Un fossile étrange d’une créature cambrienne, ressemblant à un « taco de poisson extraterrestre », révèle comment un groupe unique doté de mâchoires est devenu responsable d’environ 90 % de toutes les espèces animales sur Terre.
Reconstruction de la vie d’Odaraia, qui aurait pu utiliser ses petites épines pour amener de la nourriture à sa bouche. Les chercheurs ne sont pas certains de l’utilisation de la dent en forme de trident dans sa bouche.
Illustré par Danielle Dufault. Avec l’aimable autorisation du Musée royal de l’Ontario
Il y a environ 500 millions d’années, une créature étrange, dotée d’yeux proéminents, d’une queue en forme de gouvernail et de 30 paires de membres épineux émergeant de son corps de la taille d’un cigare, nageait dans les mers de la Terre. La plupart de ses pattes ne pouvaient pas toucher le fond marin car elles étaient repliées à l’intérieur d’une coquille protectrice qui enveloppait presque entièrement son abdomen. Comme un petit roi Neptune, elle brandissait une mystérieuse dent en forme de trident entre des structures externes semblables à des mâchoires devant sa bouche.
Bien qu’elle ressemblât davantage à un taco de poisson extraterrestre, il s’agissait d’un arthropode nommé Odaraia alata. Mesurant environ 20 centimètres de long, cette créature a probablement rencontré une fin brutale, ensevelie sous une épaisse couche de sédiments. Cependant, les circonstances ayant conduit à sa disparition ont également permis sa préservation dans le registre fossile.
Les paléontologues ont découvert les restes fossilisés de plusieurs de ces créatures en 1912 sur le célèbre site fossilifère de Burgess Shale, situé dans les montagnes Rocheuses canadiennes. Les fossiles d’Odaraia les mieux conservés ont été réexaminés dans les années 1970 et 1980, mais pendant plusieurs décennies, les spécimens étaient restés entreposés au Musée royal de l’Ontario à Toronto.
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Récemment, les scientifiques ont examiné de plus près un spécimen avec des mâchoires exceptionnellement bien conservées, en utilisant des outils plus avancés et des techniques modernes. Ils s’intéressaient particulièrement à la connexion de sa mandibule avec l’explosion cambrienne, période durant laquelle une vaste gamme d’organismes plus avancés a émergé sur la scène terrestre, il y a environ 540 millions d’années. Odaraia pourrait avoir joué un rôle dans la domination actuelle des créatures dotées de mandibules, comme les insectes.
Un fossile d’un arthropode appelé Odaraia a été découvert en 1912 dans ce qui est aujourd’hui le site fossilifère de Burgess Shale, dans les montagnes Rocheuses canadiennes.
Jean-Bernard Caron, Musée royal de l’Ontario
« L’évolution de la mandibule a déclenché une frénésie alimentaire », déclare Alejandro Izquierdo-López, biologiste évolutif à l’Université de Toronto, qui a dirigé la nouvelle étude publiée le 23 juillet dans les Proceedings of the Royal Society B. « Les animaux dotés de mandibules avaient un avantage considérable sur les organismes concurrents [car ils] pouvaient briser des structures plus grandes en morceaux et accéder à de nouveaux types de nourriture. »
Grâce à cet avantage particulier, les animaux avec mandibules ont rapidement conquis la planète, devenant le groupe animal le plus diversifié de la Terre. En raison de ce succès spectaculaire, les scientifiques s’intéressent depuis longtemps à la place de l’émergence de la mandibule sur la chronologie évolutive. Le fossile d’O. alata les aide à le faire.
« D’abord, nous devions identifier un fossile cambrien montrant clairement les mandibules », explique Izquierdo-López. Certaines identifications avaient été ambiguës auparavant, mais l’équipe soupçonnait que le fossile d’O. alata serait un meilleur candidat. « Ces caractéristiques sont minuscules, donc nous voulions examiner une créature relativement grande provenant d’un site connu pour son excellente préservation. » Les trouver sur un spécimen aussi ancien – datant presque du début du registre fossile des arthropodes et contenant d’autres caractéristiques très primitives – confirme que ces animaux, faisant partie de la famille évolutive appelée odaraiids, étaient parmi les premiers à évoluer des mandibules. Les animaux avec ces pièces buccales ont pu façonner facilement les premières chaînes alimentaires, car les écosystèmes n’étaient probablement pas encore bien développés.
Odaraia avait également un second avantage alimentaire : sa taille relativement grande. La plupart des animaux de l’époque vivaient probablement dans de petites communautés, ne s’aventurant que rarement loin. Une petite créature serait limitée à une telle communauté avec une concentration suffisamment élevée de particules pour se nourrir. Mais une créature relativement grande pouvait se nourrir plus efficacement, ne se retrouvant pas confinée aux poches de vie et de nourriture plus denses de l’océan. Libérée des contraintes du fond marin, les individus d’Odaraia pouvaient parcourir librement la mer ouverte.
Jusqu’à l’étude récente, les scientifiques ne comprenaient pas pleinement comment, ou même si, Odaraia pouvait se nourrir par filtration. Derek Briggs, maintenant professeur de sciences de la Terre et des planètes à l’Université de Yale, avait initialement supposé que les odaraiids étaient des filtreurs dans les années 1980 en raison de leur forme étrange.
« Il n’a pas de membres de préhension et les (alors limitées) preuves des membres du tronc indiquent qu’Odaraia pouvait filtrer de petits animaux en faisant passer un flux d’eau à travers la carapace », ou couverture en forme de coquille, a déclaré Briggs dans un e-mail à Scientific American. « Les grands yeux suggèrent qu’il pourrait avoir recherché des nuages de petits animaux (peut-être des formes larvaires) dans l’eau pour se nourrir. »
La nouvelle étude a résolu le mystère du mécanisme de filtration d’Odaraia en identifiant environ 80 petites épines sur chacune des pattes de la créature, qui ensemble formaient une sorte de maille capable de capturer des particules.
Être un grand filtreur et évoluer une mandibule a donné à Odaraia un double avantage qui a contribué à une course aux armements évolutive, poussant d’autres animaux à s’adapter plus rapidement en réponse. Maintenant, les scientifiques se concentrent sur la résolution d’un nouveau mystère : la dent en forme de trident d’O. alata. « C’est une structure qui n’a été observée dans aucun autre fossile de cette époque », déclare Izquierdo-López. « Nous n’avons aucune idée de la façon dont elle a évolué ni pourquoi elle n’est pas trouvée chez d’autres animaux. »
