Reconstitution d'un artiste de l'ancien poisson Ligulalepis. Crédit :Brian Choo, Auteur fourni
Publié aujourd'hui, notre nouvel article décrit un spectaculaire poisson fossile préservé en 3D, vieux de 400 millions d'années, Ligulalepis.
L'anatomie 3-D du crâne fossilisé de Ligulalepis révèle des détails jusqu'alors inconnus de la configuration des os du crâne dermiques, la forme de la cavité cérébrale, et d'autres caractéristiques des tissus mous (comme les nerfs et les vaisseaux sanguins) chez cette espèce.
Pourquoi sommes-nous si enthousiastes à l'idée de découvrir la structure d'un ancien crâne de poisson ? Parce que Ligulalepis occupe une position très importante dans l'arbre évolutif des vertébrés.
Les poissons osseux et nous
Les poissons sont le groupe le plus diversifié d'animaux à colonne vertébrale (vertébrés) sur la planète, avec environ 30, 000 espèces connues.
La grande majorité d'entre eux (environ 98% !) sont des poissons osseux ou ostéichthyens. Ceux-ci incluent la plupart des poissons que nous aimons manger, comme le saumon, thon et truite, ainsi que les poissons que nous gardons comme animaux de compagnie, comme les poissons rouges et les guppys. On les appelle poissons à nageoires rayonnées (actinoptérygiens) car leurs nageoires sont soutenues par des tiges osseuses appelées rayons à nageoires.
L'autre grand groupe de poissons osseux a des nageoires lobées robustes (sarcopterygians), un groupe qui contient les poissons poumons vivants et les coelacanthes, ainsi que plusieurs groupes éteints.
A :crâne de Ligulalepis vu du côté gauche; et B :espace pour le cerveau (endocast crânien) également montré en vue latérale gauche. Crédit :Alice Clément
Les Sarcoptérygiens sont un groupe important car les premiers animaux terrestres à quatre pattes, les tétrapodes, évolué à partir d'eux. Aujourd'hui, nous pouvons considérer tous les tétrapodes vivants (amphibiens, reptile, oiseaux et mammifères) en tant que sous-groupe au sein des poissons osseux.
Une nouvelle découverte passionnante
La première découverte du poisson appelé Ligulalepis était un minuscule crâne de poisson fossile trouvé dans le calcaire près de Wee Jasper en Nouvelle-Galles du Sud il y a environ 20 ans.
Depuis lors, il a alimenté le débat autour de l'évolution osteichthyenne précoce, sans aucune résolution claire quant à la place de ce poisson énigmatique dans l'arbre généalogique.
Puis, il y a environ deux ans, un deuxième crâne de ce poisson a été découvert par un étudiant de l'université Flinders, Benoît Roi. Le spécimen a été trouvé dans les mêmes affleurements calcaires près de Wee Jasper. Il a également été conservé en 3-D, mais était encore plus complet que le spécimen original.
Des travaux antérieurs par nous ont reconnu des fosses sensorielles électroréceptives dans ce crâne de Ligulalepis.
Les deux fossiles connus de Ligulalepis ont été trouvés dans des affleurements calcaires à Wee Jasper, NSW. Crédit :Ben King, Auteur fourni
Les secrets du crâne
Les anciens et les nouveaux crânes étaient au centre de notre nouvel article. Notre équipe a d'abord préparé le minuscule spécimen le plus récent (moins de 2 cm de long) hors de la roche en utilisant de l'acide acétique faible pour exposer l'os, à mesure que la roche carbonatée se dissout.
Ensuite, nous avons utilisé la tomodensitométrie (CT) pour visualiser l'anatomie squelettique des deux spécimens connus de Ligulalepis. De puissants rayons X traversent les os pour révéler de nombreuses caractéristiques cachées à l'intérieur des crânes.
Les scans ont révélé un mélange déroutant de caractères dans les crânes de ces poissons. Certaines fonctionnalités, comme la forme des conduits auditifs internes, semblaient appartenir à des poissons cartilagineux comme les requins. Autres caractéristiques, comme la forme générale du boîtier cérébral, étaient clairement des caractères osteichthyens (poissons osseux).
Le motif d'os qui forment le toit du crâne était une caractéristique primitivement inattendue également observée dans un groupe éteint de poissons à mâchoires appelés placodermes.
La technique CT nous a permis de reconstituer à quoi ressemblait la cavité cérébrale de ce poisson vieux de 400 millions d'années, nous permettant de restaurer numériquement la forme du cerveau pour la première fois (voir la vidéo ci-dessous).
Un arbre généalogique compliqué
Avant notre analyse détaillée de ce crâne, certains scientifiques considéraient que Ligulalepis était étroitement lié aux poissons à nageoires rayonnées. D'autres l'ont placé à côté de poissons à nageoires lobées.
Une troisième école de pensée l'envisageait encore plus bas dans l'arbre généalogique des poissons - et c'est proche de l'endroit où nous l'avons maintenant placé, sur la "tige" de l'arbre menant aux vrais osteichthyens.
Sa position unique sur l'arbre de vie signifie que Ligulalepis donne un excellent aperçu de ce à quoi ressemblait l'ancêtre des deux principales radiations des poissons osseux. Par ailleurs, l'analyse détaillée de ses caractères nouvellement révélés aide à clarifier le rayonnement évolutif précoce de tous les animaux avec un squelette osseux, y compris nous, les humains.
Fossiles manquants
La plupart des poissons modernes sont des poissons à nageoires rayonnées (actinoptérygiens), avec environ 29, 000 espèces vivantes. Leurs origines peuvent être datées avec confiance du Dévonien moyen, il y a environ 390 millions d'années avec des poissons comme Cheirolepis de l'Ecosse.
La position de Ligulalepis dans l'arbre généalogique évolutif à la base du rayonnement osteichthyen. Crédit :Brian Choo
Cependant l'existence du groupe apparenté "lobe-nageoires" (sarcopterygians) est beaucoup plus ancienne, avec les premiers représentants de ce groupe tels que Guiyu , de Chine, daté d'environ 430 millions d'années. Cela suggère que certaines parties des premiers fossiles de poissons sont mal comprises.
Notre fossile et les nouvelles analyses que nous avons effectuées aident à résoudre la grande question de savoir à quoi ressemblait l'ancêtre de tous les poissons osseux modernes. Il illustre également la séquence de changements que ces premiers poissons ont subi pour atteindre leur « plan corporel » moderne.
Aussi, nos analyses montrent que Ligulalepis était l'espèce connue la plus proche d'un groupe particulier de poissons à nageoires lobées précoces appelés « psarolépides » connus uniquement de Chine. Il soutient l'hypothèse que le premier poisson boney est originaire et a rayonné en Chine, puis a migré via le Gondwana oriental (Australie et Antarctique), la partie du supercontinent sud la plus proche des anciens terrains chinois.
Nos résultats mettent en évidence que l'arbre généalogique évolutif des premiers poissons osseux est beaucoup plus compliqué que nous ne l'avions pensé, démontrant l'importance de la paléontologie pour nous aider à mieux comprendre nos origines lointaines.
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original. 
