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L'étonnante aventure des Ediacarans
par Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin - 29/04/07

Les origines de la vie, généralement datées de 3 milliards d'années avant le présent, sont encore mystérieuses. Des hypothèses de plus en plus vraisemblables sont aujourd'hui avancées pour expliquer l'apparition des premières molécules réplicatives. On sait que Gilbert Chauvet, souvent cité dans cette revue, en présente une dans son livre(1), appuyée sur la théorie de la vie qu'il a proposée(2). Il reste qu'il n'a pas encore été possible de produire en laboratoire le moindre équivalent de ce qu'avaient pu être les premières entités dignes d'être qualifiées de vivantes.

Le passage de ces formes prébiotiques aux premières cellules vivantes, bactéries et algues monocellulaires, n'est pas plus facile à comprendre. Un Himalaya de complexité distingue une cellule à noyau d'une simple bactérie et a fortiori d'un virus. Bien évidemment, la complexification et la diversification des organismes primitifs se sont accomplies sous l'influence du mécanisme darwinien de la mutation au hasard, de la sélection et de l'amplification. Mais les restes fossiles dont on dispose et qui pourraient illustrer les différentes phases évolutives sont difficiles à interpréter car il s'agit, tels les stromatolithes, de sédiments inclus dans les nombreuses couches géologiques qui se sont formées au cours des 3 milliards d'années suivant l'apparition de la vie.

On ne connaîtra donc sans doute jamais par l'observation des fossiles les grandes lignes de l'évolution des archéobactéries, d'abord, des bactéries ensuite. Tout au plus peut-on constater qu'elles se sont adaptées à des milieux de plus en plus différents, généralement marins et qu'elles ont commencé à les transformer en retour. Mais longtemps rien n'a permis de penser que, pendant cette longue période, dite du précambrien (Néoprotérozoïque), où la Terre émergeait de la dernière grande glaciation (Gaskiers), terminée il y a 580 millions d'années, des organismes pluricellulaires étaient apparus au sein des populations d'unicellulaires.

Ce que par contre l'on sait depuis le 19e siècle, c'est que subitement (à l'échelle des temps géologiques) le milieu marin s'est peuplé d'une faune extrêmement riche et diversifiée. Le phénomène a été qualifié d'explosion cambrienne. La faune cambrienne regroupe des formes entièrement nouvelles, dont certaines ont disparu et d'autres préfigurent les grands groupes d'animaux actuels (arthropodes et vertébrés). Cet événement évolutif sans précédent, attesté par de nombreuses données moléculaires et paléontologiques (notamment les célèbres schistes de Burgess), a marqué un tournant décisif dans l'évolution de la vie sur la planète. Son apogée s'est produite il y a 540 millions d'années. Mais d'où provenaient, et selon quelles filières évolutives, ces innombrables espèces. La question avait préoccupé Darwin qui se l'était posée dans son ouvrage On the Origin of Species. Faute de preuves fossiles intéressant le Précambrien, Darwin s'était borné à supposer que cette période devait abonder en organismes multicellulaires qui n'avaient pas été conservés (on parle à ce propos du dilemme de Darwin). Il était évident cependant que, bien que spectaculaire et brusque au niveau de l'enregistrement fossile, l'Explosion Cambrienne ne pouvait représenter que l'ultime étape d'un long processus évolutif amorcé dès le précambrien et devait donc être replacée dans un cadre plus large.

Quels organismes avaient donc précédé les cambriens ?

Une première réponse à cette question a été la découverte, faite en 1957, il y a exactement cinquante ans, par le professeur britannique Mason, alors adolescent, dans les roches précambriennes de la forêt de Charwood (Est-Midlands britanniques). Il s'agissait d'un fossile en forme de feuille d'un organisme multicellulaire de type inconnu, qui fut baptisé du nom de Charnia masoni. Cet organisme était sans doute fixé au sol marin par un pied pédonculé et devait s'alimenter, selon des processus encore non élucidés, des nombreux éléments nourriciers dont l'océan était empli à la suite de la fonte des glaciers. Un moment confondu avec une algue du cambrien, il se révéla rapidement plus ancien, vu sa localisation géologique. Il devait dater de 575–545 millions d'années. Il s'agit aujourd'hui encore, à quelques cas près, du plus ancien fossile identifié.

On voit donc avec cette découverte se préciser une fenêtre chronologique, de 575 à 545 millions d'années (environ) où de nouveaux types d'organismes vivants ont réalisé une transition entre le long précambrien et le relativement court cambrien. Cette fenêtre de temps, 30 millions d'années environ, paraîtra relativement brève. Mais pendant cette durée, une population toute nouvelle, celle des Ediacarans, s'est installée et a dominé le monde vivant. Le doute n'existe plus à cet égard aujourd'hui. En effet, dans les années qui suivirent 1957, des découvertes analogues à celle de Charwood se multiplièrent, au sein d'autres sédiments précambriens, notamment les Ediacara Hills dans le sud-australien. Il apparu qu'il s'agissait d'une véritable faune, aux nombreuses espèces et formes, qui depuis a été baptisée « faune de l'Ediacaran». On trouvera sur le web de nombreuses références concernant ces espèces, sur lesquelles nous ne pouvons nous étendre ici.

Les fossiles ne donnent pas beaucoup d'indications sur les propriétés anatomiques et physiologiques de ces organismes. On a pu être tenté de penser cependant qu'ils assuraient la transition entre les bactéries et la faune du cambrien, d'où dérivent en partie les espèces actuelles. Mais avec la multiplication des découvertes, le doute s'est installé. Certains d'entre eux n'ont manifestement pas eu de successeurs. Aujourd'hui en effet les paléontologistes les répartissent en deux groupes. Un premier groupe, le plus ancien, est constitué d'organismes absolument différents des formes vitales existant aujourd'hui. Un second groupe, formé à partir de 560, rassemble de nouveaux types proches de ceux qui développèrent jusqu'à coloniser la Terre, sous forme des vers, coraux, arthropodes et méduses connues de nos jours. C'est le premier groupe qui a suscité le plus de curiosité. Dans les années 1980, le Pr. Seilacher de l'université de Tübingen s'était efforcé de montrer qu'il s'agissait d'une forme de vie inconnue et désormais éteinte. En quoi se distinguait-elle des autres et pourquoi avait-elle disparue ? On conçoit que ces questions excitent l'imagination.

Des animaux disparus sans descendance

Récemment de nouvelles découvertes ont permis de mieux cerner le profil des Ediacarans, notamment de ceux du premier groupe. En 2003, le plus ancien Ediacaran connu a été trouvé à Terre-Neuve, péninsule d'Avalon, vieux de 575 millions d'années. Il s'agissait d'individus de grande taille, de 2 à 4 mètres. D'autres formes plus petites et différentes furent aussi exhumées. Elles constituent la série dite d'Avalon. Ce sont les espèces de vie les plus grandes, les
plus complexes et les plus anciennes identifiées à ce jour sur la Terre (ou plutôt dans les profondeurs océaniques, entre 500 et 2.000 mètres de fond). Elles ont dominé pendant 15 millions d'années. Elles n'étaient pas mobiles, reposant sur le fond ou amarrées par un pédoncule. Elles ne pouvaient compter sur la photosynthèse pour survivre à ces profondeurs. Il ne s'agissait donc pas de végétaux, mais plutôt d'animaux qui se nourrissaient de la matière organique dissoute.

Ces animaux ne disposaient cependant d'aucun des organes propres aux animaux modernes : tentacules, bouches, viscères, anus. Ils ne pouvaient pas non plus contrôler leur croissance au-delà d'une certaine taille. En fait ils étaient dotés d'une structure fractale, chaque branche (ou fronde) étant composée de branches plus petites et ceci jusqu'à la plus petite échelle identifiable. Pour les chercheurs, notamment Guy Narbonne de l'université de Kingston, Ontario, qui a classé tous ces être dans la catégorie des « rangeomorphes », il s'agit d'animaux radicalement différents de tous ceux connus à ce jour. Cependant ils ont régné pendant 15 millions d'années.

Pourquoi sont-ils apparus à partir des bactéries de l'océan primordial ? Mais aussi pourquoi ont-ils disparu sans descendance ? On peut l'expliquer, comme souvent, par un changement dans les modalités d'accès aux ressources nutritives. A la fonte de la glaciation Gaskiers, l'océan profond s'est trouvé enrichi massivement en oxygène et en matières organiques dissoutes, ce qui a permis l'agglomération et l'accroissement de taille des organismes de type bactérien qui y vivaient. Les nouveaux venus absorbaient sans efforts leur nourriture à travers leur surface corporelle, Leur architecture modulaire de type fractal leur permettait de s'étendre en taille et dans l'espace au fur et à mesure de l'enrichissement du milieu en nutriments. Mais avec le temps, l'océan profond s'est appauvri et les rangeomorphes n'ont pas su s'adapter en allant chercher leur subsistance dans des profondeurs moindres.

Dans celles-ci au contraire sont nés d'autres édiacarans plus mobiles qui ont proliféré pendant 10 millions d'années. La série la plus connue de ceux-ci est dite « de la Mer Blanche ». On a pu faire l'hypothèse, mais sans certitude, que parmi eux figuraient les ancêtres des animaux de l'explosion cambrienne. Ces derniers étaient bien mieux armés pour se mouvoir, se procurer de la nourriture et entrer en compétition les uns avec les autres. Les édiacarans survivants n'y résistèrent pas.

Avec eux s'acheva ainsi la première tentative de grande ampleur par laquelle l'évolution avait fait apparaître, parallèlement au monde toujours présent aujourd'hui des bactéries, des organismes plus complexes et grande taille. Certains chercheurs un peu poètes ont cru pouvoir faire l'hypothèse que si ces populations pacifiques avaient survécu, elles auraient développé au fond des océans des formes sociales et d'intelligence bien différentes de la nôtre et plus conviviales. Peut-être s'en trouve-t-il de semblables au sein des mers d'autres planètes.

(1) "Comprendre l'organisation du vivant et son évolution vers la conscience", Collection Automates Intelligents, Editions Vuibert,2006.
(2) Voir le site de Gilbert Chauvet : http://www.gilbert-chauvet.com


Pour en savoir plus
Présentation de l'université Laval à Québec :
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s4/explosion.biodiversite.html
Quelques specimens : http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s4/vendobiotes.html
Les origines de la vie. Diorama. Des archéobactéries aux ediacarans et à la faune cambrienne. Pdf :
http://147.94.111.32/gsc/news/debutvie.pdf

Life's long fuse Newscientist 14 avril 2007, p. 34

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