Les humains existent peut-être parce qu’un poisson a appris à cligner des yeux il y a 375 millions d’années

Le mudskipper, un poisson amphibie intrigant avec un penchant pour le clignotement, offre aux scientifiques un aperçu de comment et pourquoi le clignotement a pu évoluer lorsque nos ancêtres ont fait la transition de la vie aquatique à la vie terrestre.

Des chercheurs de Penn State et de l’Université de Seton Hill, dirigés par Thomas Stewart et Brett Aiello, ont étudié ce poisson inhabituel et ont découvert que son comportement de clignotement sert bon nombre des mêmes objectifs que le nôtre.

Publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciencesl’étude suggère que le clignement des yeux pourrait être l’un des traits clés qui a permis l’évolution des tétrapodes – des animaux comprenant des mammifères, des oiseaux, des reptiles et des amphibiens – il y a environ 375 millions d’années.

« Les animaux clignent des yeux pour de nombreuses raisons », a déclaré Stewart. «Cela nous aide à garder nos yeux humides et propres, cela nous aide à protéger nos yeux des blessures et nous utilisons même le clignotement pour communiquer. Étudier comment ce comportement a d’abord évolué a été difficile car les changements anatomiques qui permettent le clignement des yeux se situent principalement dans les tissus mous, qui ne se conservent pas bien dans les archives fossiles. Le mudskipper, qui a développé son comportement de clignotement de manière indépendante, nous donne l’opportunité de tester comment et pourquoi le clignotement a pu évoluer chez un poisson vivant qui quitte régulièrement l’eau pour passer du temps sur terre.

Comment l’étude a été réalisée

Pour mieux comprendre comment les mudskippers ont développé la capacité de cligner des yeux, l’équipe a analysé leur comportement à l’aide de vidéos à haute vitesse et a comparé l’anatomie des mudskippers à celle d’un poisson étroitement apparenté qui ne cligne pas des yeux.

Comme les yeux d’une grenouille, les yeux du mudskipper dépassent du sommet de sa tête. Pour cligner des yeux, le poisson rétracte momentanément ses yeux dans des orbites, où ils sont recouverts d’une membrane extensible connue sous le nom de « coupe cutanée ». Fait intéressant, le clignement du mudskipper dure à peu près aussi longtemps qu’un clignement humain.

« Le clignotement chez les mudskippers semble avoir évolué grâce à un réarrangement des muscles existants qui a changé leur ligne d’action et aussi par l’évolution d’un nouveau tissu, la coupe dermique », a déclaré Aiello. « C’est un résultat très intéressant car il montre qu’un système très rudimentaire, ou basique, peut être utilisé pour conduire un comportement complexe. Vous n’avez pas besoin de faire évoluer beaucoup de nouvelles choses pour faire évoluer ce nouveau comportement – les mudskippers ont juste commencé à utiliser ce qu’ils avaient déjà d’une manière différente.

Le comportement clignotant des mudskippers

Les chercheurs ont étudié les raisons du comportement de clignotement du mudskipper en examinant les rôles que joue le clignotement chez les humains et les autres tétrapodes. Chez l’homme, les larmes maintiennent les cellules oculaires saines et oxygénées. L’équipe a donc analysé si les mudskippers clignent également des yeux pour garder leurs yeux humides.

« Nous avons constaté que, tout comme les humains, les mudskippers clignent des yeux plus fréquemment lorsqu’ils sont confrontés à des yeux secs », a déclaré Aiello. «Ce qui est incroyable, c’est qu’ils peuvent utiliser leurs clignements pour se mouiller les yeux, même si ces poissons n’ont pas développé de glandes ou de canaux lacrymaux. Alors que nos larmes sont fabriquées par des glandes autour de nos yeux et sur nos paupières, les mudskippers semblent mélanger le mucus de la peau avec l’eau de leur environnement pour produire un film lacrymal.

De plus, les chercheurs ont testé si le clignotement des mudskippers pouvait être déclenché pour protéger l’œil des blessures et si le clignotement nettoyait les yeux du poisson de la poussière ou des débris. Dans les deux cas, la réponse a été affirmative.

En conséquence, il semble que le clignotement chez les mudskippers remplisse trois fonctions principales – protéger, nettoyer et maintenir l’humidité – comme les humains et les autres tétrapodes.

« Notre étude, qui a examiné le comportement et l’anatomie d’un poisson vivant qui a subi une transition vers la vie sur terre, similaire aux premiers tétrapodes, nous aide à réimaginer comment et pourquoi ces premiers tétrapodes auraient pu clignoter », a déclaré Aiello.

« Avoir la possibilité d’étudier comment et pourquoi ce comportement a d’abord évolué offre une opportunité incroyable d’en savoir plus sur la façon dont les humains sont devenus tels qu’ils sont et nous donne un aperçu des changements associés aux transitions majeures de l’histoire des animaux – comme habiter la terre. ”

Le clignotement pourrait être le premier déclencheur de l’évolution de l’humanité

Brett Aiello a expliqué que les humains et les autres tétrapodes clignent constamment des yeux tout au long de la journée, souvent sans même s’en rendre compte. Bien qu’il s’agisse d’une action subtile, le clignement des yeux est un comportement complexe et fascinant qui peut remplir de multiples fonctions, qui sont toutes vitales pour la santé et la sécurité de l’œil des vertébrés.

« La transition vers la vie sur terre a nécessité de nombreux changements anatomiques, y compris des changements pour l’alimentation, la locomotion et l’air respirable », a déclaré Stewart. « Sur la base du fait que le clignotement du mudskipper, qui a évolué de manière complètement indépendante de nos propres ancêtres poissons, remplit plusieurs des mêmes fonctions que le clignotement dans notre propre lignée, nous pensons qu’il faisait probablement partie de la suite de traits qui ont évolué lorsque les tétrapodes s’adaptaient. vivre sur terre ».

L’étude a été menée par une équipe multidisciplinaire comprenant des chercheurs du Georgia Institute of Technology, du Westmead Hospital de Sydney, en Australie, et de l’Université de Chicago. Le financement de cette recherche a été fourni par la National Science Foundation des États-Unis, l’Open Philosophy Project, les National Institutes of Health des États-Unis, la division des sciences biologiques de l’Université de Chicago et la Fondation Brinson.

En savoir plus sur l’évolution des animaux de l’eau à la terre

La transition de la vie aquatique à la vie terrestre est un événement important dans l’histoire évolutive des animaux. Ce processus, qui s’est déroulé il y a environ 375-360 millions d’années à la fin du Dévonien, a impliqué un groupe de poissons appelés sarcoptérygiens (poissons à nageoires lobes) évoluant en tétrapodes. Ce sont des vertébrés à quatre membres qui comprennent des mammifères, des oiseaux, des reptiles et des amphibiens.

Plusieurs facteurs et adaptations ont contribué à cette transition :

Poisson à nageoires lobes

Contrairement aux poissons à nageoires rayonnées, qui sont les ancêtres de la majorité des espèces de poissons modernes, les poissons à nageoires lobées avaient des nageoires musclées avec une structure osseuse robuste. Cette anatomie unique des nageoires a servi de base au développement des membres avec des doigts, ce qui a permis aux premiers tétrapodes de se déplacer et de supporter leur poids corporel sur terre.

Poumons

Certains premiers poissons avaient des poumons simples en plus des branchies, ce qui leur permettait d’extraire l’oxygène de l’air. Cette adaptation était cruciale pour la survie dans des eaux pauvres en oxygène ou stagnantes et est devenue plus tard essentielle à la vie sur terre.

Adaptations squelettiques et musculaires

Les premiers tétrapodes ont subi plusieurs adaptations squelettiques et musculaires pour faciliter la marche sur terre. Ces changements comprenaient le développement d’une colonne vertébrale et d’une cage thoracique plus solides pour supporter leur poids corporel, ainsi que des modifications des os et des articulations des membres pour permettre un mouvement efficace sur terre.

Adaptations sensorielles

Alors que la vie sur terre présentait de nouveaux défis sensoriels, les premiers tétrapodes ont développé plusieurs adaptations pour naviguer dans leur nouvel environnement. Par exemple, ils ont développé un système auditif plus avancé, avec des modifications du crâne et des mâchoires, pour détecter les sons dans l’air. De plus, leurs yeux se sont positionnés plus haut sur la tête, permettant un champ de vision plus large.

la reproduction

Un autre aspect important de la transition vers la terre a été l’évolution des stratégies de reproduction qui ne dépendait pas de l’eau. Les premiers amphibiens, par exemple, pondaient encore leurs œufs dans l’eau, mais au fur et à mesure de l’évolution, des œufs amniotiques avec une coquille protectrice se sont développés chez les reptiles. Cela permettait une reproduction à terre sans risque de dessiccation.

Les preuves fossiles, telles que la découverte de Tiktaalik, un « fishapode » avec des caractéristiques à la fois de poissons et de tétrapodes, ont considérablement contribué à notre compréhension de cette transition évolutive. Alors que nous continuons à en apprendre davantage sur la séquence exacte des événements et les espèces intermédiaires impliquées, la transition de l’eau à la terre reste un domaine d’étude fascinant dans l’histoire de la vie sur Terre.

En savoir plus sur les mudskippers

Les mudskippers sont des poissons amphibies uniques appartenant à la famille des Gobiidae, avec environ 32 espèces connues. On les trouve principalement dans les zones intertidales des régions tropicales et subtropicales, telles que les rives de l’Indo-Pacifique, l’Afrique de l’Ouest et la côte atlantique de l’Amérique du Sud.

Les Mudskippers présentent une gamme d’adaptations et de comportements fascinants qui leur permettent de prospérer dans leurs habitats difficiles.

Quelques aspects notables des mudskippers

Locomotion

Les mudskippers sont connus pour leur capacité à « marcher » sur terre en utilisant leurs nageoires pectorales. Ils peuvent également effectuer un mouvement de saut ou de saut unique, qui leur donne leur nom. Ces mouvements leur permettent de naviguer facilement sur le terrain boueux et glissant de leur habitat.

Respiration

Les mudskippers sont capables de respirer à la fois dans l’eau et sur terre. Ils ont des branchies pour respirer sous l’eau, et lorsqu’ils sont sur terre, ils peuvent extraire l’oxygène à travers leur peau humide et la muqueuse de leur bouche et de leur gorge. Pour éviter que leurs branchies ne se dessèchent, les mudskippers retiennent l’eau dans des chambres branchiales spécialisées.

Vision

Les mudskippers ont une excellente vision en raison de leurs grands yeux saillants, qui sont positionnés sur le dessus de leur tête. Cette position surélevée leur permet de maintenir un large champ de vision au-dessus et au-dessous de la surface de l’eau. Comme mentionné dans la réponse précédente, les mudskippers ont également un mécanisme de clignotement unique qui aide à garder leurs yeux humides, propres et protégés lorsqu’ils sont sur terre.

Alimentation

Les mudskippers se nourrissent principalement de petits invertébrés tels que les insectes, les crustacés et les vers. Ils peuvent également consommer des matières végétales et des algues. Lorsqu’ils chassent sur terre, les mudskippers utilisent leurs pièces buccales spécialisées pour créer un vide, ce qui leur permet d’aspirer rapidement leurs proies.

Comportement fouisseur et territorial

De nombreuses espèces de mudskipper creusent des terriers dans la boue molle, qui servent d’abri et de sites de nidification. Ils sont connus pour leur comportement territorial et peuvent être agressifs pour défendre leurs terriers contre leurs rivaux. Les mâles se livrent souvent à des parades élaborées, telles que lever leurs nageoires dorsales et effectuer des pompes, pour établir leur domination et attirer les femelles.

la reproduction

Les mudskippers se reproduisent dans des terriers, où ils pondent leurs œufs. Ils présentent des comportements reproducteurs uniques, tels que le mâle aérant les œufs en avalant de l’air et en le libérant dans le terrier, ce qui aide à maintenir un apport d’oxygène approprié pour les embryons en développement.

Les mudskippers sont des créatures fascinantes qui ont développé des adaptations remarquables pour prospérer dans leurs environnements intertidaux uniques, et leur étude peut fournir des informations précieuses sur l’histoire évolutive des vertébrés.