Bonjour,

Aujourd'hui je vous propose de lire un article scientifique publié dans la revue scientifique La Recherche en 2013. Cet article n'est pas récent mais il décrit de manière intéressante des recherches sur l'histoire des animaux. Pour vous aider dans votre lecture je vous propose quelques explications.

Dans le monde animal, il existe une grande diversité (des morphologies différentes, des modes de vie très variés, des tailles, des modes de déplacement, des modes de nutrition ou de respiration différents...). Certains animaux possèdent des carapaces, des coquilles... d'autres possèdent des structures rigides à l'intérieur de leur corps. Tous les animaux présentant ces structures rigides (appelées corde ou chorde) ont été regroupés sous le nom de cordés ou chordés.

Schéma d'organisation générale des Chordés en vue longitudinale

Les chordés sont divisés en 3 sous-groupes :

- les céphalochordés : petits organismes marins (5 à 8 cm de long) qui vivent enfoncés superficiellement dans le sable et qui peuvent nager en pleine eau. Ces animaux n'ont ni tête, ni crâne.

Amphioxus

- les urochordés : petits animaux possédant une sorte de tunique qui entoure leur corps. Ils possèdent une chorde à l'état larvaire dans la queue.

Ascidie

- les vertébrés : animaux possédant des vertèbres et un crâne.

A présent je vous propose de lire l'article ci-dessous qui établit un lien entre un animal que vous connaissez : Pikaia gracilens (voir https://svthc.blogspot.com/2020/04/6emes-les-faunes-dediacara-et-de-burgess.html) et les chordés.

Une fois cet article lu, je vous propose de retranscrire une partie (ou l'ensemble de cet article si vous avez du temps) sous la forme d'un dessin, d'une petite bande dessinée, d'un schéma, de notes, d'un petit résumé... ou tout autre moyen qui vous permettra de comprendre et de vous souvenir de ce qui est raconté dans cet article.

Bon travail!

" On a enfin décrit Pikaia gracilens"

Philippe Janvier
La Recherche, janvier 2013

L'anatomie d'un ancêtre potentiel des vertébrés vivant il y a 500 millions d'années vient d'être détaillée, près d'un siècle après la découverte de ce petit animal.

(...)
En mars 2012, Simon Conway Morris, de l'université de Cambridge, et Jean-Bernard Caron, du Musée royal de l'Ontario, ont en effet livré une analyse extrêmement détaillée de Pikaia gracilens, un petit animal d'environ 4 centimètres de long qui vivait il y a 500 millions d'années.
Découvert en 1909, Pikaia avait acquis, en 1979, le statut de « plus ancien chordé ». Ce statut était emblématique, car les premiers chordés sont les ancêtres des vertébrés. Ils possèdent en effet une structure, nommée « chorde », qui préfigure la colonne vertébrale, et qui, comme elle, est située en position dorsale par rapport au tube digestif.
(...)
Dès sa découverte, Pikaia est une source d'interrogations. Lorsqu'en 1909 le géologue Charles Walcott met au jour le gisement des schistes de Burgess, en Colombie-Britannique, au Canada, il découvre dans ces roches sédimentaires à l'aspect feuilleté, datant de 500 millions d'années, une très grande diversité de fossiles d'animaux marins. Cette faune illustre le phénomène de diversification et d'évolution rapide des animaux au début de l'ère primaire, que les géologues nomment « explosion cambrienne ». Les animaux apparaissent sous la forme d'une compression noire, comme s'ils étaient ramenés en deux dimensions. Ces fossiles sont si bien conservés que les paléontologues peuvent observer de fins détails anatomiques.
Walcott est déconcerté. Car, en plus des fossiles d'animaux à carapace calcifiée ou à coquille qu'il connaît déjà (par exemple, des trilobites), il est aussi confronté à des empreintes d'animaux à corps mou, ressemblant à des vers, à des mollusques ou encore à des éponges. Or, ce type de fossiles ne lui est pas familier. Parmi eux, Walcott remarque en particulier une petite empreinte en forme de feuille de laurier, longue d'environ 4 centimètres. Il nomme cet animal Pikaia gracilens, en référence aux pikas, petits lapins aux oreilles courtes qui abondent autour du gisement de Burgess. Gracilens, qui signifie « mince » en latin, renvoie à la forme du corps de l'animal.
Pour Walcott, Pikaia ressemble à un annélide, autrement dit à un ver marin. Afin de s'en assurer, il consulte Charles Schuchert, paléontologue de l'université Yale, spécialiste des invertébrés. Celui-ci lui répond très rapidement, dans une lettre de mars 1911, que ce fossile ressemble à une espèce actuelle connue depuis le XIXe siècle sous le nom d'Amphioxus (ou Branchiostoma).

Proche parent

Amphioxus est un animal fusiforme qui nage par ondulation du corps. En plus d'un aspect général similaire, Pikaia partage avec lui deux autres caractéristiques : l'absence d'une tête différenciée du corps, et des muscles disposés en chevrons comme dans les filets d'un poisson. Amphioxus appartient à l'embranchement des céphalochordés, l'un des trois embranchements qui, avec les vertébrés et les tuniciers, constituent les chordés. (...) Pikaia ressemblant à Amphioxus, ce serait un chordé proche parent des tout premiers vertébrés.
Cette hypothèse reste relativement discrète jusqu'en 1979, lorsque Simon Conway Morris, alors jeune paléontologue de 28 ans, réétudie les fossiles des animaux à corps mou des schistes de Burgess. Dans le sillage de Walcott et Schuchert, il désigne alors Pikaia comme le « plus ancien chordé connu ». L'hypothèse ne porte pas à polémique. Dès lors, elle s'inscrit durablement dans les esprits. (...)

Que nous disent aujourd'hui les nouveaux travaux de Simon Conway-Morris, cette fois associé à Jean-Bernard Caron ? Les deux paléontologues se sont appuyés sur les 114 plus beaux spécimens de Pikaia, provenant essentiellement du Musée royal de l'Ontario, et du Musée national d'histoire naturelle de Washington. Un examen poussé réalisé par le biais de différentes techniques d'imagerie leur a permis de décrire précisément l'anatomie externe, mais aussi interne, de l'animal.
Dans un premier temps, après avoir nettoyé les fossiles, Simon-Conway Morris et Jean-Bernard Caron les ont photographiés sous différents angles. Puis ils ont décapé les couches superficielles des spécimens, de façon à accéder à différentes couches anatomiques. Après avoir recouvert les fossiles ainsi décapés de chlorure d'ammonium, qui permet de faire ressortir les contrastes, et donc les détails, ils les ont observés en microscopie à lumière polarisée. En parallèle, grâce à un type particulier de microscope électronique à balayage*, ils ont réalisé une cartographie élémentaire de la composition chimique des fossiles en carbone, soufre, fer, et phosphate. Se référant à la composition chimique des organes des animaux actuels, ils en ont alors déduit où se trouvaient ces différents organes chez Pikaia.

Tête particulière

Aussi sait-on désormais que Pikaia était un petit animal à la tête courte, plus ou moins cylindrique, pourvue de deux tentacules (ou antennes) et d'une série de neuf paires d'appendices ramifiés ventraux ou latéraux. La partie dorsale de la tête était sans doute plus rigide que la partie ventrale, grâce à la présence d'une cuticule, couche externe protectrice que possèdent les arthropodes comme les insectes et les crustacés. Cette tête très particulière était reliée à un corps aplati latéralement, le long duquel on distingue la trace d'une chorde dorsale, d'un tube digestif et d'un vaisseau sanguin ventral.
Au vu de cette description, où faut-il placer Pikaia dans l'arbre de l'évolution ? Répondre à cette question n'est pas simple tant nos connaissances des premiers vertébrés ont changé en trente ans. En effet, d'autres fossiles à corps mou exceptionnellement conservés ont été découverts en 1984 à Chengjiang, dans la région de Yunnan en Chine. Cette faune ressemble à celle de Burgess sur bien des points, à une différence notable près : on y trouve aussi de très probables vertébrés, en particulier Haikouichthys, qui ressemble aux poissons sans mâchoires actuels comme les lamproies. Alors que le gisement de Chengjiang est de 30 millions d'années plus ancien que celui de Burgess !
(...)
Mais voilà : à l'issue de leurs récents travaux, Simon Conway Morris et Jean-Bernard Caron ne comparent plus Pikaia à Amphioxus mais à un fossile du site de Chengjiang, Yunnanozoon, animal énigmatique que l'on range souvent parmi les chordés. Selon les deux paléontologues, les muscles de Pikaia , initialement considérés comme étant disposés en chevrons, semblent en fait plus verticaux, comme ceux du fossile de Chengjiang. Lequel a aussi, comme Pikaia, une tête pourvue de deux antennes ou tentacules. Ce faisant, Simon Conway Morris modère l'hypothèse qu'il avait formulée trente ans plus tôt. Pikaia ne serait plus le « plus ancien chordé connu » : il serait situé « quelque part » à la base de l'arbre des chordés, avec Yunnanozoon.
Pikaia et Yunnanozoon sont-ils pour autant de proches parents ? Pas si sûr. Car la ressemblance entre les deux fossiles est loin d'être évidente pour la majorité des spécialistes de la faune cambrienne. D'une part, la partie antérieure de Yunnanozoon diffère morphologiquement de celle de Pikaia. D'autre part, on observe chez Pikaia d'étranges appendices ramifiés ventraux ou latéraux, absents chez le fossile de Chengjiang. On ignore pour l'instant la fonction de ces structures qui émergent à proximité d'une série de pores, et qui pourraient tout aussi bien être des organes respiratoires ou des appendices locomoteurs. Paradoxalement, ce mystère pourrait être résolu si l'on trouvait des spécimens de moins bonne qualité, en décomposition, par exemple, plus propices à l'observation de leur structure interne !

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Quelques documents supplémentaires

La famille Walcott aux chutes Wapta (Parc national Yoho) en juillet 1910 (de gauche à droite : Stuart, Helena, Sidney, Charles et Helen). © Collection de la famille Erin Younger