Les tétrapodes pourraient être apparus en milieu marin, dès la base du Dévonien (- 416 Ma)

Lundi, 29 août 2011

A quel moment de l’histoire de la Terre et dans quel environnement les premiers vertébrés munis de quatre pattes sont–il apparus ? La question est encore sujette à débats. En utilisant les techniques de la biologie moléculaire et des données géobiologiques publiées récemment, deux chercheurs de l’université de Chennai (ex-Madras, Inde) et de « Géosystèmes » (CNRS-Insu, université Lille 1) invitent à repousser l’apparition des tétrapodes vers – 416 millions d’années (base du Dévonien). Un événement évolutif qui se serait déroulé en milieu marin. L’étude a été publiée récemment dans la revue PloS ONE.

Comment les êtres vivants sont-ils passés du milieu marin à la terre ferme ? Cette étape de l’évolution, appelée terrestrialisation, correspond à l’ensemble des processus d’adaptation qui permettent à un organisme marin de vivre et de se nourrir sur terre. La terrestrialisation est  habituellement considérée comme une des étapes les plus importantes dans l’histoire de l’évolution de la vie. Ce passage du monde marin au monde terrestre c’est produit plusieurs fois au cours de l’histoire de la Terre : pour les organismes primitifs (bactéries par exemple), les plantes, les invertébrés, les vertébrés.

Eryops megacephalus était un stégocéphale d'environ 2 m de long, ayant vécu au Permien, il y a environ 260 millions d'années. La plupart des tétrapodes du Dévonien sont attribués au même groupe des stégocéphales, qui désignent les amphibiens fossiles ayant une tête à plaques osseuses. Photo prise dans la galerie de paléontologie du Muséum national d'Histoire naturelle de Paris. © Photothèque du CNRS / MNHN. En ce qui concerne les vertébrés, la terrrestrialisation correspond à l’évolution des poissons en animaux munis de quatre pattes (tétrapodes) qui regroupent les amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères. A quel moment sont-ils apparus et dans quel environnement ? Les plus anciens fossiles tétrapodes connus sont des amphibiens primitifs (stégocéphales) datant de 395-397 millions d’années (Ma), c’est-à-dire de la base du Dévonien moyen (Eifélien). Cependant, l’existence d’une piste fossile plus ancienne, trouvée sur un site australien, pourrait repousser l’origine des tétrapodes jusqu’à l’extrême base du Dévonien (– 416 Ma), même si aucun reste fossile osseux n’a encore été découvert entre – 416 et – 395 Ma. L’interprétation de cette piste comme témoin des premiers tétrapodes est encore discutée par les paléontologues. Toutefois, par le détour de la biologie moléculaire, les auteurs de l’article montrent que tous les indices sont bien en faveur d’une apparition en milieu marin.

Suivons l’enquête ! …

Depuis le début du XXe siècle, le milieu de vie originel des premiers tétrapodes est sujet à controverse. Sans pour autant faire l’unanimité, une majorité de paléontologues considèrent, à la suite de l’américain A. S. Romer,  qu’ils sont apparus en eau douce dans un milieu devenu aride, là où vivaient leurs ancêtres poissons. C’est le schéma dit « de la mare en voie d’assèchement ».

Récemment, un groupe de paléontologues et sédimentologues polonais et suédois ont découvert des fossiles de l’Eifélien sur la plate-forme épicontinentale des Monts de Ste Croix (Pologne), protégée de la haute mer par une barrière récifale, ce qui indique que ces premiers tétrapodes connus vivaient en milieu marin très peu profond. Cette découverte conforte donc les tenants de l’hypothèse marine.

Afin de tester la solidité de cette hypothèse marine, les deux chercheurs ont utilisé les techniques de la biologie moléculaire. Ils ont séquencés treize protéines de 17 espèces de vertébrés actuels, dont 3 dipneustes et 2 coelacanthes (les poissons les plus proches parents des tétrapodes) et 12 amphibiens. La comparaison des séquences d'acides aminés de ces protéines et l'étude de leurs caractéristiques physicochimiques les amènent à conclure qu'elles sont le résultat d'une adaptation originelle à un milieu marin bien oxygéné. Ce qui renforce d’autant l’origine marine des tétrapodes.

Or, d’après l’ensemble des données publiées récemment dans la presse scientifique internationale sur la biodiversité au cours du Dévonien, la période du Dévonien inférieur correspond à la fois à un pic de diversité (aussi bien pour les organismes marins  - récifs coralliens autotrophes, invertébrés en général - que continentaux – arthropodes ) et à un pic d’oxygène atmosphérique et océanique (dans le modèle GEOCARBSULF révisé). Le Dévonien inférieur correspondrait donc à une période d’intense biodiversification de la vie tant marine que continentale dans laquelle l’apparition des tétrapodes en milieu aquatique marin prendrait tout son sens.

L’absence avérée de restes fossiles osseux de tétrapodes pendant tout le Dévonien inférieur ainsi que l’absence de restes osseux du groupe de poissons fossiles qui leur est le plus proche, à savoir les elpistostégides, demeure un défi à relever. Peut-être que, comme dans le cas de la mandibule de tétrapode du Dévonien supérieur de Belgique, ces restes sont encore enfouis dans … les collections des musées et universités, en attente d’être correctement identifiés.

Source(s): 

Rise of the Earliest Tetrapods: An Early Devonian Origin from Marine Environment.
David George1 & Alain Blieck2. PloS ONE, 6 (7) : e22136 ; doi:10.1371/journal.pone.0022136
1 Department of Biotechnology, St. Peter’s Engineering College, Chennai, India,

2 Géosystèmes (Université Lille 1, Sciences de la Terre, CNRS-Insu , Villeneuve d’Ascq

Contact(s):
  • Alain Blieck, Geosystèmes (CNRS-INSU, université Lille 1)
    alain [dot] blieck [at] univ-lille1 [dot] fr, 03 20 43 41 40

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