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Des éponges vieilles de 890 millions d’années pourraient être les plus anciens fossiles d’animaux

Les fossiles récemment découverts appartenant à d’anciennes éponges pourraient être les premiers vestiges connus d’un corps animal et dater d’avant d’autres fossiles d’éponges de 350 millions d’années.

Elizabeth Turner, professeure de paléontologie et de géologie sédimentaire à l’Université Laurentienne en Ontario, a découvert ce qu’elle croit être peut-être les structures fossilisées d’éponges qui existaient autrefois dans les récifs il y a des millions d’années. Ils ont été trouvés dans des échantillons de roche dans le nord-ouest du Canada.

On sait peu de choses sur les premiers jours de l’émergence de la vie animale sur Terre car les archives fossiles sont rares. Alors que les scientifiques ont utilisé des preuves génétiques pour suggérer que les éponges sont apparues pour la première fois il y a entre 541 millions et 1 000 millions d’années au début de l’ère néoprotérozoïque, le manque d’éponges fossilisées a créé une lacune dans les connaissances. La découverte de Turner peut aider à combler cette lacune et donner un aperçu de la première vie animale marine sur Terre.

“Je suis tombé par hasard sur quelques exemples très rares de ce matériau au cours de mes recherches de doctorat sans rapport, il y a longtemps, sur les récifs microbiens fossiles”, a déclaré Turner. “Quand je suis devenu professeur et que j’ai eu mes propres subventions, j’ai pu retourner sur les sites de terrain et collecter plus de matériel afin d’avoir une collection plus solide à partir de laquelle travailler.”

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Ce qu’elle a trouvé dans les échantillons de roches anciennes étaient des structures fossilisées qui ressemblaient à des squelettes comme ceux qui existent dans les éponges cornées – le genre que vous utilisez pour une éponge de bain. Les éponges cornées, également appelées démosponges kératosiques modernes, ont un squelette avec des ramifications tridimensionnelles constituées d’une substance organique résistante appelée spongine.

Les réseaux ramifiés de structures tubulaires étaient recouverts de cristal minéral de calcite. Celles-ci semblaient également similaires aux structures trouvées dans les roches de carbonate de calcium qui ont probablement été créées lors de la décomposition des corps d’éponges cornées.

“Ce squelette organique est très caractéristique et il n’y a pas de structures comparables connues”, a déclaré Joachim Reitner, professeur au département de géobiologie de l’Université de Göttingen qui a examiné l’étude de Turner avant sa publication.

La vie comme une éponge ancienne

Les anciennes éponges vivaient dans des « coins et recoins ombragés » sur et en dessous de grands récifs fabriqués à partir de bactéries aquatiques qui étaient la photosynthèse ou la conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique.

“Ils ont peut-être bien vécu et vécu une vie douce sans avoir à beaucoup évoluer pendant quelques centaines de millions d’années”, a déclaré Turner.

L’« oasis d’oxygène » et les sources de nourriture potentielles produites par les bactéries auraient été un endroit de Boucle d’or pour les éponges.

Ces éponges sont apparues 90 millions d’années avant les événements jugés nécessaires pour favoriser l’apparition et la diversification de la vie animale.

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Il y a environ 800 millions d’années, les niveaux d’oxygène de la Terre ont augmenté pendant ce que les scientifiques appellent l’événement d’oxygénation néoprotérozoïque, lorsqu’il y a eu une augmentation substantielle de la quantité d’oxygène dans les océans et l’atmosphère.

Les éponges peuvent avoir été tolérantes à de faibles niveaux d’oxygène, donc ce qui a été fourni par les bactéries aurait pu suffire.

Ensuite, il y a eu aussi les épisodes glaciaires cryogéniens, au cours desquels une grande partie de la Terre a probablement connu des périodes glaciaires sévères il y a entre 635 millions et 720 millions d’années. Les éponges n’ont probablement pas été affectées par cela non plus.

La découverte dans l’article de Turner “est une étape importante dans la compréhension” de l’arbre généalogique des animaux et révèle que son origine était beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait auparavant, a déclaré Reitner.

La chronologie de la vie animale

Selon David Bottjer, professeur de sciences de la Terre, de sciences biologiques et d’études environnementales à l’Université de Californie du Sud, de nombreux fossiles peuvent être datés de l’explosion cambrienne, une période il y a 540 millions d’années où une vie animale diversifiée s’est épanouie sur la planète. Bottjer n’a pas participé à cette étude.

“Les archives fossiles de la vie animale sont quelque chose qui intéresse beaucoup de gens et en particulier, quand les animaux ont évolué pour la première fois sur Terre”, a-t-il déclaré. “La grande discussion a été de savoir s’il y avait une vie animale d’une manière significative dans le précambrien avant l’explosion cambrienne ou non.”

Les chercheurs utilisent deux sources de données pour résoudre ces problèmes, a-t-il déclaré. L’un est le registre fossile. Ensuite, il y a les horloges moléculaires, qui sont utilisées pour aider les scientifiques à estimer comment l’évolution s’est produite dans différents organismes au fil du temps. L’idée est que l’ADN évolue à un rythme constant au sein des organismes et que les preuves génétiques peuvent combler les lacunes lorsque les archives fossiles sont rares ou entièrement nues.

“Cette approche de l’horloge moléculaire indique que les animaux étaient sur Terre bien avant le Cambrien”, a déclaré Bottjer.

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Auparavant, de nombreux scientifiques pensaient que les spicules – la structure squelettique minéralisée des éponges – étaient nécessaires pour montrer l’existence des éponges. Mais certaines éponges n’ont pas de squelette minéralisé.

Si des fossiles complexes et diversifiés apparaissent dans les archives rocheuses pendant et avant la période cambrienne, cela suggère que les animaux ont dû évoluer avant cela, a déclaré Turner.

Cela suggère également une époque où les animaux existaient, mais n’étaient pas bien préservés ou préservés du tout – avant les squelettes, les coquillages et les exosquelettes, a déclaré Turner. Elle comprend que le calendrier suggéré par ses recherches “peut être un peu alarmant pour certains chercheurs”.

Il s'agit d'un fragment tridimensionnel du squelette d'une spongine provenant d'une éponge de bain moderne.

Bottjer pense que Turner est l’auteur “d’un article très bien fondé”. Il reconnaît également que ses découvertes susciteront certainement des discussions parmi les chercheurs.

“Je dis à mes étudiants que tous les fossiles précambriens sont contestés par quelqu’un parce que c’est très tôt dans l’évolution”, a déclaré Bottjer. “Ces animaux n’ont généralement pas toutes les caractéristiques avec lesquelles ils évoluent plus tard, donc cela peut être un peu délicat. J’ai hâte de voir quelle sera la réponse, mais je pense que c’est un cas très solide.”

Ce qui n’est pas surprenant, c’est que les premiers animaux de l’évolution ressemblaient probablement à des éponges, a déclaré Turner. Les éponges sont des animaux simples et basiques avec une longue histoire dans les archives fossiles, et des recherches antérieures suggèrent qu’elles sont probablement apparues à cette époque.

Enquêter sur le passé lointain

Maintenant, Turner veut enquêter sur le moment où les éponges ont réellement émergé si elles étaient déjà présentes il y a 890 millions d’années.

“L’évolution précoce des animaux reste trouble, indépendamment de ce que j’ai à offrir dans cet article”, a-t-elle déclaré. “Ce qui est nécessaire, c’est beaucoup de travail vraiment concentré sur des roches du même âge choisies avec beaucoup de soin, ainsi que des roches plus jeunes et plus anciennes, pour rechercher d’autres preuves physiques possibles d’animaux primitifs – comme des éponges et peut-être d’autres types plus complexes d’animaux.”

Elle suggère également de garder l’esprit ouvert pendant la recherche. En ce qui concerne la vie animale précoce, les chercheurs n’ont vraiment aucune idée de ce qu’ils vont trouver.

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Turner a également déclaré que la norme académique actuelle et le système de subventions de recherche soutiennent moins le type de travail fastidieux, entraînant souvent des résultats non publiables, qui seront nécessaires pour comprendre et étudier en profondeur les archives rocheuses de l’évolution animale précoce.

“Si nous nous trouvons à la recherche de quelque chose qui ressemble à un animal familier, nous échouerons, car le familier est trop complexe pour les premiers animaux”, a-t-elle déclaré. “Nous devons faire une véritable introspection sur ce à quoi aurait pu ressembler la préservation des animaux au début.”

Cette recherche pourrait même aider à la recherche de la vie au-delà de notre planète. Tandis que le Le rover Perseverance recherche des preuves d’une ancienne vie microbienne sur Mars dans un ancien lit de lac, les anciens enregistrements rocheux sur Terre pourraient aider les scientifiques à repérer des cibles intrigantes.

“Si nous allons trouver des choses sur d’autres planètes, cela ressemblera probablement plus à des trucs précambriens qu’à quelque chose qui a un million d’années et qui contient des os de mammouth”, a déclaré Bottjer.


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