Des poissons sans mâchoires du Silurien possédaient des nageoires appariées, un nouveau spectacle de fossiles

Les paléontologues ont examiné les restes fossilisés de Un tujiaaspis animéune espèce de galeaspid qui vivait il y a 436 millions d’années (période silurienne) en Chine.

Les théories abondent sur les débuts évolutifs des nageoires et des membres des vertébrés – les précurseurs évolutifs des bras et des jambes – principalement basées sur l’embryologie comparative.

Il existe de riches archives fossiles, mais les premiers vertébrés avaient des nageoires ou n’en avaient pas. Il y avait peu de preuves de leur évolution progressive.

“Les galéaspides sont un groupe éteint de vertébrés sans mâchoires – membres d’un réseau paraphylétique de gnathostomes souches éteints qui sont plus étroitement liés aux vertébrés à mâchoires vivants qu’aux lamproies et aux myxines”, ont déclaré Zhikun Gai, chercheur à l’Université de Bristol, et ses collègues.

“En tant que tels, ils fournissent des informations clés sur l’assemblage évolutif du plan corporel du gnathostome, y compris la profonde réorganisation du crâne des vertébrés qui s’est produite avant l’origine des mâchoires.”

“Malheureusement, la connaissance de l’anatomie des galéaspides s’est limitée presque exclusivement à leurs casques ; les quelques fragments incomplets de squelettes de tronc qui ont été découverts ne donnent que peu d’informations sur la nature de leur squelette appendiculaire.

“Par conséquent, les scénarios pour l’origine et l’évolution des nageoires appariées et non appariées restent subordonnés à la découverte de la condition chez les galeaspids.”

Photographie (a) et dessin interprétatif (b) de Un tujiaaspis animé. Crédit image : Gai et al., deux : 10.1038/s41586-022-04897-6.

Les nouveaux fossiles de Un tujiaaspis animé de la période silurienne de la Chine contiennent leurs corps entiers.

“Les nouveaux fossiles sont spectaculaires, préservant tout le corps pour la première fois et révélant que ces animaux possédaient des nageoires appariées qui s’étendaient en continu, de l’arrière de la tête jusqu’au bout de la queue”, a déclaré Gai.

“C’est une grande surprise car on pense que les galéaspidés manquent complètement de nageoires appariées.”

“Un tujiaaspis animé donne un nouveau souffle à une hypothèse vieille d’un siècle sur l’évolution des nageoires appariées, grâce à la différenciation des nageoires pectorales (bras) et pelviennes (jambes) au cours de l’évolution à partir d’un précurseur continu des nageoires de la tête à la queue », a déclaré le professeur Philip Donoghue de l’Université de Bristol. .

“Cette hypothèse du ‘fin-fold’ a été très populaire, mais elle manquait de preuves à l’appui jusqu’à présent.”

« La découverte de Un tujiaaspis animé ressuscite l’hypothèse du pli des nageoires et la réconcilie avec les données contemporaines sur les contrôles génétiques du développement embryonnaire des nageoires chez les vertébrés vivants.

“Un tujiaaspis animé montre que la condition primitive des nageoires appariées a d’abord évolué », a déclaré le Dr Min Zhu, chercheur à l’Institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de l’Académie chinoise des sciences.

“Des groupes ultérieurs, comme les ostéostracés sans mâchoires, montrent la première preuve de la séparation des nageoires pectorales musculaires, conservant de longues nageoires pelviennes réduites aux courtes nageoires musculaires chez les vertébrés à mâchoires, comme dans des groupes comme les placodermes et les requins.”

“Néanmoins, nous pouvons voir des vestiges de nageoires allongées dans les embryons de poissons à mâchoires vivants, qui peuvent être manipulés expérimentalement pour les reproduire. La question clé est pourquoi les palmes ont-elles évolué pour la première fois de cette façon ? »

Les scientifiques simulent également le comportement de modèles de Un tujiaaspis animé avec et sans les nageoires paires.

“Les nageoires paires de Un tujiaaspis animé agissent comme des hydroptères, générant passivement de la portance pour le poisson sans aucun apport musculaire des nageoires elles-mêmes », a déclaré le Dr Humberto Ferron, chercheur à l’Université de Bristol.

“Les plis latéraux des nageoires Un tujiaaspis animé lui a permis de nager plus efficacement.

“Les vertébrés fossiles sans mâchoires présentent une gamme vertigineuse de types de nageoires, ce qui a provoqué un débat approfondi sur l’évolution des nageoires paires”, a déclaré le Dr Joseph Keating, également de l’Université de Bristol.

“Nos nouvelles analyses suggèrent que l’ancêtre des vertébrés à mâchoires possédait probablement des plis de nageoires appariés, qui se sont séparés en régions pectorales et pelviennes.”

“Finalement, ces nageoires primitives ont développé la musculature et le soutien squelettique, ce qui a permis à nos ancêtres poissons de mieux diriger leur nage et d’ajouter de la propulsion.”

“Il est étonnant de penser que les innovations évolutives observées dans Un tujiaaspis animé sous-tendent la locomotion chez des animaux aussi divers que les oiseaux, les baleines, les chauves-souris et les humains.

Les résultats paraissent dans le journal La nature.

_____

Z.Gai et al. 2022. Anatomie de Galeaspid et origine des appendices appariés de vertébrés. La nature 609, 959-963; deux : 10.1038/s41586-022-04897-6