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Dans la longue histoire de l’évolution de la vie, l’évolution des éponges a toujours été un mystère fascinant mais difficile à résoudre. Les éponges sont considérées comme l’un des premiers animaux multicellulaires sur Terre et constituent un pont important entre les organismes unicellulaires et les animaux complexes. Cependant, il existe un énorme fossé cognitif au sein de la communauté scientifique concernant l’origine et l’évolution précoce des éponges.

Jusqu’à récemment, les scientifiques chinois ont réalisé une avancée majeure qui a fourni un indice clé pour résoudre ce mystère. Une équipe collaborative internationale dirigée par le chercheur Yuan Xunlai de l'Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing, de l'Académie chinoise des sciences, a découvert une éponge fossile il y a environ 550 millions d'années à Yichang, dans la province du Hubei. Elle a été baptisée « éponge à grille en spirale ».

Cette découverte comble non seulement une lacune importante dans l’évolution précoce des éponges, mais nous offre également une nouvelle perspective pour réexaminer toute l’évolution de la vie.

Photo de restauration d'éponge à grille en spirale (source de l'image : référence 2)

Éponges : fossiles vivants sur l’arbre de vie évolutif

Les éponges, ce groupe d’organismes apparemment simples mais mystérieux, occupent une place unique dans le règne animal.

Les éponges ont une structure corporelle simple et aucun système organique évident, mais elles ont des capacités de survie étonnantes. Leur corps agit comme un filtre géant, absorbant et expulsant l’eau pour obtenir des nutriments et de l’oxygène. Ce moyen de survie simple et efficace a permis aux animaux éponges de prospérer sur terre pendant des centaines de millions d’années.

Dans les océans modernes, il existe de nombreux types d’éponges de formes différentes. Certaines éponges ressemblent à des vases délicats, d’autres à des seaux ou à des éventails géants. Ils sont également disponibles dans une grande variété de couleurs, avec tout ce dont vous avez besoin. Ces éponges colorées ajoutent non seulement des couleurs brillantes au monde sous-marin, mais apportent également une contribution importante à l'équilibre de l'écosystème marin.

Divers animaux éponges (Source de l'image : Wikipédia)

Un mystère difficile : les « années perdues » des Éponges

Bien que les éponges modernes soient si courantes, elles ont longtemps disparu de l'histoire géologique. Ce phénomène a intrigué les scientifiques, comme une énigme insoluble.

Imaginez si vous étiez un paléontologue à la recherche des ancêtres des éponges. Vous avez creusé avec enthousiasme dans des formations rocheuses d'âges géologiques différents, pour découvrir qu'avant la période cambrienne, il y a environ 539 millions d'années, les archives fossiles d'éponges étaient presque vierges. C'est comme une épaisse histoire familiale avec toutes les pages des premiers chapitres manquantes.

Les scientifiques spéculent, grâce à la recherche en biologie moléculaire et aux horloges moléculaires, que les éponges devraient être apparues il y a environ 700 millions d'années. Cependant, dans les archives fossiles actuelles, les fossiles d'éponges confirmés ne sont apparus en grand nombre qu'au Cambrien. Cela signifie qu'il existe un énorme écart de 160 millions d'années dans les archives fossiles des animaux éponges. Cette période est vivement appelée par les scientifiques les « années perdues » dans l'évolution précoce des éponges.

Pourquoi y a-t-il une telle situation ? Les scientifiques ont proposé deux hypothèses principales :

La première hypothèse est que l'ancêtre commun des éponges aurait pu avoir des spicules minéralisés (la structure porteuse de l'éponge). Cependant, l’environnement précambrien pourrait ne pas être propice à la préservation de ces spicules osseux, ce qui rend difficile la recherche de leurs fossiles.

La deuxième hypothèse suggère que les premières éponges ne possédaient peut-être pas de spicules minéralisés, mais étaient plutôt composées de tissus mous. Cela les rend plus faciles à détruire pendant le processus de fossilisation et plus difficiles à identifier. C'est comme peindre sur un rocher avec de l'eau. Cela s'évaporera rapidement et ne laissera aucune trace durable.

Ce mystère a intrigué les scientifiques jusqu'à cette étude récente, qui fournit un indice clé pour résoudre ce mystère.

Différents types de spicules d'éponges calcaires modernes (Source de l'image : Wikipédia)

Éponges à grille en spirale : la « pierre de Rosette » révélant les mystères de l'évolution des éponges

À Yichang, Hubei, des scientifiques ont découvert un nouveau fossile passionnant dans le biote Shibantan qui remonte à environ 550 millions d'années. Le fossile s'appelle "Spiral Grid Sponge". Sa découverte revient à trouver un point de connexion dans la vaste histoire, comblant une lacune dans l'évolution précoce des animaux éponges.

L'éponge à grille en spirale présente des caractéristiques morphologiques étonnantes. Son corps présente une forme de cône élégante et il y a une structure en forme de disque au fond, qui peut être utilisée pour l'ancrer au fond marin. La chose la plus frappante est que sa structure de surface est constituée de carrés réguliers, qui peuvent être subdivisés en carrés plus petits pour former une structure de réseau complexe et ordonnée.

Photo d'un fossile d'éponge à grille en spirale (a) et d'une carte d'élévation à balayage laser (b) (Source de l'image : Chongqing

La structure rappelle les éponges hexagonales modernes, mais avec une différence clé : le maillage de l'éponge à mailles spirales est constitué de matière organique plutôt que de spicules minéralisés.

Cette découverte offre une nouvelle perspective sur l'évolution précoce des éponges. Cela nous apprend qu’à la fin de la période lointaine de l’Édiacarien, il existait déjà des éponges sans spicules minéralisés. C'est comme si nous avions découvert une « version primitive » d'une éponge qui n'a pas encore développé de spicules durs, mais qui possède déjà les caractéristiques de base des éponges.

Les scientifiques ont mené des recherches et des analyses détaillées sur l’éponge à mailles spirales. Ils ont comparé le fossile avec une variété d’animaux vivants et d’autres fossiles, construit une matrice de données complexe et mené des analyses phylogénétiques rigoureuses. Les résultats montrent que l’éponge à grille en spirale appartient au groupe des éponges de la couronne et est étroitement liée à l’éponge de six pieds. Cette découverte confirme en outre la position importante de l’éponge à grille spirale dans l’évolution des animaux éponges.

Un certain type d'animal à six éponges. Cet animal possède des spicules siliceux. Certains spicules peuvent s'agréger en un squelette en forme de maille. Il n'y a pas de substance spongieuse dans les os. Par conséquent, cette classe est également appelée éponge de verre. (Source de l'image : Wikipédia)

La découverte de l’éponge à grille spirale fournit des informations clés pour notre compréhension de l’évolution précoce des animaux. Cela nous indique que lorsque nous recherchons des fossiles d’éponges précambriennes, nous ne pouvons pas simplement utiliser les éponges modernes comme référence. Les premières éponges peuvent ne pas avoir de spicules minéralisés et peuvent manquer de certaines des caractéristiques que nous connaissons. Cette découverte élargit nos horizons et ouvre de nouvelles directions pour les recherches futures.

Les éponges et l'explosion de la vie : réexaminer le processus d'évolution de la vie

La découverte des éponges à grille spirale nous offre également une nouvelle perspective sur toute l’évolution de la vie. Les scientifiques ont longtemps cru que les biomes du Précambrien et du Cambrien étaient très différents.

La période Édiacarienne est considérée comme une époque dominée par des créatures aux formes étranges et aux affinités inconnues. À l'époque cambrienne, diverses catégories d'animaux modernes sont soudainement apparues en grand nombre. C'est la fameuse « explosion cambrienne ». Cette vision revient à décrire deux mondes complètement différents : l’un est un monde ancien rempli de créatures mystérieuses et l’autre est le prototype de l’écosystème marin moderne que nous connaissons.

Cependant, la découverte de l’éponge à grille spirale a créé un pont entre ces deux mondes apparemment séparés. Cela nous dit qu’à la fin de la période Édiacarienne, il existait déjà des créatures directement liées à l’évolution des animaux modernes. En d’autres termes, dans l’histoire familiale ancienne, une photo clé reliant les ancêtres anciens et les descendants modernes a été trouvée.

Cette découverte nous amène également à repenser la nature de « l’explosion cambrienne ». Peut-être que l’évolution de la vie n’est pas une « explosion » soudaine, mais un processus graduel. Divers phylums animaux ont peut-être commencé à se diversifier avant le Cambrien, mais ils n'avaient pas développé de coquilles ou d'os durs et étaient donc difficiles à préserver dans les archives fossiles.

Cette nouvelle découverte nous amène également d’autres questions : avant l’éponge à grille spirale, y avait-il des animaux éponges plus tôt ? Comment les ancêtres des éponges ont-ils acquis la capacité de minéraliser les spicules osseux ? Les réponses à ces questions pourraient être cachées dans d’anciennes formations rocheuses, attendant d’être découvertes par les futurs scientifiques.

Relations évolutives entre les éponges à grille en spirale et d'autres animaux (Source de l'image : référence 2)

Conclusion

L’évolution des éponges s’apparente à une épopée s’étalant sur des centaines de millions d’années. De la structure initiale du corps mou au développement ultérieur de spicules osseux minéralisés complexes, chaque étape enregistre le mystère de l'évolution de la vie. La découverte de l’éponge à grille spirale ajoute une touche riche à cette épopée, nous permettant d’avoir un aperçu du visage mystérieux de l’océan antique.

À l’avenir, grâce aux progrès de la technologie et à l’application de nouvelles méthodes, nous pourrons peut-être découvrir davantage de fossiles d’animaux anciens et améliorer encore l’image de l’évolution de la vie. Les histoires d’éponges continueront de nous inciter à réfléchir sur la nature de la vie, à nous encourager à explorer des zones inconnues et à poursuivre les mystères de l’évolution de la vie.

les références:

1. Xiaopeng Wang, Alexander G. Liu, Zhe Chen, Chengxi Wu, Yarong Liu, Bin Wan, Ke Pang, Chuanming Zhou, Xunlai Yuan et Shuhai Xiao, un animal éponge du groupe couronne de la fin de l'Édiacarien

Produit par : Popular Science Chine

Auteur : Li Jinjuan (Université Waseda)

Producteur : Expo scientifique populaire de Chine