L'explosion cambrienne, mythe ou réalité ? Jean Vannier

Le monde animal précédant l'Explosion Cambrienne apparaît donc déjà très diversifié (plusieurs phylums ; stratégies variées d'exploitation du milieu) mais possède un niveau d'organisation anatomique relativement simple.

L'Explosion Cambrienne est le terme classiquement utilisé pour désigner l'apparition soudaine à l'échelle des temps géologiques de la plupart des grands groupes animaux actuels (ex : les phylums tels que les arthropodes et les vertébrés dont nous faisons partie). Les archives paléontologiques montrent que son apogée culmine entre 520 et 540 millions d'années.

Toutefois l'Explosion Cambrienne n'est probablement que l'ultime étape d'un long processus évolutif amorcé plus tôt encore, dès le Précambrien (Néoprotérozoïque). Cette hypothèse est en partie confirmée par les données moléculaires qui fixent l'origine de nombreux phylums bien avant le Cambrien.

Les recherches que nous menons actuellement en Chine (Programme PICS-CNRS) en collaboration avec une équipe chinoise de Nankin (Nanjing Institute of Geology and Palaeontology) visent à établir une chronologie précise de ces événements évolutifs sans précédent ainsi mais également à reconstituer le fonctionnement des premiers écosystèmes marins.

La plupart des gisements à conservation exceptionnelle étudiés se situent dans les provinces du Sud de la Chine (Yunnan, Guizhou), notamment celui de Chengjiang daté du Cambrien inférieur

Les premiers métazoaires fossiles sont des impressions discoïdes et des traces produites par des organismes à symétrie bilatérale dans des roches vieilles de 600 MA environ.

Elles livrent peu d'informations sur les organismes qui les ont produites. Bien qu'un peu plus récents (env. 580 MA; Formation Doushantuo), les œufs et embryons phosphatés découverts en Chine du Sud sont actuellement les meilleures preuves de l'existence d'animaux au Néoprotérozoïque.

Ces embryons conservés à des stades de division cellulaire variés sont rapportés aux éponges, aux cnidaires et à des organismes bilatériens. Ces l'une des découvertes paléontologiques majeures de ces 5 dernières années. Précédant l'Explosion Cambrienne de quelque 10 millions d'années, les Small Shelly Fossils illustrent une autre étape importante dans l'évolution des métazoaires, celle de la biominéralisation.

Cloudina est l'un des tout premiers microfossiles néoprotérozoïques à exosquelette carbonaté et se distingue par l'emboîtement de plusieurs coquilles coniques. Les assemblages à SSF du Cambrien inférieur, prolifiques et diversifiés dans de nombreuses localités chinoises, sont typiquement constitués d'exosquelettes tubulaires ou coniques ainsi que d'innombrables plaques de protection et sclérites d'animaux à corps mous (ex: lobopodes, halkiériidés et chancelloridés et autres groupes sans représentants actuels). Les SSF semblent indiquer l'existence d'une meiofaune abondante vivant à l'interface eau-sédiment. La meiofaune est une composante importante des écosystèmes aquatiques actuels.

Le monde animal précédant l'Explosion Cambrienne apparaît donc déjà très diversifié (plusieurs phylums; stratégies variées d'exploitation du milieu) mais possède un niveau d'organisation anatomique relativement simple. A l'exception des éponges des cnidaires et de certains mollusques, la plupart des métazoaires précambriens appartiennent à des groupes aujourd'hui disparus.

Cambrien inférieur : premiers écosystèmes marins complexes

La célèbre faune de Burgess, d'âge Cambrien moyen (environ 505 MA), découverte au siècle dernier par Charles D. Walcott dans les montagnes de Colombie-Britannique (Canada) et popularisée par Stephen Jay Gould, a révélé pour la première fois l'extraordinaire diversité de la vie cambrienne et l'origine très ancienne de nombreux phylums actuels. Les sites à conservation exceptionnelle de Chine du Sud confirment cette grande diversité marine à des stades évolutifs encore plus précoces

Environ 150 espèces réparties dans une vingtaine de phylums ont été reconnues à ce jour dans la seule faune de Chengjiang. Il s'agit de métazoaires à corps mous ou possédant un exosquelette organique ou minéralisé. Il est frappant de constater que plus d'un tiers des phylums actuels, (représentant la majeure partie des espèces vivantes) sont déjà représentés au sein de ces faunes du Cambrien inférieur C'est le cas des arthropodes (plus de 50 % des espèces de la faune de Chengjiang) des chordés des vers priapuliens des éponges, des brachiopodes, des chaetognathes, des mollusques. Plus de 80 % de ces phylums sont totalement inconnus dans les séries géologiques plus anciennes ce qui tendrait à confirmer la réalité de l'Explosion Cambrienne. Certains animaux sont beaucoup plus énigmatiques et n'ont pas d'équivalents proches dans la nature actuelle.

Ce sont par exemple les eldoniidés , organismes médusiformes pourvus de tentacules, les vétulicolidés interprétés comme de possibles chordés mais dont la segmentation rappelle celle des arthropodes, les hyolithes semblables à de petits mollusques coniques ou encore les lobopodes que certains rapprochent des tardigrades actuels.

La complexité anatomique et fonctionnelle sans précédent de ces organismes s'exprime à différents niveaux : sensoriel (yeux, antennes), respiratoire (dispositifs branchiaux, appareil circulatoire), alimentaire (systèmes de capture de particules alimentaires, organes préhensiles des prédateurs, systèmes digestifs complexes) et locomoteur (appendices, organes de flottaison).

Les études que nous menons actuellement montrent que ces innovations anatomiques s'accompagnent d'une complexification très nette de l'écosystème marin dans son ensemble. La présence de prédateurs nageurs (Anomalocaris), vivant sur le fond (arthropodes) ou à l'intérieur du sédiment (vers priapuliens) indique l'existence d'une chaîne alimentaire déjà fortement structurée.

Des appareils digestifs contenus stomacaux et coprolithes conservés apportent quant à eux des indications très précises sur le régime alimentaire de ces prédateurs (petits arthropodes bivalves, hyolithes et trilobites parmi les proies identifiées). Dans d'autres gisements étudiés par des collègues de Cambridge, les restes fossilisés d'organismes zooplanctoniques, comparables à des crustacés (Mount Cap, Cambrien inférieur) suggèrent également une structuration trophique du milieu pélagique. Des recherches concernant la production primaire océanique au cours de la transition Précambrien-Cambrien seront entreprises prochainement.

La découverte dans la faune de Chengjiang d'Haikouella, un chordé craniate et de deux formes ressemblant étonnamment aux larves de lamproies actuelles ont considérablement relancé le débat sur l'émergence des premiers vertébrés. Ces fossiles de quelques centimètres parfois conservés dans leurs moindres détails anatomiques (ex: arcs et filaments branchiaux, chorde neurale, endostyle, cœur, yeux chez Haikouella) repoussent l'origine des vertébrés au Cambrien inférieur apportant ainsi des informations clé sur les débuts de notre propre histoire évolutive.

Cette moisson de données paléontologiques nouvelles plaide en faveur d'une émergence extrêmement rapide des structures anatomiques essentielles au développement des lignées animales actuelles. Au-dessus de l'intervalle 540-520 MA peu d'innovations majeures sont constatées, l'apparition de nouveaux plans d'organisation est rare et l'essentiel de la diversification morphologique semble s'opérer à un niveau inférieur. Pour revenir à la faune de Burgess (Cambrien moyen) celle-ci est finalement très semblable à celle de Chengjiang (Cambrien inférieur) et ne présente aucune innovation significative.

Certains facteurs internes à l'écosystème marin comme le développement de la prédation (et des stratégies de défense associées), la diversification de la production marine planctonique et de façon générale, l'établissement d'une chaîne alimentaire complexe, ont vraisemblablement contribué à amplifier l'effet explosif de la grande diversification anatomique cambrienne.

Cependant, un autre aspect important de l'Explosion Cambrienne, encore peu étudié, est le contrôle exercé par l'environnement sur les processus biologiques. Des indicateurs isotopiques et chimiques, (ex: ∂ C13, ∂ S32 et ∂ Sr87) ainsi que la phosphatogenèse indiquent des changements importants dans le climat (voir hypothèses "Snow Ball Earth") et le chimisme des océans notamment au Néoprotérozoïque.

Il reste à établir dans les prochaines années quel impact ont pu avoir les fluctuations climatiques sur la chronologie de développement des premières lignées animales.

http://www.futura-sciences.com/fr

***Edit Toyo Je déplace en Général et Inclassable***

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bon bah les timales amusez vous ! Enfin surtout JD & Toyo ....

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