[evolution]

La terre primitive il y a 2 à 3 Milliards d'années La Terre il y a 450 Millions d'années (Silurien)

nous voici dans le troisième épisode d'une extraordinaire aventure décrivant l'évolution de la vie :

...de ça , une petite bactérie microscopique, à ça , un poisson rikiki, mais très avancé pour son âge.

Comme on le peut le voir sur cette fantastique petite carte : voici la Terre. Pas n'importe laquelle, celle d'il y a 450 Millions d'années. Les continents se déplacent doucement au fil du temps (c'est la dérive des continents), à ce moment là, elle ressemble à ça (selon les dernières données scientifiques). Cette configuration des océans et des terres a toujours eu un effet sur les occupants de notre planète. Elle favorise plus ou moins la vie et son évolution. Les continents qui s'écartent forment des mers, et en se rapprochant, ils font s'élever des montagnes. (c'est assez résumé là... mais en gros c'est ça)

A cette époque là, la vie, qu'elle soit animale ou végétale est exclusivement marine.

On va agrandir un peu pour mieux voir cette partie du globe : au milieu, on aperçoit un tout petit océan en formation : l'océan iapetus. C'est là dedans que vivent nos minuscules poissons, les premiers vertébrés possédant un crâne relié à un squelette. Un crâne sans mâchoire et un squelette sans nageoires. Un drôle de poisson, qui nage mal, et niche sur les fonds vaseux de cette mer de corail. Ils se nourrissent de vers et de planctons microscopiques, en les aspirant.

Ce petit écosystème de mer chaude et peu profonde permet à la vie de s'épanouir. Tandis que le lent déplacement des continents se poursuit, sous la poussée de ces plaques, l'océan iapetus se réduit.

La vie fragile qui s'y est développée va être bousculée et se retrouver de plus en plus à l'étroit.

Il y a environ 400 Millions d'années, ce petit océan va finir par disparaître complètement. La vie qui s'y développait va se déplacer tout autour des zones côtières de ce nouveau continent où l'espace de survie est considérablement plus restreint. Toutes ces espèces vont devoir cohabiter, et donc s'adapter à un milieu où la concurrence est impitoyablement plus rude. Pour les prédateurs, ces eaux surpeuplées constituent une réserve de nourriture abondante qui va leur permettre de se multiplier. Leurs proies n'ont plus qu'une seule solution pour survivre : évoluer.

- Les voies de l'évolution -

La nature, le chaos et nous.

L'évolution de ces espèces qui semble assez "linéaire" à première vue, est en fait complètement "chaotique". L'arbre qui représente l'évolution des premiers poissons se base - au départ - principalement sur "leur âge". Pour commencer on les classe juste du plus ancien au plus récent. D'abord parce que la variété d'espèces est assez restreinte, mais surtout parce que les fossiles de cette époque sont très, très rares. Au cours de l'évolution, ces espèces vont se multiplier, cette vie va devenir "foisonnante". Cette idée de "foisonnement" est importante car la vie évolue selon ses propres règles: elle surgit, disparaît, se diversifie et elle comporte même des imperfections.

On pourrait aussi imaginer que plus les espèces évoluent, plus elles "s'améliorent". En bas de notre arbre se trouveraient les espèces "primitives" et donc moins complexes, et en haut : l'Homme, bien entendu. :-) Mais pas du tout. La diversification des espèces n'apporte pas toujours un progrès ou une innovation. Certaines vivent très bien sans yeux, sans pattes et sans squelette. D'autre part certaines évolutions ne sont pas forcément "meilleures" elles peuvent juste être différentes : les jambes ne sont pas un progrès par rapport aux nageoires, pourtant elles sont apparues bien après. (Essayez de plonger dans une piscine avec un requin dedans, histoire de voir lequel est le plus évolué... :-)

Cette évolution ne tient parfois qu'à une chance extraordinaire ou des circonstances favorables. Elle commence par des espèces anciennes et se poursuit sans arrêt vers d'autres voies. C'est ce qu'on va voir tout de suite en suivant le parcours de nos petits poissons...

- La diversification des espèces -

Evoluer, grandir ou s'adapter.

A ce moment là, il y a environ 400 millions d'années, la vie animale s'est encore à peine diversifiée.

On retrouve encore dans notre océan iapetus toutes les grandes familles représentant la vie primitive :

La famille des seiches, pieuvres, méduses et des mollusques souvent recouverts d'une coquille.

Les vers marins, les coraux, éponges, algues, oursins ; représentants de la vie microscopique, planctons et bactéries.

Toute cette vie qui pullule dans ces mers chaudes va continuer à évoluer, et certains de leurs descendants se trouvent encore dans nos océans.

Les deux autres familles qui nous intéressent particulièrement sont les petits arthropodes et les poissons :

Deux familles très différentes vivant en parallèle qui vont d'un seul coup, être stimulés par cette compétition provoquée par la disparition de leur océan iapétus.

Les arthropodes		Les poissons
Qu'on connaît surtout grâce aux Trilobites, des petits animaux marins portant une carapace articulée. Si vous ne connaissez pas le nom vous avez forcément vu crustacé ou un un scorpion : ça y ressemble.		Ce sont toutes ces espèces qui vont naître de nos premiers représentants décrits dans le chapitre précédent. Ils disposent déjà d'un squelette et d'un crâne mais leur évolution commence à peine...
Deux familles qui vont donner une multitude de variétés. Tandis que les premières espèces apparues continuent d'exister, d'autres font leur apparition, avec de nouvelles formes, des tailles différentes, des alimentations ou des modes de vie qui vont changer leur aspect et donner encore de nouvelles familles.
évolution		évolution
Chez certains, la carapace va s'articuler différemment pour se défendre. Chez d'autres, des appendices apparaissent qui donneront des pattes, des antennes, ou des pinces. Quelques uns conservent leurs formes initiales, mais deviennent plus grands, mieux camouflés ou plus rapides.		Chez les poissons, on retrouve la même diversification. Notre Arandaspis n'a pas disparu, au contraire, il lutte pour la vie. En même temps, d'autres variétés évoluent et vont mieux se déplacer, avec une queue plus mobile, un squelette articulé, certains grandissent ou se dotent de nageoires

Bientôt chez ces deux familles, la concurrence pour la vie va être féroce...

Toutes ces espèces se sont diversifiées pour s'adapter au milieu dans lequel elles vivent. Certaines sont bien entendu plus féroces, d'autres plus rapides plus discrètes ou plus nombreuses et d'ailleurs, on va vite en voir un exemple.

- La mâchoire des poissons-

- les dents de la mer -

Guiyu oneiros (Ghost fish) "poisson fantôme"

Silurien (418 Ma) . Yunnan Chine - Mars 2009

découverte publiée dans "Nature" - 26/03/2009 [lien vers la source]

Ce modeste poisson de 33cm est un "poisson fantôme", ou Guiyu oneiros, un Poisson du Silurien âgé de 418 Millions d'années. Cette exceptionnelle découverte est à ce jour le plus ancien poisson, vertébré, doté d'un crâne et d'une nouvelle invention de la nature... une petite articulation que l'Arandaspis ne possède pas : la mâchoire. Ces deux poissons partagent pourtant les mêmes eaux, à la même époque et font partie de la même espèce : les Poissons. L'un est donc Agnate (Sans Mâchoire) et celui-ci gnasthostome (Avec mâchoire)... Le Guiyu illustre parfaitement le petit article qui précède: il ne "descend pas" de notre poisson sans mâchoire, c'est une variété, une évolution différente de cette espèce.

- Proies et chasseurs -

Le dunkleosteus : le monstre des mers

Cette nouvelle variété de poissons va se révéler particulièrement efficace pour chasser les autres : un monstre marin qui va semer la terreur dans les océans du globe. Ce magnifique prédateur s'appelle dunkleosteus.

dunkleosteus

Dunkleosteus (Genus dunkleosteus) - Placoderme (Euryptérides)

Dévonien moyen (390 Ma)

Y'a pas à dire, c'est quand même une belle bête, mais c'est aussi un prodige de l'évolution. Son corps est recouvert d'une carapace osseuse, une véritable armure. On va donc le classer parmi les "Placodermes", les poissons recouverts de plaques. Cette mâchoire est une machine à broyer, elle ne possède pas de dents; c'est la mâchoire elle-même formée d'un seul bloc qui fonctionne comme une énorme cisaille. Le dunkleosteus mesurait de 6 à 10m; il aurait pu dévorer le plus grand de nos requins sans problème. Pour se donner une idée, sa taille est celle d'un autobus.

Le mécanisme de cette mâchoire n'a rien de primitif. Elle est d'une solidité à tout épreuve, d'une force et d'une simplicité remarquable. Un premier axe de rotation sert de pince et permet l'ouverture de cette immense gueule. Le second se situe sur la plaque dorsale au niveau du "cou". Cet ensemble de plaques est si bien ajusté qu'il ne laisse que deux minuscules ouvertures pour des yeux. La mâchoire est donc bloquée par le bas de la mandibule (les "dents du bas"). Ce deuxième pivot augmente donc encore l'ouverture en faisant légèrement basculer la tête en arrière pour lui permettre d'élargir encore plus sa gigantesque mâchoire.

- L'ajustement des plaques osseuses du dunkleosteus est d'une effrayante perfection . -

dunkleosteus skull dunkleosteus jaws

Dunkleosteus - Plaques osseuses et Mécanisme de la mâchoire

De nombreux poissons vont donc adopter ce système osseux très performant : une protection maximum, et une mâchoire efficace. Les placodermes possèdent cependant une faille : cette armure très lourde ne permet pas une grande mobilité. Leurs cousins agnates (sans mâchoires) sont beaucoup plus petits et vulnérables. Ce sont des proies qui doivent gagner en vitesse et en mobilité pour ne pas être totalement décimés par ces monstres des mers. Eux aussi vont progressivement se doter de nageoires... des nageoires pour fuir ces prédateurs infestant ces eaux chaudes. Mais où fuir?

- L'Evolution pour la survie -

L'explosion végétale

Revenons à notre petite carte. Soixante millions d'années plus tard le continent formé par la disparition de l'océan iapetus continue sa lente formation. La poussée des plaques, représentée par les petites flèches, se poursuit : elle forme ainsi des reliefs : des montagnes, une immense chaîne de montagne. C'est ce qu'on appelle le plissement Calédonien, traversant cet ancien continent sur des milliers de Km. Pour se donner une idée, c'est la chaîne de l'Himalaya de l'époque. Dans 350 millions d'années, ce continent sera de nouveau séparé : il donnera l'Europe, le nord de l'Alaska et la côte Est des Etats unis.

Et que trouve-t-on au pied des montagnes ?.... De l'eau. Le relief retient les nuages, qui donnent de la pluie, de la neige et de la glace, qui forment à leur tour... des fleuves et des rivières.

Le Plissement Calédonien

-400 à -350 millions d'années

Ce continent franchement pas très accueillant va progressivement être traversé par de l'eau douce qui va transformer la grande plaine désertique et rocheuse en paysage de vallées et de rivières. Les algues et les mousses déjà présentes sur les rochers vont beaucoup apprécier ce changement et coloniser la terre ferme, beaucoup plus fertile, permettant de grandir prodigieusement. Pour puiser un maximum de ressources, elles vont planter leurs tiges dans le sol et produire des racines. En se combinant, l'eau, la terre et le soleil, vont transformer ces ridicules petites plantes, en arbres. Le premier arbre de la Terre : l'archéoptéris. Ce désert va devenir une foret. L'eau retenue par ces reliefs et ces végétaux va former des marécages, des plaines humides enrichissant les rivières de nutriments, de toutes les tiges, feuilles et racines transportées dans les lits des rivières.

- L'eau douce -

L'oxygène de la vie

Ce nouveau territoire aquatique saturé de vie et de nourriture va bien entendu attirer une multitude d'espèces de poissons. Nos poissons. Parfaitement adaptés à ce milieu: un nouvel écosystème d'eau douce formé par la première foret de notre planète. Seulement voilà, ces rivières sont si accueillante que la vie y prolifère en masse : racines des arbres, bactéries et même algues et mousses. Tout ce petit monde consomme de l'oxygène, pour vivre ou pour se décomposer : beaucoup plus que l'eau ne peut en dissoudre. Beaucoup trop peu pour respirer.

Pour chercher cet oxygène, il existe un moyen se trouvant hors de l'eau : l'air. Tout le problème, c'est d'arriver à le respirer. Pour nous les humains, il faut du matériel de plongée pour respirer dans l'eau. Nos poissons ont le même problème. Pour passer d'un milieu marin très oxygéné à ces rivières où l'oxygène est beaucoup plus rare, ils vont devoir de nouveau évoluer et se doter d'un matériel de respiration adapté.

1 - Apparition des ébauches de poumons chez les vertébrés

Leur respiration va changer. A la base de l'oesophage, une poche va se dilater pour recevoir plus d'air jusqu'à former une excroissance, une petite poche servant de réservoir [illustration 1]. Cette étape intermédiaire se révèle encore insuffisante pour insuffler plus d'air aux poissons. Lors de leur migration vers les eaux douces, cette réserve d'air s'est progressivement irriguée, couverte de minuscules vaisseaux sanguins. Le sang transporte ainsi beaucoup mieux l'oxygène. Ce système a très bien fonctionné, il s'est parfois même amélioré, en se contractant, ou en se compressant pour inspirer et relâcher toujours plus d'oxygène formant pour la première fois dans l'histoire de la vie : des poumons. [illustration 2]

2 - Formation des poumons chez les vertébrés

Pratiquement tous les poissons ont fini, à un moment ou à un autre de leur évolution, par adopter ce nouvel organe rendu indispensable au contact des eaux douces. Indispensable à un certain moment de leur évolution, mais inutile en regagnant l'océan, riche en oxygène. Ce réservoir s'est donc légèrement déplacé. Il aurait peut-être disparu s'il n'avait pas fait preuve d'une naturelle efficacité pour retenir l'air et a donc été conservé dans les gènes des poissons de mer. Ceux-ci devaient en permanence nager pour se maintenir dans l'eau, luttant pour ne pas remonter à la surface comme "des bouchons" ou couler au fond.. La poche d'air est devenue un flotteur très perfectionné permettant de rester "en équilibre" dans l'eau, "en apesanteur". En arrêtant de nager, ils économisent une énergie inutilement dépensée à rester immobiles. Les anciens poumons sont devenus des "réservoirs de nage" qu'on a appelé des vessies natatoires [illustration 3]. Les rares poissons qui en sont dépourvus ne peuvent cesser de nager, sinon, ils coulent... comme nos requins actuels par exemple.

3 - Formation de la vessie natatoire chez les poissons

A présent nos poissons peuvent respirer dans l'eau, mais ce qu'ils ignorent, c'est que ça fonctionne aussi en dehors de l'eau. Pour y aller il faudra se déplacer jusqu'à la terre. On va donc voir comment ces nageurs sont devenus des marcheurs.

- A la conquête de la terre ferme -

Les vertébrés terrestres

Nos poissons d'eau douce adaptés à ce milieu aquatique pauvre en oxygène ont grandement évolué par rapport à nos premières espèces de vers marins primitifs ayant vécu 200 millions d'années plus tôt. Leur morphologie, leur squelette et même leur écosystème à changé. En se diversifiant, certaines espèces on pu reculer les limites de la vie pour acquérir de nouveaux avantages. Cette fois, les poissons partent à la conquête de la Terre ferme.

Eusthenopteron

(découvert en 1881)

Espèce Pélagique (vivait en pleine mer) - anatomie très proche des tétrapodes

...il y a 385 Ma

Pour commencer, ils doivent apprendre à utiliser leur nouveau système respiratoire. En gagnant les rivières d'eau douce, les espèces marines vont se rapprocher de la surface pour aller piocher quelques bulles d'oxygène à l'air libre. Petit à petit la respiration va devenir aérienne. S'ils ne peuvent remonter à la surface régulièrement pour respirer... les poissons sont condamnés à se noyer. Mais pour gagner la terre, ils doivent se déplacer efficacement. Tout le problème est de savoir à partir de quel moment ce petit poisson va franchir l'un des cap les plus importants de l'évolution.

Les tétrapodes

L'acanthostega

(découverte : 1987 - publication : 1996)

Les premiers tétrapodes amphibiens

...il y a 370 Ma

Voyons un peu comment ces nageoires sont faites chez les petits poissons de cette époque. Il y a environ 370 (/360) Millions d'années. Où trouver cette espèce qui va nous raconter cette histoire ? Et bien dans les fossiles, naturellement. L'acanthostega, est donc un petit fossile qui ressemble fortement à un poisson. Normal, c'en est un. Mais ce qui nous intéresse ce sont ses nageoires. Elles se composent d'os, de doigts et de phalanges. Ce petit mécanisme, c'est une patte. Une patte à huit doigts si on compte bien. L'acanthostega, ne pouvait malheureusement pas en profiter. Cette patte-nageoire ne lui permettait pas de supporter son propre poids sur la terre ferme, et du même coup c'était une nageoire inefficace. Mais l'acanthostega, ne se déplaçait plus en nageant. Il pouvait se mouvoir et se faufiler au fond de ces rivières marécageuses, encombrées d'algues, de feuilles et de branches tombées des arbres, qu'il pouvait écarter grâce à ces pattes. Il pouvait marcher sous l'eau.

Les premiers pas sur la terre

Pederpes

(découverte : 2002 - publication : 2006)

- situé entre les tétrapodes amphibiens et les tétrapodes terrestres -

...il y a 360 Ma

360-340 Millions d'années : Pederpes pose sa première patte à 5 doigts sur la terre. Ses traces fossiles laissées sur le sol sont à ce jour les plus anciennes connues. Il s'agit juste de timides petites incursions avant de retourner dans ses marécages, mais déjà il explore ce nouvel élément. Sans le savoir, Pederpes va donner naissance à toutes les espèces de vertébrés terrestres. De nouveaux territoires, de nouveaux écosystèmes, un nouvel équilibre naturel va naître de cette avancée essentielle de l'évolution. Un petit pas pour le poisson, et gigantesque pas pour toutes les autres espèces devenues terrestres.

L'évolution de la Marche

...des tétrapodes aux reptiles.

Sur ce très joli dessin entièrement réalisé avec les doigts, on peut voir la progressive transformation de ces nageoires. Pour chacune de ces espèces sont représentées la forme du squelettes et des nageoires qui l'entourent. Ce changement majeur marquera une étape essentielle de l'histoire de notre évolution.

Ces 4 membres distincts ont formé des proto-pattes, puis des "pattes", d'où le nom : Tetra (quatre) Podos (pattes) - Les Tétrapodes - Et au bout de ces pattes des doigts, qui vont d'abord permettre de se déplacer sous l'eau. Lorsque ces pattes seront assez robustes pour supporter le poids de l'animal, celui ci va enfin s'aventurer hors de l'eau. Il est devenu un amphibien pouvant vivre la moitié du temps dans l'eau et le reste sur terre.

On peut voir ici pour chacune de ces espèces (elles n'y sont pas toutes) "l'évolution de la marche", la forme de la patte ou de la nageoire qui va progressivement s'adapter à une vie terrestre. Cet immense progrès de l'évolution prendra "à peine" 100 Millions d'années pour s'accomplir. La dernière étape de cette évolution ne viendra que bien plus tard. Un des doigts va se distinguer des autres et devenir "opposable", autrement dit il va permettre de saisir, d'attraper. Ce sera la main des premiers hominidés qui n'apparaîtra que 200 millions d'années plus tard... votre pouce.

Epilogue

C'est ainsi que les premiers vertébrés ont commencé à conquérir les terres... la Terre, pour commencer la plus grande aventure de notre planète : celle de la vie. Avec leurs petites pattes, nos poissons, vont devenir des batraciens, qui donneront naissance à d'autres familles. Les reptiles, les mammifères, les oiseaux. Beaucoup, beaucoup, beaucoup plus tard, l'évolution de toutes ces espèces donnera un drôle d'animal bipède : l'Homme. Si on le regarde de plus près, il possède un crâne, une mâchoire, des yeux, des pattes à 5 doigts, un squelette et des poumons. Avec des palmes, on le prendrait presque pour un poisson...

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