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Une créature marine éteinte, ressemblant à un ruban, de la taille d’une main humaine, a été l’un des premiers animaux à avoir développé un précurseur d’une colonne vertébrale. Les scientifiques ont récemment identifié la corde nerveuse de l’animal en utilisant une torsion à l’envers. Ils ont bouleversé ses fossiles.
Le paléontologue Charles Doolittle Wolcott a découvert pour la première fois des fossiles de Pikaia dans les gisements de schistes de Burgess en Colombie-Britannique, datant d’il y a 508 millions d’années, et les a décrits dans un traité de 1911. L’animal mesurait environ 6,3 pouces (16 centimètres) de long et avait un corps aplati et sinueux et une petite tête, terminée par deux tentacules et bordée de branchies externes. On pensait à l’origine qu’il s’agissait de pattes rudimentaires, c’est pourquoi l’animal était positionné avec ces structures tournées vers le bas.
En 2012, après des décennies d’étude des fossiles de Pikaia, les chercheurs ont décrit de manière très détaillée ses structures internes fossilisées. Ils ont identifié un long brin près du ventre comme un vaisseau sanguin et ont nommé une structure 3D en forme de saucisse passant sous le dos de l’animal comme un organe dorsal, peut-être utilisé pour le soutien interne, bien qu’un tel organe soit anatomiquement différent de tout ce que l’on voit dans les fossiles ou dans les êtres vivants. animaux.
Cependant, une analyse récente des fossiles de Pikaia par une autre équipe de scientifiques, publiée le 11 juin dans la revue Current Biology, a bouleversé ce point de vue ainsi que toutes les autres études antérieures sur Pikaia.
Selon les chercheurs, des interprétations anatomiques antérieures positionnaient l’animal à l’envers. L’organe dit dorsal était en réalité situé dans le ventre et était l’intestin de Pikaia. Le vaisseau sanguin présumé était une corde nerveuse dorsale, une caractéristique associée au groupe animal connu sous le nom de cordés, dans le phylum Chordata.
Tous les cordés, tels que les vertébrés, les lancettes ressemblant à des anguilles et les tuniciers, ou ascidies, ont à un moment donné de leur vie une structure nerveuse flexible en forme de bâtonnet appelée notocorde dans leur dos. Un cordon nerveux tubulaire dorsal est également une caractéristique des accords.
Pikaia était initialement considéré comme un ver, puis a ensuite été amélioré en un type précoce de cordé, basé sur des caractéristiques telles que la forme de certains muscles et la position de son anus. Mais les experts ne savaient pas exactement où appartenait Pikaia dans l’arbre généalogique des accords.
Avec la description d’une corde nerveuse dorsale, Pikaia peut désormais être considéré comme faisant partie de la lignée fondamentale de tous les accords, même s’il n’a pas de descendants directs vivants aujourd’hui, ont rapporté les auteurs de l’étude.
Inverser Pikaia « clarifie beaucoup les choses », a déclaré le biologiste évolutionniste Dr Jon Mallatt, professeur clinicien à l’Université de l’Idaho. Mallatt, qui n’a pas participé à la nouvelle recherche, a publié un article sur Pikaia en 2013, travaillant dans la position corporelle établie (et à l’envers).
Rétrospectivement, la vérité était « cachée à la vue de tous », et l’inversion d’orientation résout les questions sur la raison pour laquelle les prétendus vaisseaux sanguins et la structure dorsale de Pikaia entraient en conflit avec les caractéristiques anatomiques établies d’autres accords, a déclaré Mallatt.
“Pikaia est soudainement devenu beaucoup moins bizarre”, a-t-il déclaré.
Nouvelle orientation
La réévaluation de la voie à suivre pour Pikaia a commencé il y a des années avec un co-auteur de la nouvelle étude, le Dr Jakob Vinther, maître de conférences en macroévolution à l’Université de Bristol au Royaume-Uni, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Giovanni Mussini, chercheur et doctorant en le département des sciences de la Terre de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni.
Il y avait un certain nombre de raisons pour revenir sur les interprétations antérieures des fossiles, a déclaré Mussini à CNN. D’une part, il y avait l’énigme de ce que les scientifiques pensaient être la position de l’organe dorsal. Son emplacement – près de ce qui était censé être le dos de Pikaia – excluait apparemment la possibilité que l’organe puisse être un intestin.
Cependant, une fois Pikaia retourné, l’emplacement et les caractéristiques de l’organe avaient plus de sens anatomiquement. Il s’est élargi et s’est étendu jusqu’au pharynx de l’animal, la région de la gorge où l’intestin se connecte généralement à la bouche. Son statut 3D pourrait s’expliquer par la présence de tissus chimiquement réactifs, caractéristiques d’un intestin. Dans d’autres fossiles des schistes de Burgess, les ions abondants et les composés réactifs que l’on trouve généralement dans les tissus intestinaux provoquent une minéralisation des structures digestives plus rapidement que le reste du corps, et conservent ainsi davantage leur forme originale. Selon l’étude, les structures à l’intérieur de l’organe de Pikaia étaient peut-être des restes de nourriture avalée.
Dans un Pikaia inversé, les branchies externes qui pointaient autrefois vers le bas étaient maintenant inclinées vers le haut, tout comme les branchies externes des mudskippers et des axolotls modernes.
Le retournement de Pikaia a également modifié l’orientation des groupes musculaires qui se regroupent en formation de vagues. Ces muscles, appelés myomères, sont un élément clé chez les vertébrés. Dans la nouvelle position de Pikaia, le point de flexion le plus fort de ces muscles se trouve le long de son dos, ce qui est également vrai pour la disposition des myomères chez d’autres animaux dotés d’une colonne vertébrale.
“Cela rend le mouvement de Pikaia cohérent avec ce que nous voyons dans les accords modernes”, a déclaré Mussini.
Trouver le nerf
Le vaisseau sanguin présumé de Pikaia était également anatomiquement déroutant, car il lui manquait les branches que l’on trouve généralement dans les vaisseaux sanguins des vertébrés.
“C’est une ligne unique qui traverse la majeure partie du corps jusqu’à la tête, où elle bifurque en deux brins pour former les tentacules”, a déclaré Mussini.
Un élément important de la reconnaissance de la structure en tant que cordon nerveux réside dans les systèmes nerveux fossilisés d’autres animaux de la période cambrienne (il y a 541 millions à 485,4 millions d’années) découverts au cours de la dernière décennie, a ajouté Mussini.
“Nous comprenons mieux comment les cordons nerveux et d’autres tissus se fossilisent parce que nous avons eu la chance de trouver un certain nombre de systèmes nerveux cambriens préservés dans d’autres gisements”, a-t-il déclaré, “principalement à partir de fossiles chinois découverts au cours des dernières années”. quelques années.”
Beaucoup de ces fossiles étaient des arthropodes – des invertébrés dotés d’exosquelettes – avec des parents vivants tels que des insectes, des arachnides et des crustacés ; la comparaison des fossiles avec des arthropodes modernes a aidé les paléontologues à identifier les tissus internes préservés. Un exemple est un spécimen fossile de l’arthropode cambrien Mollisonia, qui présente une organisation cérébrale comparable à celle des araignées, des scorpions et des limules vivants, a déclaré Mussini.
Bien qu’il n’existe aucun analogue vivant de Pikaia, les données sur les arthropodes fossiles ont fourni aux scientifiques un cadre de référence plus détaillé pour la corde nerveuse de Pikaia. Comme les autres tissus nerveux fossilisés, le cordon nerveux de Pikaia était sombre, riche en carbone et relativement fragile par rapport aux autres tissus fossilisés.
Ce cordon nerveux dorsal renforce le statut de Pikaia en tant qu’accord, le plaçant « à peu près à la base de ce que nous considérerions comme des accords traditionnels », a déclaré Mallatt.
Une grande partie de l’anatomie de Pikaia reste un mystère, mais l’examiner sous un nouvel angle pourrait offrir de nouveaux aperçus de son ensemble déroutant de fonctionnalités, a déclaré Mussini.
“Beaucoup de ces détails n’ont été révélés qu’au cours des 10 ou 12 dernières années”, a ajouté Mussini. “On peut certainement pardonner aux auteurs de l’article de 2012 de ne pas avoir apporté ces détails à la conversation, car il s’agit d’un travail en cours.”
Clarification : cette histoire a été mise à jour pour refléter le fait que la corde nerveuse dorsale est une caractéristique associée aux accords et que la notocorde est une caractéristique des accords qui est distincte de la corde nerveuse tubulaire dorsale.
Mindy Weisberger est une écrivaine scientifique et productrice de médias dont les travaux ont été publiés dans les magazines Live Science, Scientific American et How It Works.
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