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Starfish: un fossile rare aide à répondre au mystère de l’évolution des bras

La découverte fortuite d’un fossile magnifiquement préservé dans le paysage désertique du Maroc a résolu l’un des grands mystères de la biologie et de la paléontologie: comment les étoiles de mer ont fait évoluer leurs bras.

Les étoiles de mer sont l’un des animaux les plus reconnaissables de notre planète. La plupart des gens les associent probablement à des excursions à la plage, à la marche dans des piscines rocheuses ou à la baignade dans la mer. Ils peuvent apparaître comme de simples créatures, mais la façon dont la biologie distinctive de ces animaux a évolué était, jusqu’à récemment, inconnue.

Notre nouvelle étude, publié dans la revue Lettres de biologie, met en lumière la façon dont l’étoile de mer a développé sa forme distinctive.

  Starfish: un fossile rare aide à répondre au mystère de l'évolution des bras

Bien que les étoiles de mer puissent sembler des animaux très robustes, elles sont généralement constituées de nombreuses parties dures attachées par des ligaments et des tissus mous qui, à la mort, se dégradent rapidement. Crédit d’image: Unsplash

Le mystère des étoiles de mer

Les étoiles de mer et leurs proches parents, les étoiles fragiles, appartiennent à un groupe appelé les échinodermes. Ce sont des animaux à la peau épineuse, notamment des oursins, des nénuphars et des concombres de mer, avec des traits biologiques bizarres. Ils n’ont ni tête ni cerveau et ont un système circulatoire unique appelé système vasculaire hydrique, qui utilise de l’eau de mer au lieu du sang. Ils possèdent même le pouvoir de régénérer plus de 75% de leur masse corporelle en cas de perte.

Les étoiles de mer ont presque toujours la même forme de corps à cinq bras. Cela n’a pas changé depuis près de 480 millions d’années, tout au long des cinq grands extinctions de masse ils ont survécu.

D’autres échinodermes utilisent leurs bras pour filtrer les aliments ou attraper de la nourriture dans l’eau et, contrairement aux étoiles de mer, font face vers le haut avec leurs bras écartés vers l’extérieur pour se nourrir. Mais les étoiles de mer ne le font pas, et leur forme corporelle distinctive est apparue dans les archives fossiles complètement formées. Ainsi, pendant des années, les scientifiques ont été perplexes quant à son évolution et à la relation entre les étoiles de mer et leurs proches parents, les étoiles fragiles.

Le Pompéi de la paléontologie

Les formations de Fezouata sont des dépôts de roches sédimentaires au Maroc datant du début de la période de l’Ordovicien, une étape critique dans l’évolution de la vie, qui a pris fin il y a environ 460 millions d’années. Les paléontologues pensent la vie s’est rapidement diversifiée pendant cette période, dans un épisode appelé le grand événement de biodiversification de l’Ordovicien, lorsque les animaux que nous pourrions reconnaître aujourd’hui sont apparus pour la première fois.

Les formations de Fezouata sont un peu comme les Pompéi de la paléontologie. Les conditions sur le fond marin signifiaient même les tissus mous, ce qui serait normalement détruit avec le temps, pourrait être préservé. Pour cette raison, les formations offrent une fenêtre sur ce qui s’est passé à un moment clé de l’histoire de la vie sur Terre.

Bien que les étoiles de mer puissent sembler des animaux très robustes, elles sont généralement constituées de nombreuses parties dures fixées par des ligaments et des tissus mous qui, à la mort, se dégrader rapidement. Cela signifie que nous nous appuyons sur des endroits comme les formations de Fezouata pour fournir des instantanés de leur évolution.

Les archives fossiles d’étoiles de mer sont inégales, en particulier au moment critique où bon nombre de ces groupes d’animaux sont apparus pour la première fois. Déterminer comment chacun des différents types d’étoiles de mer anciennes est lié les uns aux autres, c’est comme assembler un puzzle lorsque de nombreuses pièces manquent.

La plus ancienne étoile de mer

Cantabrigiaster est l’animal ressemblant à une étoile de mer le plus primitif à être découvert dans les archives fossiles. Il a été découvert en 2003, mais il a fallu plus de 17 ans pour déterminer sa véritable signification.

Ce qui rend Cantabrigiaster la particularité est qu’il lui manque presque toutes les caractéristiques que l’on retrouve dans les étoiles fragiles et les étoiles de mer.

Les étoiles de mer et les étoiles cassantes appartiennent à la famille Asterozoa. Leurs ancêtres, les Somastéroïdes étaient particulièrement fragiles – avant Cantabrigiaster nous n’avions qu’une poignée de spécimens. Le célèbre paléontologue marocain Mohamed Ben Moula et son équipe locale ont contribué à la découverte ces fossiles étonnants près de la ville de Zagora, au Maroc.

La découverte

Notre moment décisif est venu lorsque j’ai comparé les bras de Cantabrigiaster avec ceux des nénuphars modernes, des filtreurs avec de longs bras plumeux qui ont tendance à être attachés au fond par une tige ou une tige.

La similitude frappante entre ces filtres filtrants modernes et l’ancienne étoile de mer a conduit notre équipe de l’Université de Cambridge et de l’Université Harvard à créer une nouvelle analyse. Nous avons appliqué un modèle biologique aux caractéristiques de tous les premiers fossiles d’Asterozoa actuels, ainsi qu’un échantillon de leurs plus proches parents.

Nos résultats démontrent Cantabrigiaster est le plus primitif de tous les astéroïdes et a probablement évolué à partir d’animaux anciens appelés crinoïdes qui vivaient 250 millions d’années avant les dinosaures. Les cinq bras d’étoile de mer sont une relique de ces ancêtres. Dans le cas de Cantabrigiaster, et ses descendants d’étoiles de mer, il a évolué en se retournant pour que ses bras soient face cachée sur les sédiments pour se nourrir.

Bien que nous ayons échantillonné un nombre relativement restreint de ces ancêtres, l’un des résultats inattendus était que cela nous a donné une idée de la façon dont ils pourraient être liés les uns aux autres. Les paléontologues qui étudient les échinodermes sont souvent perdus dans les détails car tous les différents groupes sont si radicalement différents les uns des autres, il est donc difficile de dire lequel a évolué en premier.La conversation

Aaron W Hunter, Guide scientifique et tuteur, Département des sciences de la Terre, Université de Cambridge

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.

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