Environnement

Jean Vannier ( Lyon 1) : il y a 500 millions d’années, le Cambrien a accéléré l’évolution

Jean Vannier, chercheur au Laboratoire de Géologie de Lyon, explique comment l’explosion du nombre des espèces animales il y a 540-520 millions d’années a interagi avec l’environnement. Jean Vannier a publié avec ses collègues une étude sur ce phénomène de l’histoire de la Terre. Il développe ici cet épisode.

Comment est-on passé des premières bactéries, aux premiers animaux cellulaires ?

La vie existe sur notre planète depuis plus de 3.5 milliards d’années comme en témoignent les premiers organismes fossilisés, mais surement même avant. Pendant longtemps la vie a été microbienne avec principalement, des bactéries, des archées. Tout change radicalement vers 600-500 millions d’années avec l’apparition des premiers métazoaires animaux. Ce sont des organismes pluricellulaires avec des organes internes, des tissus différenciés, qui peuvent se déplacer dans leur milieu par leurs propres moyens.

Quand on dit apparition, on ne parle pas d’un coup de baguette magique. Les fossiles de ces premiers animaux apparaissent au tout début du Paléozoique dans des roches datées de 540-520 millions d’années. Ce sont les ancêtres des principales lignées animales actuelles, les arthropodes, les mollusques, etc. Leur origine est plus lointaine mais on ne la connait pas.

Comment passe-t-on des bactéries aux premiers animaux ?

Les biologistes ont des hypothèses génétiques qui montrent une complexification du vivant avec de nouveaux schémas de developpement qui se mettent en place et permettront la construction et le fonctionnement d’organismes plus complexes. Dans ce domaine il reste beaucoup de questions encore non résolues.

A quoi les milieux marins ressemblaient-ils ?

La salinité était probablement assez comparable à ce qu’on a de nos jours (des environnements franchement marins, d’autres moins salés par exemple dans les estuaires. On note que le taux d’oxygène augmente de façon importante au passage précambrien-cambrien. Cette modification a eu un impact certain avec des possibilités métaboliques nouvelles, des organismes de plus grande taille, plus actifs. Il y a eu des réponses adaptatives à ce changement avec le développement d’appareils respiratoires, etc.

Au niveau des fonds marins, on assiste à un déclin des films microbiens qui pendant très longtemps ont dominé la vie sur le fond. La présence des premiers animaux, par leur activité contribue à leur déclin.

Dans quel milieu ces animaux vivent-ils ?

Ils vivent donc dans un milieu marin qui n’était pas très différent des milieux connus dans la nature actuelle. Ces animaux colonisent rapidement ces milieux et les modifient. Ces milieux sont en effet en particulier le cadre d’interface eau-sédiment, entre le milieu sédimentaire (les vers fouisseurs et l’apparition de la bioturbation), et le milieu pélagique. Les premiers animaux modifient les cycles biogéochimiques, le recyclage de la matière organique, etc.

Quelles sont les conditions qui ont pu favoriser la révolution cambrienne ?

La révolution cambrienne est un évènement qui parait brusque mais il faut relativiser il s’étale sur plusieurs millions d’années. Ce qui me parait important à dire, c’est que les premiers animaux introduisent une dynamique nouvelle dans l’écosystème. Ils sont mobiles pour la plupart, interagissent entre eux et construisent un nouveau type de réseaux trophiques, de nouvelles interactions, donc de nouvelles pressions de sélection.

Alors que les organismes plus simples ne connaissent pas la prédation, la prédation apparait et change la donne. La prédation entraine au long de l’évolution, l’apparition de réponses des proies. Une sorte de course aux armements par le voie des mécanismes très lents de mutation, d’apparition de nouvelles réponses, de non sélection des réponses inadéquate, de conservation des réponses les meilleurs, est engagée, d’où les effets accélérateurs.

Des facteurs accélérateurs ont donc pu jouer: des innovations anatomiques importantes présentant un avantage sélectif (systèmes nerveux ou digestifs plus sophistiqués ouvrant de nouvelles possibilités d’exploration et d’exploitation du milieu)

Pourquoi parler de révolution ?

On utilise le terme de révolution car des animaux entièrement nouveaux apparaissent (plus complexes, mobiles, etc..). Avant le Cambrien on a des organismes pluricellulaires complexes sans comparaison avec ceux du Cambrien. Ce n’est pas une explosion du nombre d’espèces mais plutôt l’apparition de plans d’organisation anatomique nouvelle. La véritable explosion d’espèces vient après à l’Ordovicien. La révolution est aussi dans l’interactivité, les chaines alimentaires

Alors qu’on parle d’évolution, comment aussi expliquer et faire comprendre qu’il y a aussi des familles, des espèces qui ont été remarquablement assez stables avec des milieux qui paraissent aussi assez stables ?

C’est vrai on peut penser qu’il y a une certaine stabilité. Un arthropode du Cambrien et un arthropode actuel sont étonnamment semblables. Ce groupe a traversé toutes les crises biologiques. La révolution cambrienne a effectivement introduit des règles de fonctionnement qui ont perduré jusqu’à nos jours. Là encore une certaine stabilité. Mais rien n’est fixe dans le détail et il y a des pressions constantes…

Recueilli par michel.deprost@enviscope.com

 

 

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