Un ancien berceau d'évolution peut avoir été découvert dans les falaises rayées du Grand Canyon.
Les paléontologues ont trouvé un trésor de fossiles exceptionnellement bien conservé dans les schistes verdâtres de la formation de Bright Angel. Aujourd'hui, ces schistes négligent la rivière Colorado à partir de divers points du canyon, mais ils ont formé environ un demi-milliard d'années, pendant la période Cambrien.
La faune fossilisée comprend des organismes sophistiqués comme une espèce nouvellement identifiée de ver du pénis avec une bouche rétractable, ainsi que des mollusques et des crustacés qui partagent des similitudes avec des animaux modernes, les chercheurs rapportent le 23 juillet en Avancées scientifiques. Les fossiles brossent un tableau d'un écosystème florissant dans lequel les organismes se sont développés de plus en plus complexes, résultant en une sorte de course aux armements évolutifs.
«Il n'y a que quelques types de contextes qui peuvent vraiment lancer l'innovation évolutive en avant», explique le paléontologue Giovanni Mussini de l'Université de Cambridge. «Et le Grand Canyon était probablement l'un d'entre eux dans le Cambrien.»
Les preuves fossiles du monde entier suggèrent que la plupart des groupes d'animaux modernes sont apparus pour la première fois au début de la période Cambrien, au milieu d'un boom de la biodiversité appelée explosion du Cambrien. De nombreux fossiles cambriens sont originaires d'emplacements autrefois relativement éloignés au large qui étaient pauvres en oxygène, ce qui a réduit la décomposition et favorisait la préservation. Mais ces sites, qui incluent le célèbre schiste de Burgess dans les Rocheuses canadiennes, peuvent ne pas raconter l'histoire de la vie dans des écosystèmes cambriens plus habitables, dit Mussini.
Il y a un demi-milliard d'années, une grande partie de l'ouest de l'Amérique du Nord aurait été inondé dans une mer peu profonde. Les types de sédiments dans la formation Bright Angel suggèrent la couche formée sur l'ancienne étagère continentale à une profondeur de «au plus, quelques dizaines de mètres», où la lumière du soleil pourrait éclairer les fonds marins, dit Mussini. «Il y avait probablement beaucoup plus de photosynthèse» par rapport à l'environnement du schiste de Burgess.
De plus, le site aurait probablement été plus proche des deltas et des estuaires qui ont livré des nutriments dans l'océan. Et contrairement au schiste de Burgess sombre, la couleur claire de la formation d'ange brillant suggère qu'une grande partie de la matière organique était recyclée par une faune prolifique, dit Mussini.
En 2023, lui et ses collègues ont passé des semaines à voyager en aval sur un canot à travers le Grand Canyon, s'arrêtant sur les plages pour échantillonner les schistes. Mussini cherchait de petits fossiles carbonés, qui peuvent préserver dans des détails de détail exquis, les restes des animaux manquant d'os ou d'autres parties dures.
Trouver de tels fossiles «est en partie un jeu de chance», dit Mussini, car ils sont trop petits pour repérer les yeux. Ainsi, après avoir collecté des dizaines d'échantillons de schiste de tout le canyon, les chercheurs ont vérifié leur prime dans le laboratoire en dissolvant les échantillons en acide et en choisissant le résidu au microscope. Au total, ils ont récupéré plus de 1 500 spécimens, dont «les premiers animaux cambriens exceptionnellement préservés du Grand Canyon», explique Mussini.
La faune comprend des crustacés avec des tableaux de poils qui ont probablement été utilisés pour capturer les particules alimentaires dans la colonne d'eau. Ces crustacés «auraient l'air très similaires aux crevettes de saumure modernes… le genre de choses que les flamants ont tendance à manger», dit Mussini. Et une mollusque avait des dents émoussées qui se chevauchent qui auraient été bonnes pour gratter, un peu comme un escargot de jardin ou une limace de mer moderne.
Ensuite, il y a le ver du pénis. Alors que les vers du pénis étaient déjà connus pour exister à cette époque, cette espèce a des dents complexes avec des projections finement ramifiées reliant son pharynx, ainsi que d'autres dents robustes et épineuses, qui, selon Mussini, «sont beaucoup plus complexes que n'importe lequel de ses homologues du schiste de Burgess».
Les traits modernes et sophistiqués trouvés dans le Bright Angel Biota suggèrent que l'environnement était suffisamment abondant pour que des espèces concurrentes investissent dans des adaptations complexes, dit Mussini. Ces organismes peuvent ensuite se propager dans des contextes comme celui du schiste de Burgess, où les ressources auraient été plus limitées, spécule-t-il.
«Les données qu'ils ont présentées sont cohérentes avec cela… [but] Je ne pense pas que le livre soit fermé, dit le paléontologue Karma Nanglu de l'Université de Californie à Riverside, qui n'était pas impliqué dans l'œuvre. Le biote de la formation Bright Angel et le schiste de Burgess sont tous les deux assez biodiverses, il n'est donc pas clair que l'un représente la source de traits trouvés dans l'autre, dit-il. Si les chercheurs pouvaient trouver des fossiles plus anciens qui montrent des environnements moins profonds étaient plus de biodiverse que les plus profonds, cela rendrait leur cas plus fort, dit-il.
Mussini prévoit de continuer à chercher des spécimens sophistiqués encore plus âgés que la période Cambrien. C'est «dans l'esprit d'essayer de voir si certaines de ces innovations sont réellement plus anciennes que nous ne le pensions», dit-il. « Ce record est encore relativement inexploité. »
