Une étude révolutionnaire a découvert le premier cas connu d’extraction de feuilles par des insectes dans un fossile vieux de 312 millions d’années, repoussant l’origine estimée de ce comportement de 70 millions d’années et fournissant de nouvelles informations sur l’évolution et les comportements des premiers insectes. Crédit : Issues.fr.com
Les insectes préhistoriques, avec leurs corps délicats et mous, sont difficiles à préserver sous forme de fossiles. Bien que les ailes soient le plus souvent fossilisées, les corps de ces insectes sont souvent fragmentés ou incomplets, ce qui pose des difficultés pour les études scientifiques. Les paléontologues s’appuient souvent sur des traces fossiles pour en savoir plus sur ces insectes anciens, que l’on trouve presque exclusivement sous forme de traces sur des plantes fossiles.
« Nous disposons d’un important registre de plantes fossiles », a déclaré Richard J. Knecht, titulaire d’un doctorat. candidat au Département de biologie organisationnelle et évolutive à Harvard. « Plus loin dans le temps, ce sont les traces fossiles qui nous en disent plus sur l’évolution et le comportement des insectes que les fossiles corporels, car les plantes et les traces fossiles qu’elles contiennent se conservent très bien. Et la trace, contrairement à un corps, ne bouge pas dans le temps et se retrouve toujours là où elle a été créée.
(A) Les principales preuves fossiles d’insectes et d’associations plantes-insectes sont présentées avec des points étiquetés, avec une référence particulière aux ordres d’insectes holométaboliques (Diptères, Hyménoptères, Lépidoptères et Coléoptères) et aux dommages endophytes foliaires. Les estimations génomiques de l’origine des principaux ordres miniers de feuilles sont indiquées en rose (Coléoptères), orange (Hyménoptères) et bleu (Lépidoptères). (B) Mines de pinnules fossiles sur Macroneuropteris scheuchzeri. (MCZ 198877a) de la formation de Rhode Island dans le Massachusetts, États-Unis Crédit : Anshuman Swain
Découverte des plus anciennes preuves d’alimentation interne
Dans une nouvelle étude, publiée dans Nouveau phytologue, des chercheurs dirigés par Knecht décrivent une trace fossile endophytique trouvée sur une feuille de fougère à graines du Carbonifère qui représente la première indication d’alimentation interne dans une feuille. Le fossile du Carbonifère, vieux de 312 millions d’années, fournit la preuve de l’origine possible de l’alimentation interne, connue sous le nom d’extraction des feuilles, et montre que l’âge de ce comportement se produisait environ 70 millions d’années plus tôt que prévu.
« De toutes les façons dont les insectes se nourrissent à l’intérieur des plantes : l’exploitation de l’intérieur des feuilles, les galles ressemblant à des tumeurs dans lesquelles un insecte prend le contrôle de la machinerie de développement d’une plante, les forages et les galeries des insectes dans le bois, et Les insectes envahissent les graines d’une myriade de manières pour consommer des tissus embryonnaires nutritifs – c’est l’exploitation minière qui est la plus mystérieuse », a déclaré le co-auteur Conrad C. Labandeira, géologue de recherche principal et conservateur des arthropodes fossiles au Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian. « Les premières mines sont enregistrées dès le début Trias, peu après la grande extinction de la fin du Permien, et pourtant les galles, les forages et la prédation des graines s’étendent considérablement plus tôt dans le Paléozoïque. Pourquoi ce retard dans le minage ? Je pense que nous avons maintenant une réponse !
Résultats de rétrodiffusion et de spectrométrie à dispersion d’énergie (EDS) de l’analyse SEM à l’aide d’un SEM JEOL 7900F. (A) Image de microscopie à rétrodiffusion SEM d’une partie de la trace endophytique. Les cases (BE) représentent les zones où la cartographie des éléments a été effectuée. B1-E1 montre des images empilées de tous les éléments trouvés dans les zones focalisées relatives. Des cartes d’éléments individuels des zones BE peuvent être trouvées dans les données supplémentaires. B2-E2 représentent les cartes des éléments du phosphore (couleur cyan) trouvées dans les cases BE. Crédit : Richard J. Knecht et Anshuman Swain
Le processus et l’importance de l’alimentation interne
L’alimentation interne des plantes est courante chez les insectes holométaboles – insectes qui subissent une métamorphose complète : lépidoptères (mites), coléoptères (coléoptères), diptères (mouches) et hyménoptères (guêpes et tenthrèdes). Une larve pénètre dans la feuille et commence à se nourrir des tissus internes de la feuille, laissant une traînée derrière elle. Au fur et à mesure que la larve creuse des tunnels dans la feuille, elle grandit également, passe par différentes étapes de mue et laisse même derrière elle ses excréments, appelés excréments.
« Les excréments sont l’une des choses que nous recherchons lorsque nous identifions une alimentation interne. Les déjections peuvent même avoir différents traits utiles lorsqu’il s’agit de définir quel animal les fabrique », a déclaré Knecht. La larve continuera à tracer une trace à l’intérieur de la feuille jusqu’à ce qu’elle se nymphose, éclose, se détache de la feuille et s’envole.
Traces endophytes sur Macroneuropteris scheuchzeri ; (A) MCZ 198877a (partie) et détails agrandis de la structure endophytique (B)-(H). Crédit : Richard J. Knecht
Préservation exceptionnelle dans la formation de Rhode Island
La trace fossile a été trouvée dans la formation carbonifère de Rhode Island. La Formation de Rhode Island était à l’origine un environnement marécageux et gorgé d’eau qui offrait un cadre anoxique qui préservait très bien les fossiles végétaux ; ce que les paléontologues appellent un Lagerstätte, un site qui produit des fossiles extraordinaires avec une conservation exceptionnelle.
« Les larves sont une chose qui ne se fossilise pas », a déclaré Knecht. « Ils sont trop délicats et trop petits. Voir quelque chose comme ceci est vraiment instructif car cela nous renseigne sur le comportement des larves à une époque précise, la fin du Paléozoïque, dans laquelle nous savons très peu de choses sur les larves.
Cette préservation exceptionnelle a permis aux chercheurs de bien voir la trace endophytique qui suit les schémas recherchés par les paléontologues pour définir ce comportement. Par exemple un sentier sinueux, la larve évitera les bords et les nervures principales de la feuille. Ce comportement n’est connu que chez les insectes holométaboles, y compris les animaux existants aujourd’hui.
« Cette découverte repousse ce comportement de 70 millions d’années », a déclaré Knecht. « Cela nous montre deux choses, l’une sur le comportement des larves, quelque chose que nous ne voyons pas dans les archives fossiles parce que les larves ne se conservent généralement pas. Et deuxièmement, que l’évolution de la métamorphose complète, l’holométabolisme, existait à cette époque.
Le fossile est conservé au Musée de zoologie comparée de Harvard, parmi d’autres fossiles que Knecht étudie également.
