La transition de nos ancêtres hors de l'eau et sur la terre a été un moment charnière dans l'évolution. N'est plus porté par l'eau, les premiers tétrapodes (animaux à quatre membres) devaient surmonter la gravité pour déplacer leur corps. La manière exacte dont ces premiers pionniers ont développé la capacité fondamentale de marcher fascine les scientifiques depuis de nombreuses années.

Les découvertes de fossiles peuvent nous dire comment et quand les vertébrés ont développé les caractéristiques physiques nécessaires pour se déplacer sur terre. Mais de nouvelles recherches publiées dans la revue Cell suggèrent que les circuits neuronaux nécessaires pour marcher existaient probablement bien avant que les jambes réelles n'évoluent. Parce que les animaux terrestres et les poissons partagent aujourd'hui le même circuit, leur dernier ancêtre commun, un poisson ancien qui existait il y a 420 m d'années, possédait probablement aussi ce circuit et l'utilisait pour se déplacer sous l'eau.

Nous avons déjà une assez bonne idée du moment où les poissons ont évolué en tétrapodes terrestres, car les archives fossiles documentent la séquence des changements dans leur corps. L'un des spécimens les plus emblématiques est Tiktaalik , un fossile "de transition" datant d'environ 375 millions d'années.

Tiktaalik est spécial, car bien qu'il conserve de nombreuses caractéristiques de poisson, il possède également des os du poignet, suggérant qu'il pourrait s'appuyer sur ses membres antérieurs. Les fossiles de roches plus anciennes que Tiktaalik n'ont pas ces os de poignet, et ressemblent généralement plus à des poissons. Les fossiles de roches plus jeunes comprennent davantage d'espèces semblables à des tétrapodes, avec des doigts et des membres distincts.

Mais la nouvelle recherche de l'Université de New York aux États-Unis suggère que les poissons avaient besoin de plus que de simples jambes pour apprendre à marcher, et en fait, les circuits neuronaux impliqués ont évolué beaucoup plus tôt. Les chercheurs sont arrivés à cette conclusion en étudiant de petits patins, les poissons qui se déplacent le long du fond de l'océan en déplaçant leurs nageoires postérieures de gauche à droite, autant que nous bougerions nos jambes en marchant.

Les chercheurs ont découvert que les circuits neuronaux que les petits patins utilisent pour leur mouvement alternatif des nageoires sont les mêmes que ceux que les souris et autres animaux à quatre pattes utilisent pour le mouvement des membres. Quoi de plus, ce circuit est produit par des gènes similaires.

L'esprit avant la matière

Parce qu'il est peu probable que le même circuit ait évolué deux fois, cela implique que les mêmes gènes et voies neuronales trouvés chez les tétrapodes et les raies étaient présents dans leur dernier ancêtre commun, il y a environ 420 millions d'années. C'est bien avant les premières preuves fossiles de tétrapodes, ce qui signifie que les circuits impliqués dans la marche ont d'abord évolué des millions d'années avant l'apparition des jambes ou des pieds.

Les raies ne sont pas les seuls poissons marcheurs qui existent encore aujourd'hui. En réalité, ce sont les poissons qui sont moins adaptés à la vie hors de l'eau qui se déplacent comme la marche, où un membre est placé devant l'autre. Les poissons cavernicoles aveugles font partie de ce groupe, utilisant leurs palmes pour marcher sur le lit de la rivière et escalader des cascades. Poisson-poumon, qui se déplacent un peu au hasard sur terre, semblent également utiliser leurs nageoires en alternance pour se propulser le long de la surface des sédiments lorsqu'ils sont dans l'eau.

Les scientifiques ont également observé comment les poissons modernes se déplacent sur terre, sans l'aide à la flottabilité fournie par l'eau. Les choix évidents pour de telles études sont les poissons capables de se déplacer sur terre, et le font régulièrement dans la nature. Boue, par exemple, se déplacer en utilisant leurs membres antérieurs comme des béquilles pour se propulser vers l'avant. Poisson-poumon, d'autre part, tendance à ancrer la tête et à retourner le reste du corps vers l'avant, qui peuvent parfois laisser des traces qui ressemblent à des empreintes de pas.

La nouvelle recherche est un rappel important que, quelle que soit la qualité de nos archives fossiles, il ne peut que nous montrer la forme ou l'anatomie d'un organisme. La génétique, neural, et les caractéristiques comportementales qui déterminent ce que fait un animal sont en fin de compte les moteurs de cette anatomie. Les liens entre les animaux vivants peuvent souvent nous en dire autant, sinon plus, sur nos ancêtres comme des os fossilisés et des empreintes de pas.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.