Le crâne d’un poisson qui vivait il y a environ 319 millions d’années a été récemment analysé par des scientifiques de l’Université du Michigan et de l’Université de Birmingham. L’analyse a révélé quelque chose d’inattendu. Dans le crâne fossilisé, les chercheurs ont trouvé un objet 3D discret qui ne pouvait être que le cerveau du poisson.
Ceci est inhabituel car les tissus mous, tels que le cerveau, se décomposent généralement à la mort d’un animal et sont rarement fossilisés. Cela a permis aux chercheurs d’ouvrir une fenêtre sur l’anatomie neurale et l’évolution précoce des poissons à nageoires rayonnées, un groupe majeur qui contient environ 30 000 espèces différentes, soit environ la moitié de toutes les espèces de vertébrés connues.
L’ancien crâne fossile a été collecté sur le toit d’une mine de charbon dans le Lancashire, au Royaume-Uni, il y a environ 100 ans et décrit pour la première fois en 1925. À l’époque, il avait été identifié comme appartenant à une nouvelle espèce, Coccocéphale sauvage, et a été mis de côté lors d’un tirage au sort au Manchester Museum. Aucune autre partie du corps fossilisée n’a été retrouvée dans la couche de stéatite où le crâne a été trouvé.
Les chercheurs ne recherchaient pas un cerveau lorsqu’ils ont utilisé le scanner pour visualiser la structure du crâne. Mais l’objet inattendu détecté dans le crâne présentait plusieurs caractéristiques trouvées dans le cerveau des vertébrés : il était bilatéralement symétrique, il contenait des espaces creux d’apparence similaire aux ventricules et il avait de multiples filaments s’étendant vers les ouvertures du crâne, comparables en apparence aux nerfs crâniens.
L’analyse des résultats a été publiée dans la revue Nature, et les chercheurs affirment que leur découverte apporte un nouvel éclairage sur la préservation des parties molles des fossiles d’animaux à colonne vertébrale. Bien que la plupart des fossiles d’animaux dans les collections des musées aient été formés à partir de parties dures du corps telles que des os, des dents et des coquilles, les chercheurs affirment que leurs travaux montrent que les parties molles peuvent se fossiliser dans certaines circonstances et peuvent fournir des informations précieuses.
« Une conclusion importante est que ces types de parties molles peuvent être préservés, et ils peuvent l’être dans des fossiles que nous possédons depuis longtemps – c’est un fossile connu depuis plus de 100 ans », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Matt. Friedmann.
Le petit crâne est le seul fossile d’une espèce disparue jamais découvert. Pour cette raison, les chercheurs ont dû utiliser des méthodes non invasives pour l’analyser. Ils suggèrent que C. wildi était un premier poisson à nageoires rayonnées, à peu près de la taille d’une brème (6 à 8 pouces de long), qui nageait dans un estuaire et se nourrissait probablement de petits crustacés, d’insectes aquatiques et de céphalopodes, un groupe qui comprend aujourd’hui des calmars, des poulpes et des seiches. Les poissons à nageoires rayonnées ont une colonne vertébrale et des nageoires soutenues par des tiges osseuses appelées raies.
Le cerveau exceptionnellement préservé réservait une autre surprise aux chercheurs. Les poissons à nageoires rayonnées présentent une caractéristique inhabituelle dans la formation précoce de leur cerveau. Le tube neural embryonnaire se développe par éversion (repliement vers l’intérieur) des parois dorsales du cerveau antérieur. Il en résulte un cerveau antérieur formé de deux hémisphères solides qui ne renferment pas de ventricule (cavité remplie de liquide céphalo-rachidien).
Ceci est différent du développement précoce du cerveau chez tous les autres vertébrés, par exemple les mammifères, les oiseaux et les reptiles. Leurs tubes neuraux embryonnaires se développent par évagination (repliement vers l’extérieur) des parois latérales du cerveau antérieur, qui forme deux renflements qui entourent chacun un grand ventricule. Ainsi, les poissons à nageoires rayonnées présentent un schéma unique de développement cérébral précoce. Mais ce n’est pas vrai pour C. wildi.
C. wildi est le seul exemple de poisson à nageoires rayonnées qui ne présente pas le développement cérébral typique de son groupe. Son cerveau se développe de la même manière que celui des autres groupes de vertébrés, ce qui le rend différent de tous les poissons à nageoires rayonnées vivants. Les chercheurs disent que C. wildi donne ainsi une indication de ce qu’aurait pu être le chemin original du développement cérébral et que la principale caractéristique neuroanatomique de tous les poissons à nageoires rayonnées modernes (à savoir un cerveau antérieur inversé) est née quelque part ultérieurement le long du chemin évolutif du groupe.
« Cette découverte inattendue d’un cerveau de vertébré préservé en trois dimensions nous donne un aperçu surprenant de l’anatomie neurale des poissons à nageoires rayonnées. Cela nous révèle un schéma d’évolution cérébrale plus complexe que celui suggéré par les espèces vivantes seules, nous permettant de mieux définir comment et quand les poissons osseux d’aujourd’hui ont évolué », a expliqué l’auteur principal de l’étude, Sam Giles.
« Les comparaisons avec les poissons vivants ont montré que le cerveau de Coccocephalus ressemble le plus à celui des esturgeons et des spatules, qui sont souvent appelés poissons » primitifs « car ils ont divergé de tous les autres poissons vivants à nageoires rayonnées il y a plus de 300 millions d’années. «
Ainsi, ce petit fossile exceptionnel ouvre une fenêtre sur le développement du cerveau à une époque antérieure à l’évolution de la caractéristique caractéristique du cerveau des poissons à nageoires rayonnées, fournissant une indication de ce qu’aurait pu être l’anatomie primitive du cerveau chez les tout premiers poissons à nageoires rayonnées. Puisqu’un cerveau antérieur inversé est absent C. wildicela indique que cette fonctionnalité a évolué au cours de l’évolution ultérieure du groupe.
« Non seulement ce petit fossile superficiellement peu impressionnant nous montre le plus ancien exemple de cerveau de vertébré fossilisé, mais il montre également qu’une grande partie de ce que nous pensions sur l’évolution du cerveau à partir des seules espèces vivantes devra être retravaillée », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Rodrigo Figueroa.
Les auteurs soulignent également l’importance de rechercher des cerveaux fossilisés dans les crânes d’autres poissons et vertébrés préservés. Ils affirment que la préservation des tissus cérébraux est probablement plus courante qu’on ne le pensait auparavant et que si les chercheurs supposent que les cerveaux ne se seront pas fossilisés, ils courent le risque de négliger des informations potentiellement précieuses.
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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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