Les paléontologues de l'Université de Toronto (U de T) et du Musée royal de l'Ontario (ROM) à Toronto ont entièrement revisité une ancienne créature marine minuscule mais exceptionnellement féroce appelée Habelia optata cela a déconcerté les scientifiques depuis sa découverte il y a plus d'un siècle.

Les recherches de l'auteur principal Cédric Aria, récent diplômé du programme de doctorat du département d'écologie et de biologie évolutive de la faculté des arts et des sciences de l'Université de Toronto, et co-auteur Jean-Bernard Caron, conservateur principal de la paléontologie des invertébrés au ROM et professeur agrégé aux départements d'écologie et de biologie évolutive et des sciences de la Terre à l'Université de Toronto, est publié aujourd'hui dans BMC Biologie évolutive .

Environ 2 cm de long avec une queue aussi longue que le reste de son corps, l'éteint depuis longtemps Habelia optata appartient au groupe d'animaux invertébrés appelés arthropodes, qui comprend également des créatures familières comme les araignées, insectes, homards et crabes. Il a vécu pendant la période du Cambrien moyen il y a environ 508 millions d'années et provient du célèbre gisement fossile des schistes de Burgess en Colombie-Britannique. Habelia optata faisait partie de "l'explosion cambrienne, " une période de changement évolutif rapide où la plupart des grands groupes d'animaux ont émergé pour la première fois dans les archives fossiles.

Comme tous les arthropodes, Habelia optata présente un corps segmenté avec un squelette externe et des membres articulés. Ce qui est resté flou pendant des décennies, cependant, était le principal sous-groupe d'arthropodes auquel appartenait Habelia. Les premières études avaient mentionné les mandibules - une lignée hyperdiverse dont les membres possèdent des antennes et une paire d'appendices spécialisés appelés mandibules, habituellement utilisé pour saisir, presser et écraser leur nourriture. Mais Habélia a ensuite été laissé comme l'un des arthropodes généralement non résolus des schistes de Burgess.

La nouvelle analyse des chercheurs de l'U de T-ROM suggère que Habelia optata était plutôt un proche parent de l'ancêtre de tous les chélicérats, l'autre sous-groupe d'arthropodes vivant aujourd'hui, nommé pour la présence d'appendices appelés chélicères devant la bouche et utilisés pour couper les aliments. Ceci est principalement dû à l'anatomie globale de la tête dans Habélia , et la présence de deux petits appendices ressemblant à des chélicères révélés dans ces fossiles.

" Habélia montre maintenant en détail l'architecture corporelle à partir de laquelle les chélicérats ont émergé, ce qui nous permet de résoudre des questions de longue date, " dit Aria, qui est maintenant chercheur post-doctoral à l'Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing, en Chine. "Nous pouvons maintenant expliquer pourquoi, par exemple, les limules ont une paire de membres réduite - les chilaria - à l'arrière de la tête. Ce sont des reliques d'appendices entièrement formés, car les chélicérats semblent avoir à l'origine eu des têtes avec pas moins de sept paires de membres."

Aria et Caron ont analysé 41 spécimens au total, dont la majorité sont de nouveaux spécimens acquis par des équipes de terrain dirigées par le ROM dans les schistes de Burgess.

La recherche montre que le corps bien blindé de Habelia optata , couvert d'une multitude d'épines différentes, était divisé en chef, thorax et post-thorax, tous portant différents types d'appendices. Le thorax présente cinq paires de pattes ambulantes, tandis que le post-thorax abrite des appendices arrondis probablement utilisés pour la respiration.

"Les scorpions et les scorpions de mer aujourd'hui éteints sont également des chélicéras dont les corps sont divisés en trois régions distinctes, " Aria a expliqué. " Nous pensons que ces régions correspondent globalement à celles de Habélia . Mais une différence majeure est que les scorpions et les scorpions de mer, comme tous les chélicéras, littéralement 'marcher sur la tête, ' tandis que Habélia avait encore des appendices ambulants dans son thorax."

Les chercheurs soutiennent que cette différence d'anatomie a permis Habélia développer une tête particulièrement complexe qui rend cette espèce fossile encore plus particulière par rapport aux chélicérats connus. La tête de Habélia contenait une série de cinq appendices constitués d'une grande plaque avec des dents pour la mastication, une branche en forme de patte avec des épines raides ressemblant à des poils à saisir, et un allongé, branche élancée modifiée en appendice sensoriel ou tactile.

"Cet appareil complexe d'appendices et de mâchoires fait Habélia un prédateur exceptionnellement féroce pour sa taille, " a déclaré Aria. " Il était probablement à la fois très mobile et efficace pour déchirer ses proies. "

Le résultat surprenant de cette étude, malgré la relation évolutive de Habélia avec des chélicérats, est que ces caractéristiques inhabituelles ont plutôt conduit les chercheurs à comparer le chef de Habélia avec celui des mandibules d'un point de vue fonctionnel. Ainsi, les branches sensorielles particulières peuvent avoir été utilisées de la même manière que les mandibules utilisent des antennes. Aussi, les appendices en forme de plaque qui se chevauchent dans la série médiane de cinq s'ouvrent et se ferment parallèlement à la face inférieure de la tête, comme ils le font dans les mandibules, en particulier ceux qui se nourrissent d'animaux à carapace durcie.

Dernièrement, une septième paire d'appendices à l'arrière de la tête semble avoir rempli une fonction similaire à celle des "maxillipèdes" - des appendices dans les mandibules qui aident les autres membres de la tête dans le traitement des aliments. Cette large correspondance en fonction plutôt qu'en origine évolutive est appelée « convergence ».

« D'un point de vue évolutif, Habélia est proche du point de divergence entre les chélicéras et les mandibules, " dit Aria. " Mais ses similitudes avec les mandibules sont des modifications secondaires de caractéristiques qui étaient en partie déjà de nature chélicatrice. Cela suggère que les chélicérats proviennent d'espèces à forte variabilité structurelle. »

Les chercheurs concluent de la structure exceptionnelle de la tête, ainsi que des jambes de marche bien développées, cette Habelia optata et ses parents étaient des prédateurs actifs des fonds marins cambriens, chasse aux petites créatures marines coquillages, tels que les petits trilobites—arthropodes avec des exosquelettes minéralisés qui étaient déjà très divers et abondants à l'époque cambrienne.

"Cela s'appuie sur l'importance des carapaces et des coquilles pour le changement évolutif au cours de l'explosion cambrienne, et élargit notre compréhension des écosystèmes en ce moment, montrant un autre niveau de relation prédateur-proie et son impact déterminant sur l'essor des arthropodes tels que nous les connaissons aujourd'hui, " dit Caron, qui était le directeur de thèse d'Aria lorsque la majeure partie de cette recherche a été achevée.

"L'apparition et la propagation d'animaux avec des coquilles sont considérées comme l'une des caractéristiques déterminantes de l'explosion cambrienne, et Habélia contribue à illustrer l'importance de ce facteur écologique pour la diversification précoce des chélicérases et des arthropodes en général."

Les résultats sont décrits dans l'étude « Convergence mandibulaire dans un chélicerate de tige cambrienne blindé, " où Habelia optata prend vie par l'artiste visuelle et illustratrice scientifique Joanna Liang avec des animations illustrant l'architecture corporelle spectaculaire et le mécanisme d'alimentation complexe de ce fossile. Liang a collaboré avec Aria et Caron pour produire les animations dans le cadre de sa thèse de maîtrise en sciences en communications biomédicales à l'Université de Toronto sous la direction de Dave Mazierski.