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Les plus anciens chitinozoaires

Publié en ligne le 30 mars 2013 -
par Alain Blieck

Tout d’abord, qu’est-ce qu’un chitinozoaire ? La définition trouvée sur le site de Wikipedia en français est correcte : « Les chitinozoaires (…) forment un groupe aujourd’hui disparu de microfossiles marins à paroi organique (palynomorphes) 1 d’affinité biologique incertaine 2. […] Ils sont connus depuis l’Ordovicien inférieur [vers – 485 millions d’années – Ma] jusqu’au Dévonien supérieur [vers – 360 Ma]. […] Les tests isolés ou vésicules [enveloppes de protection] ont une forme d’urne, de tube ou de bouteille et varient en taille d’approximativement 50 à 2 000 micromètres » 3.

Utilisés comme outils

Classiquement, ce sont de bons outils de datation des roches sédimentaires – ce que les paléontologues appellent des outils biostratigraphiques. Depuis quelque temps, ils sont également devenus des outils de mesure des paléotempératures de l’eau des mers. Ils sont même utilisés pour effectuer des modélisations des paléoclimats. C’est ainsi que T. Vandenbroucke a proposé que la période de glaciations connue à la fin de l’Ordovicien, pendant une période appelée Hirnantien, a en fait commencé bien avant et s’est prolongée au-delà [1]. Rappelons que la communauté des géoscientifiques considère que c’est cette glaciation hirnantienne qui, combinée à d’autres événements globaux, est responsable de l’une des cinq principales crises d’extinction en masse, celle de la fin de l’Ordovicien [2].

Un groupe mal connu

Idéalement, on devrait se fonder, notamment, sur l’arbre des relations de parenté (relations phylogénétiques) des organismes, calé sur le registre fossile 4 pour déterminer quel peut être le plus vieux représentant de chaque groupe d’organismes [3]. Mais comment faire quand (a) il s’agit d’organismes trop anciens pour qu’on puisse en extraire des molécules organiques, et (b) les affinités biologiques (relations phylogénétiques) du groupe ne sont pas fixées ? C’est le cas des chitinozoaires. Ces petites outres à paroi organique ont été attribuées à divers organismes mais aussi à des œufs d’animaux pas encore identifiés, les annélides et gastéropodes ayant été de bons candidats pendant un temps 5. S’il s’agit de pontes d’annélides ou de gastéropodes, alors on peut s’attendre à trouver les plus vieux chitinozoaires dans la période comprise entre – 580 et – 540 Ma environ [4], c’est-à-dire entre la fin du Protérozoïque et le début du Cambrien.

La découverte des plus anciens chitinozaires

Microvésicule du chitinozoaire Eisenackitina ? sp., provenant du Cambrien moyen de Duyun, Guizhou, Chine ; d’après Shen et al. 2013, Geology, 41 (2), fig. 1A.
Photo gracieusement fournie par Zhang Xi-guang.

Les chitinozoaires étant connus à partir de l’Ordovicien inférieur, on recherchait donc leur origine soit pendant le Cambrien, la période géologique précédant l’Ordovicien, soit même avant, au Protérozoïque. Et c’est dans le Cambrien moyen, vers – 510 Ma, que Shen et al. [5] viennent de décrire trois petites vésicules phosphatisées, en forme d’amphores de taille comprise entre 520 et 670 µm de longueur.

Ces microfossiles proviennent de la dissolution à l’acide de 600 kg de roches calcaires des environs de Duyun, dans la province de Guizhou, dans le sud de la Chine. Trois fois 600 µm de fossiles pour 600 kg de roches, on ne peut pas dire que le rendement soit bon. Et pourtant, c’est grâce à la ténacité de Shen Cen que les chitinozoaires viennent de faire un bond de quelques 25 millions d’années dans le temps, rien que ça !

Le mystère de leur paroi

Néanmoins, un doute plane sur l’identité de ces microvésicules : leur paroi n’est pas organique (chitineuse) mais en phosphate. Cependant, la faune de Duyun, au sein de laquelle elles ont été trouvées, est une faune de type « Orsten » (du nom d’une localité de l’île d’Öland en Suède) où la plupart des fossiles ont été phosphatisés secondairement, y compris les formes en chitine. Si bien qu’il n’est pas invraisemblable de penser que les microvésicules de Duyun étaient originellement à paroi organique. Dès lors, elles représenteraient bien les plus vieux chitinozoaires connus à ce jour, et cette découverte inscrirait l’origine des chitinozoaires dans ce qui est appelé l’« explosion cambrienne » de la vie sur Terre, une période où se sont très largement différenciées toutes les formes connues de biominéralisations 6 (carbonatée, siliceuse, phosphatée…) qui ont donné naissance à la plupart des animaux à coquille ou à test externe [6].

Un changement de milieu de vie

Un autre point est intéressant : les faunes cambriennes de type Orsten sont habituellement constituées d’organismes marins benthiques, c’est-à-dire vivant sur ou près du fond. Les chitinozoaires de Duyun auraient donc été benthiques alors que tous les chitinozoaires plus jeunes (de l’Ordovicien au Dévonien) sont considérés comme ayant été des organismes planctoniques, c’est-à-dire vivant passivement au sein de la colonne d’eau. Un tel changement macro-écologique serait d’ailleurs également le cas de nombre d’autres organismes marins, y compris les vertébrés, qui, de benthiques ou démersaux (qualifiant un poisson vivant près du fond sans pour autant y vivre de façon permanente) au Cambrien et à l’Ordovicien, sont devenus franchement nectoniques (se déplaçant en nageant dans l’eau) à partir du Silurien et au cours du Dévonien entre – 416 et – 359 Ma [7,8].

Si on accepte que ces microvésicules de Duyun sont bien des chitinozoaires, il n’en reste pas moins que ce ne sont probablement pas les plus vieux que l’on puisse s’attendre à trouver. Une plus grande précision dans l’évaluation de la date possible de l’origine du groupe sera atteinte lorsque l’on saura (enfin) de quels organismes il s’agit : annélides, gastéropodes ou organismes encore plus basaux 7, ce qui reculerait d’autant leur date d’apparition au cours du Protérozoïque.

Ainsi va la quête en paléontologie. Nombreux sont les paléontologues qui rêvent, consciemment ou non, de trouver « le plus vieux fossile » du groupe dont ils sont spécialistes… La chasse est ouverte en permanence.

Références

[1] T.R.A. Vandenbroucke, H.A. Armstrong, M. Williams, F. Paris, J.A. Zalasiewicz, K. Sabbe, J. Nılvak, T.J. Challands, J. Verniers & T. Servais 2010. Polar front shift and atmospheric CO2 during the glacial maximum of the Early Paleozoic Icehouse. PNAS 107 (34) : 14983-14986.
[2] F. Lethiers 1998. Evolution de la biosphère et événements géologiques. Gordon and Breach Sci. Publ., Amsterdam, 321 p.
[3] M.J. Benton, P.C.J. Donoghue & R.J. Asher 2009. Calibrating and constraining molecular clocks. In  : S.B. Hedges & S. Kumar eds, The Timetree of Life. Oxford University Press : 35-86.
[4] P.C.J. Donoghue & M.J. Benton 2007. Rocks and clocks : calibrating the Tree of Life using fossils and molecules. TRENDS in Ecology and Evolution 22 (8) : 424-431.
[5] C. Shen, R.J. Aldridge, M. Williams, T.R.A. Vandenbroucke & X.-g. Zhang 2013. Earliest chitinozoans discovered in the Cambrian Duyun fauna of China. Geology 41 (2) : 191–194.
[6] T. Vandenbroucke 2013. Des chitinozoaires au Cambrien. CNRS : INSU : Terre solide : Terre et vie ; World Wide Web address : http://www.insu.cnrs.fr/node/4165
[7] C. Klug, B. Kröger, W. Kiessling, G.L. Mullins, T. Servais, J. Fryda, D. Korn & S. Turner 2010. The Devonian nekton revolution. Lethaia 43 : 465–477.
[8] A. Blieck 2011. From adaptive radiations to biotic crises in Palaeozoic vertebrates : a geobiological approach. Geologica Belgica 14 (3-4) : 203-227.

1 D’autres microfossiles ont une paroi minérale, comme p. ex. le nanoplancton calcaire. Les spores fossiles, par exemple, sont des palynomorphes.

2 L’affinité biologique est une relation entre espèces d’origine commune (Wikipedia).

4 Ensemble de tous les fossiles découverts.

6 Processus par lequel les organismes vivants produisent des minéraux, souvent afin de durcir ou raidir leurs tissus pour former des tissus minéralisés (Wikipedia).

7 Un groupe basal est un ensemble d’organismes (taxon) situé à la base d’un cladogramme (schéma de relations phylogénétiques), ce que l’on traduit souvent par « primitif » : http://palaeos.com/phylogeny/glossary.html


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