Certaines des découvertes de fossiles les plus importantes au monde proviennent de Chine. Il s'agit notamment d'incroyables dinosaures à plumes, des premiers mammifères modernes et de certains des animaux les plus anciens connus sur Terre.

Aujourd'hui, quatre nouveaux articles publiés dans Nature perpétuer cette tradition en révélant les plus anciens poissons à mâchoires bien conservés du monde, datant d'il y a entre 436 millions et 439 millions d'années au début de la période silurienne.

Les découvertes de fossiles proviennent toutes de nouveaux sites de fossiles dans les provinces du Guizhou et de Chongqing en Chine. Le site de Chongqing a été découvert en 2019, lorsque trois jeunes paléontologues chinois jouaient au combat, et l'un d'entre eux a reçu un coup de pied de kung-fu dans l'affleurement. Des rochers sont tombés, révélant un fossile spectaculaire à l'intérieur.

Les équipes de recherche à l'origine des articles sont dirigées par Zhu Min de l'Institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de Pékin. Min m'a dit :"La découverte de la lagerstatte de Chongqing (une "lagerstatte" est un site fossilifère de préservation exceptionnelle) est en effet un incroyable miracle de la chasse aux fossiles. Soudain, nous avons réalisé que nous avions trouvé une lagerstatte à couper le souffle. Nous sommes maintenant proches de le cœur du démêlage de l'arbre à poissons des premiers vertébrés à mâchoires."

Quels types de poissons étaient-ils ?

La plupart des poissons se répartissent aujourd'hui en deux groupes principaux :

• les chondrichtyens (qui incluent les requins, les raies et les chimériques) ont des squelettes cartilagineux
• les ostéichtyens (poissons osseux comme la truite) ont des os formant le squelette.

Les origines de ces groupes de poissons vivants sont maintenant beaucoup plus claires grâce aux nouvelles découvertes des plus anciens poissons complets de Chine.

C'étaient des poissons ressemblant à des requins. Certains étaient des placodermes, une classe éteinte de poissons blindés qui avaient des plaques osseuses formant un bouclier solide autour de la tête et du tronc.

D'autres étaient des types ancestraux de requins appelés acanthodiens. Ce sont des formes éteintes de "requins-souches" qui ont évolué en tant que branche distincte - ou tige - de la lignée évolutive qui a conduit aux requins modernes.

Les placodermes sont les premiers vertébrés à mâchoires connus. Les rechercher est important car ils aident à révéler les origines de nombreuses parties du corps humain (y compris nos cœurs et nos visages).

Un petit placoderme aplati appelé Xiushanosteus , d'environ trois centimètres de long, est le poisson le plus commun trouvé sur le nouveau site de Chongqing.

Son crâne montre des os appariés qui reflètent ceux au-dessus de nos propres têtes. Les os frontaux et pariétaux ont leur origine chez ces poissons. Zhu You-an, qui a dirigé l'étude sur ces poissons, m'a dit :« Toutes ces choses ressemblent encore à des rêves. Aujourd'hui, nous observons des poissons complets du Silurien précoce, 11 millions d'années plus tôt que les découvertes les plus anciennes ! Ce sont à la fois les plus passionnant, ainsi que les fossiles les plus difficiles sur lesquels j'ai eu le privilège de travailler !"

Les requins et les dents les plus anciens du monde

Les nouveaux articles décrivent également le plus ancien poisson complet ressemblant à un requin, nommé Shenacanthus . Il a une forme de corps similaire à celle d'autres acanthodiens préhistoriques (ou requins-tiges) - mais diffère par des plaques épaisses formant une armure autour de lui, comme on le voit chez les placodermes.

Le fait que Shenacanthus partage les caractéristiques des acanthodiens et des placodermes suggère que ces deux groupes ont évolué à partir d'une souche ancestrale similaire. Cela dit, Shenacanthus conserve les épines typiques des ailerons de requin, il n'est donc pas considéré comme un placoderme, mais comme un chondrichtyen (le groupe comprenant les requins cartilagineux d'aujourd'hui).

La recherche révèle également les dents les plus anciennes connues de tous les vertébrés - au moins 14 millions d'années de plus que toutes les découvertes précédentes. Provenant d'un fossile de chondrichtyen nommé Qianodus, les dents sont disposées en rangées enroulées appelées "spires". Ces verticilles dentaires sont courantes à la jonction des mâchoires chez de nombreux requins anciens et certains premiers poissons osseux tels que Onychodus .

Les chercheurs ont également trouvé un autre requin tige précoce appelé Fangjinshania sur le nouveau site de Giuzhou. More than 300 kilograms of rock were collected and dissolved in weak acetic acid to free thousands of microscopic bits of bone and teeth.

Fangjinshania resembles a stem shark called Climatius known to have lived about 30 million years later in Europe and North America. Fangjinshania lived as far back as 436 million years ago, which tells us the fossil record of such sharks is much older than we previously thought.

Both Fangjinshania and Qianodus were about 10cm–15cm long, making them many times larger than the placoderms and the Shenacanthus. They would have been the top predators in their ancient ecosystem, and the world's first predators armed with sharp teeth.

Plamen Andreev, the lead author on two of the new papers, told me:"These new finds give support to the idea that older fossil shark-like scales found in the Ordovician period could now really be called sharks."

From fins to limbs

Another interesting discovery from these fossils concerns how paired limbs in vertebrates first evolved. A new jaw-less fish called Tujiiaspis now shows the primitive condition of paired fins before they separated into pectoral and pelvic fins—the forerunner to arms and legs.

Pectoral fins were thought to have evolved in jawless fishes called osteostracans, then pelvic fins later in placoderms. But the new Tujiiaspis fossil suggests both sets of fins could have evolved at the same time from fin folds that run along the body and end at the tail fin.

When was the first radiation of the jawed fishes?

Finally, all these discoveries reveal that the first great major "radiation" of the jawed vertebrate (which refers to an explosion in diversity) took place much earlier than anyone imagined. Ivan Sansom from the University of Birmingham was a coauthor on one of the papers. As Sansom notes:"We've had hints of older material previously, but the appearance of clearly defined remains from jawed vertebrates so close to the base of the Silurian suggests jawed and jaw-less fish coexisted for longer than previously thought. There is now evidence for an earlier radiation of sharks and other jawed fish in the Ordovician period."

The four papers have shaken up the evolutionary tree, and new diagrams are showing revised hypotheses of the relationships between living fishes. Zhu Min informed me it will take many years to complete the studies on the new fossils, with several new species not yet having been described in the papers.

We'll have to wait patiently for the next exciting discoveries to be announced from these extraordinary fossil sites. + Explorer plus loin

Dawn of fishes:Early Silurian jawed vertebrates revealed head to tail

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.