Les scorpions, araignées et limules modernes appartiennent à la vaste lignée des arthropodes, apparue sur Terre il y a près de 540 millions d’années. Plus précisément, ils appartiennent à un sous-embranchement qui regroupe des organismes équipés de pinces utilisées notamment pour mordre, saisir des proies ou injecter du venin :les chélicères, d'où leur nom de chélicères. Mais quels sont les ancêtres de ce groupe très spécifique ?

Cette question a intrigué les paléontologues depuis le début de l’étude des fossiles anciens. Il était impossible d’identifier avec certitude parmi les premiers arthropodes des formes partageant suffisamment de similitudes avec les espèces modernes pour être considérées comme des ancêtres. Le mystère était encore aggravé par le manque de fossiles disponibles pour la période clé comprise entre -505 et -430 millions d'années, ce qui aurait facilité les recherches généalogiques.

Lorenzo Lustri, alors titulaire d'un doctorat. étudiant à la Faculté des géosciences et de l'environnement de l'Université de Lausanne (UNIL), a fourni la pièce manquante du puzzle. Avec ses superviseurs, il a étudié une centaine de fossiles datant de 478 millions d'années dans les schistes de Fezouata au Maroc et a identifié le candidat qui relie les organismes modernes à ceux du Cambrien (il y a 505 millions d'années). L'étude est publiée dans Nature Communications .

Des fossiles des schistes de Fezouata ont été découverts au début des années 2000 et ont fait l’objet d’analyses approfondies. Cependant, le fossile illustré dans la publication, l'un des plus abondants du gisement, n'avait jamais été décrit auparavant. Mesurant entre 5 et 10 millimètres, il a été nommé Setapedites abondantis. Cet animal permet, pour la première fois, de retracer toute la lignée des chélicères, depuis l'apparition des premiers arthropodes jusqu'aux araignées, scorpions et limules modernes.

"Au départ, nous avions seulement prévu de décrire et de nommer ce fossile. Nous ne savions absolument pas qu'il recèlerait autant de secrets", confie Lustri, le premier auteur du journal, qui a soutenu son doctorat. en mars 2023. "Ce fut donc une surprise exaltante de réaliser, après des observations et des analyses minutieuses, qu'il comblait également une lacune importante dans l'arbre évolutif de la vie."

Pourtant, le fossile n’a pas encore révélé tous ses secrets. En fait, certaines de ses caractéristiques anatomiques permettent de mieux comprendre l'évolution précoce du groupe des chélicères, et peut-être même de relier à ce groupe d'autres formes fossiles dont les affinités restent très controversées.

Une exposition temporaire sur le biote Fezouata, en collaboration avec l'UNIL, se tiendra prochainement au Palais de Rumine à Lausanne, en Suisse.

Pour obtenir ces résultats, les scientifiques ont étudié une centaine de fossiles et ont utilisé un scanner à rayons X pour reconstituer leur anatomie en détail et en 3D. Ils ont ensuite pu établir des comparaisons avec de nombreux chélicères fossiles provenant d'autres sites, ainsi qu'avec leurs parents plus anciens.

Enfin, l'importance du fossile de Fezouata est devenue évidente grâce aux analyses phylogénétiques, qui reconstruisent mathématiquement l'arbre généalogique des différentes espèces à partir du « codage » de tous leurs traits anatomiques.