Les scientifiques ont découvert une ancienne espèce d'éponge, Helicolocellus, en Chine, datant de 550 millions d'années, offrant de nouvelles informations sur l'évolution des éponges et comblant une lacune cruciale dans leurs premiers archives fossiles. Position de vie reconstituée d'Helicolocellus sur le fond marin de l'Édiacarien. Crédit : Yuan Xunlai
La découverte de l'éponge de la fin de l'Édiacarien, Helicolocellus, offre de nouvelles informations sur l'évolution précoce des éponges, suggérant que des formes non biominéralisantes existaient il y a environ 550 millions d'années et comblant un fossé évolutif critique entre les périodes de l'Édiacarien et du Cambrien.
Le professeur Yuan Xunlai et son équipe de l'Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing, qui fait partie de l'Académie chinoise des sciences, ont découvert une éponge du groupe couronne de la fin de la période Édiacarienne nommée Helicolocellus dans le biote Shibantan situé dans la province du Hubei. Ce biote fossile remonte à environ 550 millions d’années.
Cette découverte, qui comble une lacune importante dans l'évolution précoce des éponges, a été récemment publiée dans Nature.
Les éponges sont souvent considérées comme le phylum métazoaire le plus basal et le plus primitif. Les premiers fossiles d’éponges peuvent fournir des indices importants sur l’origine et l’évolution précoce des animaux. Les estimations de l’horloge moléculaire et les données controversées sur les biomarqueurs suggèrent que les éponges auraient dû apparaître il y a environ 700 millions d’années. Énigmatiquement, cependant, aucun fossile d’éponge sans ambiguïté n’a été découvert avant la période cambrienne (il y a environ 539 millions d’années). Il existe donc un écart de 160 millions d’années dans les archives fossiles des éponges, une période du début de l’évolution des éponges connue sous le nom d’« années perdues ».
Position phylogénétique d'Helicolocellus. Helicolocellus est résolu comme un hexaactinellidé du groupe souche avec d'autres éponges fossiles. Crédit : Yuan Xunlai
Théories sur l'absence d'éponges précambriennes
Deux hypothèses concurrentes ont été proposées pour expliquer l'absence d'éponges précambriennes : Une hypothèse soutient que, puisque la plupart des éponges existantes ont des spicules siliceux ou calcaires, l'ancêtre commun des éponges avait également des spicules minéralisés. Selon cette hypothèse, l’absence de fossiles d’éponges précambriennes peut être attribuée à un faible potentiel de préservation dû à la composition chimique des eaux interstitielles. L’autre hypothèse veut que l’ancêtre commun des éponges soit des animaux non biominéralisés.
Ce n’est qu’après l’émergence de classes majeures qu’ils ont développé indépendamment des spicules biominéralisés. Par conséquent, les premières éponges du Précambrien manquaient de spicules, ce qui rendait difficile la préservation et l'identification de ces éponges dans les archives fossiles.
Le nouvellement découvert Hélicocellus présente des caractéristiques morphologiques similaires à celles des éponges de verre (Hexactinellida), telles qu'un corps conique radialement symétrique, une structure d'attache discoïde, une éventuelle cavité centrale et des canaux excurrents déduits. De plus, la surface de Hélicocellus se compose de cases régulières, dont chacune est divisée en quatre cases similaires mais plus petites, elles-mêmes subdivisées en cases encore plus petites. Ce motif de grille unique se retrouve également chez certains hexaactinellidés typiques du Paléozoïque.
Leurs formes et structures sont très similaires ; cependant, les grilles dans Hélicocellus sont constituées de matière organique, alors que les grilles des fossiles d'éponges du Paléozoïque sont constituées de spicules biominéralisées. Cette étude suggère que Hélicocellus peut représenter une éponge précoce sans spicules biominéralisés.
Holotype de Helicolocellus cantori gen. et sp. nov., NIGP-176531. (a), photographié sous lumière réfléchie. (b), Carte d'élévation topographique issue de la microscopie à balayage laser. Crédit : Yuan Xunlai
Pour tester davantage cette interprétation, les chercheurs ont construit une matrice de données morphologiques contenant plusieurs animaux existants et fossiles et ont effectué une analyse phylogénétique rigoureuse. Les résultats montrent que Hélicocellus appartient au groupe des éponges de la couronne et est étroitement lié aux hexaactinellidés.
La découverte de Hélicocellus indique que des éponges non biominéralisantes existaient au Précambrien. Cela suggère que les éponges modernes ne devraient pas être utilisées comme seul guide pour trouver des fossiles d’éponges précambriennes, car les premières éponges n’avaient peut-être pas de spicules biominéralisés et n’avaient peut-être pas toutes les caractéristiques des éponges modernes. De plus, les premières éponges hexactinellides ont d'abord établi le plan squelettique réticulé à l'aide de matière organique, puis ont ajouté des biominéraux siliceux à la recette de la formation du squelette au Cambrien.
Les assemblages fossiles de part et d’autre de la frontière Édiacarien-Cambrien sont extrêmement disparates. La période Édiacarienne est dominée par le biote énigmatique et phylogénétiquement inconnu d'Ediacara, tandis qu'au Cambrien, les écosystèmes marins modernes commencent à prendre forme avec l'émergence de phylums animaux existants. La découverte de Hélicocellus relie les assemblages de fossiles de l'Édiacarien et du Cambrien, indiquant que le biote d'Ediacara a des liens évolutifs avec les animaux du Cambrien. Comme l'a commenté un critique, la découverte de Hélicocellus peut-être la « pierre de Rosette » pour comprendre l’évolution animale.
