Reconstitution artistique de Megasiphon thylakos, un organisme benthique qui vivait directement sur le fond marin. M. thylakos était également sessile (immobile) et passait son temps à se nourrir par filtre à l’aide de ses siphons proéminents. D’autres espèces couramment trouvées dans la Formation de Marjum, site à partir duquel M. thyalkos a été découvert, ont également été reconstruites à proximité. Les brachiopodes à proximité (en bas au centre) et l’éponge épineuse Choia (au centre au milieu) sont communs dans de nombreux environnements cambriens. En arrière-plan se trouve l’hémichordé Oesia, qui vivait dans des tubes perforés. Crédit : Œuvre originale de Franz Anthony
Karma Nanglu dit que son animal préféré est toujours celui qu’il étudie actuellement. Cependant, sa découverte la plus récente pourrait rester en tête de sa liste pendant un certain temps : un fossile vieux d’un demi-milliard d’années issu du groupe merveilleusement étrange des organismes marins. invertébrésles tuniciers.
«Cet animal est une découverte aussi passionnante que certaines choses que j’ai trouvées en me suspendant au flanc d’une falaise ou en sautant d’un hélicoptère. C’est tout aussi cool », a déclaré Nanglu, chercheur postdoctoral au Département de biologie organique et évolutive de l’Université Harvard.
Dans une nouvelle étude en Communications naturelles, Nanglu et ses coauteurs décrivent le nouveau fossile, nommé Mégasiphon Thylakos, révélant que les tuniciers ancestraux vivaient comme des adultes stationnaires se nourrissant de filtres et ont probablement subi une métamorphose à partir d’une larve ressemblant à un têtard.
Les tuniciers sont des créatures vraiment étranges, de toutes formes et de toutes tailles, avec une grande variété de modes de vie. La forme de base d’un tunicier adulte ressemble généralement à un tonneau avec deux siphons dépassant de son corps. L’un des siphons aspire l’eau contenant des particules de nourriture par aspiration, permettant à l’animal de se nourrir à l’aide d’un dispositif de filtrage interne en forme de panier. Une fois l’animal nourri, l’autre siphon expulse l’eau.
Il existe deux lignées principales de tuniciers, les ascidiacés (souvent appelés « ascidies ») et les appendiculaires. La plupart des ascidiacés commencent leur vie sous la forme d’un têtard et mobile, puis se métamorphosent en adultes en forme de tonneau doté de deux siphons. Ils vivent leur vie d’adulte attachés au fond marin. En revanche, les appendiculaires conservent l’apparence d’un têtard à mesure qu’ils deviennent adultes et nagent librement dans les eaux supérieures.
Comparaisons entre le nouveau tunicier du Cambrien Megasiphon thylakos (a,b) avec certains tuniciers modernes (c,d,e). En particulier, M. thylakos partage le corps en forme de vase arrondi ou en forme de tonneau et la paire proéminente de siphons des tuniciers ascidiacés modernes. Étant donné que M. thylakos est âgé d’un demi-milliard d’années, cela suggère qu’à l’origine, les tuniciers vivaient un peu comme les ascidiacés modernes : ils avaient une forme adulte immobile avec des siphons pour l’alimentation par filtre, un plan corporel qui a été établi après métamorphosant à partir d’un juvénile ressemblant à un têtard. Les espèces modernes représentées sont c : Ciona, d : Ascidiella, e : Molgula. Crédits : Rudy Lerosey-Aubril (a,b) et Karma Nanglu (c,d,e)
« Cette idée qu’ils commencent comme une larve ressemblant à un têtard qui, lorsqu’elle est prête à se développer, donne un coup de tête à un rocher, s’y colle et commence à se métamorphoser en réabsorbant sa propre queue pour se transformer en cet être doté de deux siphons est tout simplement impressionnante, » dit Nanglu.
Il est intéressant de noter que les tuniciers sont les plus proches parents de vertébrés, qui incluent les poissons, les mammifères et même les humains. Il est difficile d’imaginer comment cette créature étrange pourrait être liée aux vertébrés sans ce début de têtard. La relation étroite des tuniciers avec les vertébrés rend leur étude essentielle pour comprendre nos propres origines évolutives. Malheureusement, ce n’est pas facile à faire car les tuniciers sont presque totalement absents de l’ensemble des archives fossiles, seule une poignée de fossiles apparaissant de manière convaincante comme membres du groupe.
Avec si peu de fossiles, les scientifiques se sont principalement appuyés sur ce que l’on pouvait apprendre des tuniciers modernes. espèces. Parce que personne ne connaissait la morphologie et l’écologie du dernier ancêtre commun des tuniciers, les scientifiques ne pouvaient que supposer qu’il s’agissait soit d’un animal benthique doté de deux siphons, comme les ascidiacés, soit d’un animal nageant librement comme les appendiculaires.
M. thylakos avait toutes les caractéristiques de base d’un tunicier ascidiacé, un corps en forme de tonneau et deux excroissances proéminentes en forme de siphon. Mais ce qui a retenu l’attention de l’équipe, ce sont les bandes sombres qui parcourent le corps du fossile.
Des images puissantes de M. thylakos a permis aux chercheurs de procéder à une comparaison côte à côte avec une ascidiacée moderne. Les chercheurs ont utilisé des coupes disséquées de tunicier moderne Ciona identifier la nature de Le mégasiphon bandes sombres. Les comparaisons ont révélé des similitudes remarquables entre Ciona les muscles, qui permettent au tunicier d’ouvrir et de fermer ses siphons, et les bandes sombres observées dans le fossile vieux de 500 millions d’années.
« Le mégasiphon « La morphologie nous suggère que le mode de vie ancestral des tuniciers impliquait un adulte immobile qui se nourrissait par filtre avec ses grands siphons », a déclaré Nanglu. « Il est si rare de trouver non seulement un fossile de tunicier, mais aussi un fossile qui offre une vue unique et sans précédent sur les premières origines évolutives de ce groupe énigmatique. »
Détails de l’anatomie du Megasiphon thylakos. M. thylakos avait deux siphons proéminents et un corps en forme de tonneau. Il avait également des muscles longitudinaux proéminents allant de l’extrémité des siphons à la base du corps. Ceux-ci sont comparables aux tuniciers modernes, notamment Ciona intestinalis, qui est disséqué en c et f. Même les fibres musculaires individuelles de la taille d’un micromètre peuvent être comparées entre ce fossile vieux de 500 millions d’années et les tuniciers modernes. Crédits : James Wheeler (a,d) et Karma Nanglu (b,c,e,f,g)
M. thylakos est le seul fossile définitif de tunicier avec préservation des tissus mous qui ait été découvert à ce jour. C’est le plus ancien du genre, originaire de la formation de Marjum du Cambrien moyen dans l’Utah. Le fossile a été reconnu comme un tunicier par l’associé de recherche des co-auteurs, Rudy Lerosey-Aubril, et le professeur Javier Ortega-Hernández (tous deux du Département de biologie organique et évolutive) lors d’une visite au Musée d’histoire naturelle de l’Utah (UMNH) en 2019.
« Le fossile a immédiatement attiré notre attention », a déclaré Ortega-Hernández, « bien que nous travaillions principalement sur les arthropodes du Cambrien, tels que les trilobites et leurs parents au corps mou, la similitude morphologique étroite des Mégasiphon avec les tuniciers modernes était tout simplement trop frappant pour être ignoré, et nous avons immédiatement su que le fossile aurait une histoire intéressante à raconter.
Les fossiles de la Formation de Marjum datent de peu de temps après l’explosion cambrienne, l’un des événements évolutifs les plus importants de l’histoire de la Terre, survenu il y a environ 538 millions d’années. C’est à cette époque que les groupes d’animaux les plus importants sont apparus pour la première fois dans les archives fossiles, modifiant radicalement les écosystèmes marins. Les tuniciers, cependant, sont sensiblement absents des roches cambriennes, même s’ils sont diversifiés et abondants dans les océans modernes.
Il existe de nombreux sites de fossiles cambriens exceptionnellement préservés aux États-Unis, mais ceux-ci sont souvent négligés par rapport à ceux des schistes de Burgess au Canada et de Chengjiang en Chine. « La découverte de Mégasiphon illustre parfaitement pourquoi Javier et moi menons des travaux de terrain dans l’Utah depuis dix ans », a déclaré Lerosey-Aubril. « Les strates de Marjum retiennent toute notre attention en ce moment car nous savons qu’elles préservent des fossiles de groupes d’animaux, tels que les tuniciers ou les gelées en peigne, qui sont presque entièrement absents des archives fossiles du Cambrien. »
Les estimations de l’horloge moléculaire suggèrent que les ascidiacées sont apparues il y a 450 millions d’années. Or, à 500 millions d’années, M. thylakos fournit la vue la plus claire de l’anatomie des anciens tuniciers et de leur première histoire évolutive. Significativement, M. thylakos fournit la preuve que la majeure partie du plan corporel moderne des tuniciers était déjà établie peu après l’explosion cambrienne.
« Compte tenu de la qualité exceptionnelle de conservation et de l’âge du fossile, nous pouvons en dire beaucoup sur l’histoire évolutive des tuniciers », a déclaré Nanglu. « C’est une découverte incroyable car nous n’avions pratiquement aucune preuve concluante des modes de vie ancestraux de ce groupe avant cela. »
Après avoir collecté à nouveau des centaines de nouveaux fossiles ce printemps, les chercheurs sont convaincus que la formation de Marjum commence seulement à révéler ses secrets.
Les auteurs tiennent à remercier tout particulièrement C. Levitt-Bussian et RB Irmis pour leur aide lors des visites au Musée d’histoire naturelle de l’Utah (NHMU) et pour avoir facilité l’étude des spécimens conservés dans cette institution. Et au Bureau of Land Management, en particulier SE Foss et G. McDonald, pour avoir déposé l’holotype de Mégasiphon au NHMU et en fournissant une assistance en matière de conservation.
