponge est sa taille. « Lorsque je cherchais des fossiles d'éponges anciennes, je m'attendais à ce qu'ils soient très petits », a déclaré Alex Liu, un collaborateur de l'Université de Cambridge. « Le nouveau fossile mesure environ 15 pouces de long avec un plan corporel conique relativement complexe, ce qui a remis en question bon nombre de nos attentes concernant l'apparition des premières éponges. »

Bien que le fossile comble certaines des années manquantes, il fournit également aux chercheurs des conseils importants sur la manière de rechercher ces fossiles – ce qui, espérons-le, permettra d'approfondir la compréhension des premières évolutions animales plus loin dans le temps.

« La découverte indique que les premières éponges étaient peut-être spongieuses mais pas vitreuses », a déclaré Xiao. « Nous savons maintenant que nous devons élargir notre vision lorsque nous recherchons les premières éponges. »