Passé, présent et futur : les merveilles de l’Évolution

Muséum des Sciences naturelles (Institut royal des Sciences naturelles de Belgique)

La vie est apparue sur Terre il y a près de 3,8 milliards d’années. Les premiers organismes vivants ? De simples bactéries qui se sont développées dans l’eau. Au fil du temps, ces organismes se sont multipliés, diversifiés. Certains ont quitté les océans pour la terre ferme. Une partie a même fini par conquérir les airs. Et aujourd’hui, ce sont des millions d’espèces, des milliards d’individus, qui peuplent notre planète. Mais au cours de leur évolution, ces espèces ont subi de nombreuses modifications. Certaines se sont faites lentement, en plusieurs générations. D’autres, plus brusques, sont liées à des extinctions massives, comme celle qui a causé la fin des dinosaures (oiseaux exceptés). Zoom sur quelques moments-clés de l’évolution…

Les étranges animaux du Cambrien
Nous avons peu de traces des organismes ayant vécu avant cette période : comme la plupart avaient le corps mou, ils ne se fossilisaient que rarement. Mais au Cambrien, il y a environ 540 à 490 millions d’années, se développent des animaux dont certaines parties du corps sont minéralisées. Exosquelette, carapace, épines, plaques, pinces… : ces parties dures constituent des protections pour les proies et des armes pour les prédateurs. En outre, elles participent au soutien de l’animal et à l’insertion de ses muscles. Comme en témoignent les schistes de Burgess (Canada), la faune cambrienne s’est très rapidement et très largement diversifiée (d’où l’expression « explosion cambrienne »). Datés d’environ 505 millions d’années, les fossiles de ce site sont si bien conservés que l’on peut distinguer les parties molles de certains, ce qui est tout à fait exceptionnel. Ici : Marella splendens (jusqu’à 20 mm de long)

Cinq yeux, 24 pattes, des rangées d’épines, une armure de petites plaques… Les étranges créatures fossiles de Burgess frappent l'imagination. Notre maquettiste a travaillé pendant cinq mois à la reconstitution minutieuse de cinq de ces animaux fantastiques…
Ici : Aysheaia pedunculata (1-6 cm de long)

Avec plus de 15 000 spécimens répertoriés, Marrella splendens est l’espèce la plus fréquente dans les schistes de Burgess. Il s’agit d’un petit arthropode marin primitif atteignant à peine 20 mm de long. Il est caractérisé par un bouclier céphalique orné de quatre pointes recourbées vers l’arrière.

Hallucigenia sparsa est probablement l’un des spécimens de Burgess les plus étranges et les plus difficiles à déterminer. Le corps de cet animal est long et mou. Il est surmonté de sept paires d’épines et muni de plusieurs tentacules (des grands à ce que l’on suppose être l’arrière et des petits à l’avant). Il peut mesurer jusqu’à 3 cm de long.

Les trilobites constituent la classe la plus diversifiée d’arthropodes marins fossiles : il en existe plus de 18 000 espèces décrites. Ces différentes espèces occupaient de vastes territoires et se succédaient rapidement. C’est ce qui en fait de bons fossiles dateurs. En effet, si deux couches géologiques géographiquement éloignées contiennent la même espèce de trilobites, on peut affirmer que ces couches datent de la même époque.
Ce trilobite, probablement un Gerospina schachti, est relativement petit (38 mm de long) mais certaines espèces font jusqu’à 70 cm de long.

Dans les eaux foisonnantes du Dévonien
À cette époque (de 416 à 359 millions d’années), un immense océan couvre la plus grande partie de la planète. Les mers peu profondes et assez chaudes qui bordent les masses continentales sont peuplées de trilobites, crustacés, gastéropodes, méduses… Les poissons cuirassés et sans mâchoires du début du Dévonien sont peu à peu remplacés par des poissons à mâchoires qui ne se contentent plus d’aliments mous ou de plancton mais chassent activement.

Dunkleosteus fait partie des plus grands placodermes ayant vécu dans nos océans. Taille réelle du crâne : environ 110 cm de long sur 60 cm de haut et de large.

Les placodermes sont les premiers poissons à mâchoires. Puissantes, celles-ci ne sont pas garnies de dents mais de lames osseuses acérées qui en font de redoutables prédateurs. Comme on le voit sur ce Bothriolepis canadensis, l’avant de leur corps est recouvert d’une cuirasse de plaques osseuses. Les derniers ont disparu à la fin du Dévonien, sans laisser de descendance.
Taille réelle : 16,5 cm de haut

Datant de la fin du Dévonien, Acanthostega gunnari est un tétrapode primitif vivant en milieu aquatique : ses membres ressemblent davantage à des pattes qu’à des nageoires mais ses articulations, trop raides pour se plier, ne permettent pas encore de soutenir le corps hors de l’eau.
Taille réelle : 11,5 cm de long

Dans les forêts du Carbonifère
Dès avant le Dévonien, les rivages sont envahis par de toutes petites plantes. Avec l’apparition des spores puis des graines, elles colonisent l’intérieur des terres. Et grâce au développement des feuilles, des aiguilles, du bois et des racines à la fin du Dévonien, elles deviennent de plus en plus grandes. Au Carbonifère (de 359 à 299 millions d’années), le climat est chaud et humide – au début du moins – et sans saisons marquées, ce qui favorise l’accroissement de la biodiversité. Marécages et forêts luxuriantes abritent nombre d’insectes, d’araignées, de scorpions, d’euryptérides, de mille-pattes, d’escargots, de limaces… ainsi que les premiers tétrapodes terrestres.

Lycopodes géants, prêles, fougères arborescentes, fougères à graines, conifères… : c’est à ces végétaux que le Carbonifère doit son nom. Au lieu d’être décomposées par des bactéries, champignons et insectes lithophages comme cela se passe aujourd’hui, toutes ces plantes se sont accumulées et, au fil du temps, se sont transformées en charbon. Ici, il s’agit de l’empreinte d’un tronc du lycopode Sigillaria ovata.
Taille réelle : 60 cm de long

Les Temnospondyles sont parmi les premiers tétrapodes à s’affranchir du milieu aquatique. Mais ces amphibiens géants en sont probablement encore fort dépendants, ne serait-ce que pour y déposer leurs œufs. La plupart ont un crâne assez grand, large et aplati. Mais celui d’Archegosaurus decheni mesure à peine 28 cm et se termine en un long et fin museau, ce qui suggère une alimentation à base de petits poissons.

Dans les océans du Carbonifère, abondent les étoiles de mer, gastéropodes, oursins, céphalopodes à coquille externe enroulée (goniatites et nautiloïdes), requins… Les placodermes et la plupart des Sarcoptérygiens (les poissons osseux « à nageoires charnues » dont descendent les tétrapodes : amphibiens, reptiles, mammifères, dinosaures, oiseaux…) ont disparu, laissant la place à des Actinoptérygiens (les poissons osseux « à nageoires rayonnées ») comme ce Benedenius deneensis d’une trentaine de centimètres.

Dans les mers du Jurassique
À la fin du Permien, l’ensemble des terres émergées forment un bloc unique, la Pangée, entouré d’un océan unique, la Panthalassa. Mais au cours du Jurassique (de 203 à 135 millions d’années), la Pangée se fragmente, donnant naissance à l’océan Atlantique. De nombreuses mers peu profondes et chaudes apparaissent également. Elles sont peuplées de coraux, bivalves, bélemnites, ammonites, crustacés, poissons, plésiosaures, ichthyosaures…

Les crinoïdes, ou lys de mer, sont des échinodermes comme les étoiles de mer et les oursins. Ils sont constitués d’une tige calcaire terminée par des bras flexibles qui attrapent les algues, unicellulaires, petits crustacés et larves d’invertébrés en suspension dans l’eau. Abondantes, les espèces fossiles, comme ces Seirocrinus subangularis, formaient de véritables « prairies » sur les fonds marins. Apparues au Cambrien, elles ont été fort touchées lors de la plus importante extinction massive qu’ait connue la Terre. En effet, à la fin du Permien, il y a environ 250 millions d’années, près de 95 % des espèces marines et 70 % des espèces terrestres ont disparu.
Taille réelle : environ 3 x 2 m

Avec leur corps fuselé comme celui d’un dauphin, leurs quatre pattes en forme de pagaies et leur queue transformée en nageoire, les ichthyosaures comme ce Stenopterygius longifrons sont parmi les reptiles les mieux adaptés au milieu marin. Ce sont, avec les plésiosaures, les plus grands prédateurs des mers du Jurassique.
Taille réelle du crâne : 40 cm de long

La diversification des mammifères à l’Éocène
Les premiers mammifères sont apparus à la fin du Trias, il y a près de 225 millions d’années, en même temps que les dinosaures. Ils ont survécu à l’extinction massive survenue à la fin du Crétacé, il y a 65 millions d’années (plus de 60 % des espèces animales et végétales ont disparu alors). Et ils ont continué à évoluer : les premiers mammifères modernes se sont développés au cours de l’Éocène (de 55 à 34 millions d’années). Au début de cette période, la Terre connaît un réchauffement important : environ 10 °C de plus que la température moyenne actuelle ! Et comme en témoigne la faune de Messel, les espèces primitives sont progressivement remplacées par des formes modernes, qui s’adaptent mieux et sont plus compétitives.

Le site de Messel, près de Francfort en Allemagne, est un gisement fossilifère exceptionnel. Daté de 47 millions d’années, il doit sa réputation à la qualité, la richesse et la diversité de sa faune fossile : insectes, grenouilles, crocodiles, serpents, lézards, tortues, oiseaux… ainsi que de nombreux mammifères. Ce site illustre à merveille la transition entre les faunes primitive et moderne. Par exemple, les serpents et lézards sont plutôt d’allure primitive alors que certains mammifères (notamment les chauves-souris) présentent des caractères plus modernes.
Les chauves-souris de Messel ressemblent déjà fort à leurs cousines actuelles, si ce n’est qu’elles ne disposent peut-être pas encore de l’écholocation. Ici : Palaeochiropteryx sp. (taille réelle : 7 cm de haut)

Ce Kopidodon macrognathus était un petit mammifère arboricole et herbivore dont la lignée a disparu. Comme les écureuils actuels, il avait une longue queue touffue qui devait faire office de balancier lorsqu’il se déplaçait de branche en branche. Celui-ci mesure un peu plus de 70 cm de long (les plus grands atteignent 115 cm).

Il y a 47 millions d’années, le site de Messel était un lac et le climat y était tropical ou subtropical. Il n’est donc pas étonnant qu’on y ait découvert des poissons, des tortues d’eau douce, des salamandres, des grenouilles (comme cette Eopelobates wagneri de 8 cm de haut) et même des crocodiles !

Parmi les mammifères mis au jour à Messel, il y a notamment ce magnifique Eurohippus messelensis. Cousin des chevaux modernes, il mesure un peu plus de 50 cm de long, possède encore trois doigts aux pattes arrière et quatre aux pattes avant (contre un seul pour les équidés actuels) et vit dans les forêts.

The Primitive Horse from Messel
English version (French and Dutch versions below)
1:56

Le petit cheval de Messel
Version française
1:56

Het Paardje van Messel
Nederlandstalige versie
1:56

L’évolution au présent
L’homme tient un rôle important dans l’évolution des espèces actuelles : il les croise, les sélectionne artificiellement, voire les crée dans ses laboratoires en manipulant le matériel génétique d’autres espèces. Il peut aussi exercer une pression sélective importante sur certaines populations. Par exemple, les filets utilisés pour la pêche industrielle retiennent les cabillauds de grande taille. Les adultes de petite taille ont donc plus de chance d’en réchapper mais aussi de se reproduire. Résultat : les gènes responsables de la petite taille sont plus fréquemment transmis et la taille moyenne des adultes diminue au fil des générations. Mais aujourd’hui, que ce soit de façon directe ou indirecte, c’est surtout à la disparition de nombreuses espèces que l’homme contribue : déforestation, destruction et fragmentation des habitats, urbanisation à outrance, surexploitation des ressources naturelles, pollution, changements climatiques… Ici, le tigre de Sibérie en voie d’extinction

Le thylacine, ou « loup » de Tasmanie, est un marsupial australien. Enfin, il l’était : Benjamin, le dernier spécimen en captivité, est mort dans le zoo de Hobart, en Tasmanie, le 07 septembre 1936.

Cet animal a été victime de préjugés et de la méconnaissance de son mode de vie. Il était carnivore, chassait au crépuscule et était capable d’ouvrir la gueule très très grand. Il n’en fallait pas plus pour qu’on le croie dangereux pour les élevages de moutons et qu’on l’élimine de façon systématique, prime à l’appui. Pourtant, il s’apprivoisait facilement…

Nouvelles variétés de roses, d’orchidées, de tulipes… les botanistes sont rompus aux mécanismes de sélection artificielle : ils choisissent systématiquement les spécimens présentant la ou les caractéristiques voulues (couleur, odeur, taille, nombre de pétales, résistance au gel…) et les croisent encore et encore jusqu’à ce que la nouvelle variété présente ces caractéristiques de génération en génération.

Chez les animaux, les éleveurs peuvent chercher à favoriser les individus qui courent le plus vite, tirent les charges les plus lourdes, produisent le plus de lait… Chez les vaches de la race « Blanc Bleu Belge » (photo), c’était essentiellement le développement musculaire, et donc la quantité de viande, qui importait. Aujourd’hui, cette race bovine représente près de 45 % du cheptel national. Mais sans l’homme, elle ne survivrait pas : du fait de leur morphologie – celle-là même qui a été favorisée par les éleveurs –, la plupart des vaches n’arrivent pas à vêler naturellement et il faut pratiquer une césarienne…

Et dans le futur ?
Les continents sont toujours en mouvement : l’Australie remonte vers l’Indonésie, l’Europe et l’Afrique continuent à se rapprocher l’une de l’autre et finiront par fusionner. Une grande calotte glaciaire couvrira probablement l’hémisphère nord, rendant le climat de la planète aride. Bien sûr, la faune et la flore devront s’adapter à ces nouvelles conditions mais à quoi ressembleront les animaux dans 50 millions d’années, nul ne le sait… Les scientifiques qui ont « créé » ces animaux futuristes se sont basés sur des modèles évolutifs. En effet, l'évolution se répétant continuellement, ils peuvent, en observant le passé, tenter d’imaginer à quoi pourrait ressembler la vie dans un avenir lointain…

Propellonectes russeli, le descendant imaginé du pétrel de Hall (Macronectes halli), un oiseau de mer actuel, a des ailes atrophiées, inaptes au vol, mais des pattes arrière disproportionnées et une morphologie encore plus hydrodynamique que son ancêtre : c’est un excellent nageur. Longueur : 1 m

Avec une tête et une ceinture scapulaire plus massives et des incisives hypertrophiées et proéminentes, ce Corticochaeris gouldi pourrait descendre du capybara (Hydrochoerus hydrochaeris), le plus gros rongeur actuel. Longueur : jusqu’à 2 m

Descendant potentiel du phalenger-renard (Trichosurus vulpecula), un marsupial arboricole, ce Trichopteryx dixoni a une queue préhensible plus longue et élastique, des plis cutanés développés entre les pattes et une poche ventrale s’ouvrant vers la queue. Longueur : 1,5 m avec la queue

Muséum des Sciences naturelles (Institut royal des Sciences naturelles de Belgique)
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