Une nouvelle étude sur les lamproies fossilisées datant d’il y a plus de 300 millions d’années remet en question une théorie de longue date sur l’origine évolutive des vertébrés (tous les animaux avec une colonne vertébrale). Les résultats sont publiés le 10 mars dans la revue scientifique La nature.
Les lamproies sont des poissons anciens, sans mâchoires, ressemblant à des anguilles, qui sont apparus il y a environ un demi-milliard d’années et ils ont longtemps fourni des informations sur l’évolution des vertébrés. Désormais, des scientifiques du Musée canadien de la nature, de l’Université de Chicago et du Albany Museum en Afrique du Sud rapportent leur analyse de dizaines de minuscules fossiles qui suivent les étapes de la vie et la croissance des anciennes lamproies, des nouveau-nés aux juvéniles en passant par les adultes.
Leurs résultats contredisent l’idée établie selon laquelle les larves aveugles et filtrantes des lamproies modernes (appelées ammocètes) sont un héritage des ancêtres de tous les vertébrés vivants. Les nouvelles découvertes de fossiles montrent que les nouveau-nés de lamproies étaient complètement différents de leurs homologues larves modernes.
«Nous avons essentiellement retiré les lamproies de la condition ancestrale des vertébrés», explique l’auteur principal Tetsuto Miyashita, Ph.D, paléontologue au Musée canadien de la nature. « Alors maintenant, nous avons besoin d’une alternative. »
Miyashita explique que les lamproies ont un cycle de vie curieux. «Une fois éclos, les larves des lamproies modernes s’enfoncent dans le lit d’une rivière et filtrent les aliments avant de se métamorphoser en adultes suceurs de sang. Les larves sont si différentes des adultes que les scientifiques pensaient à l’origine qu’il s’agissait d’espèces différentes. Au début du cycle de vie de la lamproie, les scientifiques ont vu l’image de nos lointains ancêtres dans ces larves apparemment primitives. »
Les fossiles de lamproie nouvellement découverts changent maintenant cette histoire. Les fossiles, appartenant à quatre espèces éteintes, ont été découverts en Afrique du Sud et aux États-Unis (Illinois et Montana) et sont âgés de 310 à 360 millions d’années. Les chercheurs ont découvert que les plus petits individus, à peine 15 mm de longueur (de la taille d’un ongle), portaient toujours un sac vitellin, signalant que ceux-ci venaient d’éclore avant de mourir. Un examen plus approfondi a révélé que ces jeunes avaient déjà de grands yeux et étaient armés d’une ventouse dentée, caractéristiques qui, chez les lamproies modernes, ne se développent que chez les adultes.
«Remarquablement, nous avons suffisamment de spécimens pour reconstruire une trajectoire de l’éclosion à l’adulte dans plusieurs lignées indépendantes de lamproies précoces», a déclaré Michael Coates, Ph.D, professeur de biologie à UChicago et co-auteur de l’étude avec Rob Gess , Ph.D au Albany Museum et Kristen Tietjin à l’Université du Kansas. « Ils présentent chacun le même schéma: la forme larvaire était comme un adulte miniature. »
Les chercheurs disent que ces résultats vont à l’encontre du récit évolutif vieux de 150 ans selon lequel les larves de lamproie modernes, avec leur curieux cycle de vie, offrent un aperçu des conditions ancestrales profondes des vertébrés. En démontrant que les lamproies anciennes ne sont jamais passées par la même étape aveugle et filtrante que les espèces modernes, les chercheurs ont falsifié le modèle ancestral conventionnel partagé dans les manuels.
Après leur examen des archives fossiles, les chercheurs pensent maintenant que les poissons blindés éteints connus sous le nom d’ostracodermes pourraient plutôt représenter de meilleurs candidats pour la racine de l’arbre généalogique des vertébrés, alors que les larves de lamproie modernes sont une innovation évolutive plus récente.
Si tel est le cas, pourquoi les larves de lamproies modernes semblent-elles si primordiales? L’équipe suggère que l’évolution des larves filtrantes pourrait avoir été une innovation qui a permis aux lamproies de peupler les rivières et les lacs. Les lamproies fossiles signalées dans la nouvelle étude provenaient toutes de sédiments marins, mais les lamproies modernes, avec leurs larves aveugles et filtrantes, vivent principalement en eau douce.
Pour les anciennes lamproies suceuses de sang, les rivières et les lacs seraient des environnements difficiles dans lesquels migrer en raison de l’approvisionnement limité et imprévisible de proies. « Les lamproies ont résolu ce problème en s’enfouissant dans le sable et en absorbant toutes les particules de nourriture disponibles jusqu’à ce qu’elles soient suffisamment matures pour commencer à chercher des proies avec du sang », a déclaré Miyashita. « Mais vous n’avez pas besoin d’être trop compliqué pour ce genre de mode de vie. Donc, même si les lamproies ont inventé à nouveau cette phase larvaire filtrante, les larves elles-mêmes semblaient simples et primordiales. Jusqu’à présent, nous interprétions à tort cette simplicité pour la primitivité. »
Les chercheurs disent que c’est le genre de découverte qui peut réécrire les manuels. « Les lamproies ne sont pas tout à fait les capsules temporelles de natation que nous pensions autrefois », a déclaré Coates. « Ils restent importants et essentiels pour comprendre l’histoire profonde de la diversité des vertébrés, mais nous devons également reconnaître qu’eux aussi ont évolué et se sont spécialisés de plein droit. »
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