Des évolutions rapides et soutenues expliquent exactement comment les Tétrapodes ont évolué à partir du Poisson
L’une des questions les plus critiques de l’évolution est de savoir comment et quand des groupes importants d’animaux ont évolué pour la première fois. La vague de tétrapodes (tous des parents à membres) de leurs poissons note l’un des événements évolutifs les plus importants de l’histoire de la vie. Ce changement « de poisson à tétrapode » s’est produit quelque part entre le Dévonien moyen et le Dévonien supérieur (il y a environ 400 à 360 millions d’années) et représente le début d’un changement environnemental important lorsque les sources ont foulé la terre pour la première fois. Pourtant, plusieurs enquêtes fondamentales sur la dynamique de ce changement restent un mystère pendant des années.
Dans une étude publiée le 23 août dans Nature Ecology and Evolution, des chercheurs de Harvard établissent la date d’origine des premiers tétrapodes et découvrent qu’ils ont acquis divers des nouveaux attributs adaptatifs importants qui ont permis la vie des premiers tétrapodes et découvrent taux d’évolution rapide.
Les chercheurs ont appliqué des techniques récemment développées (analyse évolutive bayésienne) pour estimer avec précision le temps et le taux de développement anatomique pendant la montée des tétrapodes. Cette étude a été dirigée par le Dr Tiago R Simões, chercheur postdoctoral, et l’auteur principal, le professeur Stephanie E. Pierce, tous deux de la Division de biologie organique et évolutive du Harvard College. De méthodes créées en épidémiologie pour étudier l’évolution des virus comme la COVID-19, la technique bayésienne s’est adaptée et est récemment devenue un outil en paléontologie pour la recherche sur l’évolution des espèces.
La recherche innove également en mélangeant des données d’empreintes fossiles et de corps fossiles pour déterminer le début des tétrapodes. Selon Pierce, les données d’empreintes apparaissent généralement après les fossiles corporels de leurs trackmakers. Cependant, dans ce cas, ils ont trouvé des empreintes de tétrapodes beaucoup plus anciennes que les premiers fossiles corporels de plusieurs millions d’années, ce qui est exceptionnellement rare. En combinant à la fois des empreintes de pas et des fossiles corporels, ils pourraient rechercher un âge spécifique de la montée des tétrapodes.
Selon Simões, ils ont pu donner un âge extrêmement précis pour le début des tétrapodes, il y a environ 390 millions d’années, 15 millions d’années de plus que le plus ancien fossile de corps de tétrapode.
Les chercheurs ont également découvert que la plupart des tétrapodes proches parents avaient des taux d’évolution physiologiques prolongés, ce qui indique que les poissons des tétrapodes sont assez bien adaptés à leur mode de vie marin.
“D’un autre côté, nous avons identifié les lignées évolutives menant aux premiers tétrapodes échappés de ce modèle stable, gagnant plusieurs des nouvelles qualités adaptatives importantes à des taux rapides qui se sont fixés pendant environ 30 millions d’années”, a déclaré Simões.
Simões et Pierce ont poursuivi leurs recherches en étendant les méthodes moléculaires pour étudier la vitesse à chaque partie différente du plan corporel des premiers tétrapodes évolués et la force de la sélection naturelle agissant sur chacun d’eux. Ces parties comprenaient le crâne, les mâchoires et les membres.
Simões et Pierce ont également étendu les méthodes moléculaires pour étudier la vitesse à différentes parties du plan corporel des premiers tétrapodes ont évolué, telles que le crâne, les mâchoires et les membres, et la force de la sélection naturelle agissant sur chacune d’elles. Le résultat était que toutes les parties du squelette du tétrapode étaient soumises à une solide sélection directionnelle pour développer de nouveaux traits adaptatifs. Le crâne et les mâchoires évoluaient plus rapidement que le reste du corps, bras ou jambes compris.
“Cela suggère que les modifications du crâne eussent une fonction plus puissante dans les phases préliminaires du changement poisson-tétrapode que les changements dans le reste du squelette. L’évolution des membres vers la vie sur terre a été importante, mais essentiellement à un stade Après l’avancement des tétrapodes, lorsqu’ils sont devenus plus terrestres », a déclaré Pierce.
“Nous constatons de multiples altérations anatomiques de leur crâne lié à l’alimentation et à l’acquisition de nourriture, permettant le passage d’un style de capture de proies par succion semblable à celui d’un poisson à une morsure semblable à celle d’un tétrapode, ainsi qu’une augmentation de la dimension et du placement de l’orbite”, a déclaré Simões. “Ces modifications ont préparé les tétrapodes à rechercher la nourriture sur terre et à explorer de toutes nouvelles sources de nourriture inaccessibles à leurs parents poissons.”
Les chercheurs ont également découvert que les taux rapides d’avancement physiologique de la lignée des tétrapodes n’étaient pas liés aux taux rapides de diversification des espèces. Les espèces étant rares, peu d’entre elles avaient une très faible probabilité d’être conservées dans les archives fossiles.
Cette découverte aide à résoudre un débat en cours sur l’évolution. La discussion se concentre sur la question de savoir si de nouveaux groupes d’animaux significatifs sont apparus sous des taux rapides d’altération anatomique et de diversification des espèces (l’hypothèse classique). Outil y avait eu d’abord des taux élevés d’évolution anatomique, avec des taux d’accroissement de diversification des espèces s’il y a quelques millions d’années plus tard (une nouvelle hypothèse).
Selon Simões, leurs découvertes au cours des deux dernières années consécutives de nombreux changements anatomiques lors de la formation de nouveaux plans corporels animaux à de courtes périodes de temps géologiques, ont déterminé des taux élevés d’évolution anatomique, tout comme avec les premiers tétrapodes. Cependant, en ce qui concerne le nombre d’espèces, elles sont restées étouffées et réduites pendant une période prolongée, et ce n’est qu’après des dizaines d’années qu’elles sont ramifiées et finies par être plus nombreuses en nombre d’espèces. Il ajoute qu’il y a là un découplage.
Pierce déclare que trouver une place dans un nouveau créneau prend du temps pour en tirer le meilleur parti.
Pierce déclare que leur étude commence au tout début de cette histoire évolutive et qu’il y a plusieurs autres chapitres à venir. Ensuite, ils veulent enquêter sur ce qui s’est passé après l’origine des tétrapodes, lorsqu’ils ont commencé à coloniser la terre et à se ramifier dans de nouvelles niches. Comment cela affecte-t-il leurs taux d’évolution anatomiques par rapport à la diversification de leurs espèces à travers la planète ? Pierce termine en disant que c’est le tout début, le chapitre d’introduction du livre.
Publié à l’origine sur Sciencedaily.com. Lire l’article original.
Référence: “Sustained high rates of morphological evolution during the rise of tetrapods” by Tiago R. Simões and Stephanie E. Pierce, 23 August 2021, Nature Ecology & Evolution.
DOI: 10.1038/s41559-021-01532-x
