Des fossiles ressemblant à des insectes vieux de 500 millions d’années ont un système nerveux étonnamment préservé

Deux minuscules fossiles, chacun plus petit qu’un comprimé d’aspirine, contiennent des tissus nerveux fossilisés datant d’il y a 508 millions d’années. Les créatures cambriennes ressemblant à des insectes pourraient aider les scientifiques à reconstituer l’histoire évolutive des araignées et des scorpions modernes.

Pourtant, on ne sait pas exactement où ces fossiles – les deux spécimens de l’espèce Résineux symétrique – s’adapter à l’arbre évolutif des arthropodes, a déclaré Nicholas Strausfeld, professeur régent au Département de neurosciences de l’Université de l’Arizona, qui n’a pas participé à l’étude.

C’est parce que certaines caractéristiques, comme les yeux et les cordons nerveux des animaux, peuvent être clairement identifiées dans les fossiles, mais d’autres parties de la système nerveux ne peut pas être si facilement repéré. En particulier, on ne sait pas si les animaux portent ou non un faisceau de nerfs ressemblant à un cerveau appelé synganglion, et sans cet élément de preuve clé, leur relation avec les autres animaux reste floue, a déclaré Strausfeld.

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Là où le synganglion serait assis, il y a plutôt « ce gâchis au milieu de la tête », a déclaré le premier auteur Javier Ortega-Hernández, paléobiologiste des invertébrés à l’Université de Harvard et conservateur du Harvard Museum of Comparative Zoology. Les chercheurs peuvent dire que ce gâchis est du tissu nerveux, mais ils ne peuvent pas discerner son organisation exacte.

« Il est … vrai que toutes les caractéristiques du système nerveux de cet animal ne sont pas cartographiées, car les fossiles ne nous en disent que très long », a déclaré Ortega-Hernández. Les chercheurs reconnaissent cette incertitude dans leur nouveau rapport, publié le 20 janvier dans la revue Communication Nature, et présentent quelques idées différentes sur la façon dont ces fossiles se rapportent aux créatures anciennes et modernes. Si plus fossilisé M. symétrique sont découverts à l’avenir, la place de l’espèce sur l’arbre de la vie pourrait éventuellement être résolue.

‘Un coup de chance’

Trouver du tissu nerveux fossilisé de la Période cambrienne, qui a eu lieu il y a environ 543 millions à 490 millions d’années, est une « rareté », a déclaré Ortega-Hernández. « C’est vraiment un coup de chance. »

Les scientifiques ont découvert la première preuve d’un arthropode fossilisé cerveau de la période cambrienne il y a environ une décennie, selon un rapport de 2012 dans la revue Communication Nature; les arthropodes sont des animaux invertébrés du phylum Arthropoda, un groupe qui comprend les insectes modernes, les crustacés et les arachnides, comme les araignées. Depuis cette découverte initiale il y a 10 ans, des tissus nerveux préservés ont été trouvés dans plus d’une douzaine de fossiles cambriens, pour la plupart des arthropodes, a déclaré Ortega-Hernández.

Les fossiles présentés dans la nouvelle étude n’ont pas été trouvés sur un site de terrain, mais dans les profondeurs des collections du musée du Harvard University Museum of Comparative Zoology à Cambridge, Massachusetts, et de la Smithsonian Institution à Washington, DC Les deux spécimens ont été découverts au milieu -Dépôts cambriens de schistes de Burgess de la Colombie-Britannique.

Le fossile de Harvard mesure environ 0,5 pouce (13 millimètres) de long et 0,1 pouce (3,5 mm) de large à son point le plus large; le fossile est orienté de telle sorte que vous regardez l’arthropode d’en haut. Le fossile du Smithsonian, d’autre part, offre une vue latérale de M. symétrique; ce spécimen ne mesure que 0,3 pouce (7,5 mm) de long et 0,06 pouce (1,7 mm) de haut.

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À l’œil nu, aucun fossile ne semble particulièrement excitant, a déclaré Ortega-Hernández. En ce qui concerne le minuscule fossile du Smithsonian, en particulier, « superficiellement, il est extrêmement banal », a-t-il déclaré. M. symétrique a un exosquelette simple, composé d’un bouclier de tête, d’un tronc segmenté et d’un bouclier postérieur – un peu comme l’exosquelette d’un cloporte, mais long et maigre.

Les chercheurs soupçonnent que l’arthropode avait également sept paires de minuscules appendices, deux crocs et six paires de petits membres ; c’est basé sur une étude de 2019, publiée dans la revue La nature, qui décrit un fossile d’une espèce différente dans le Mollisonia genre qui portait de tels appendices. Cependant, il est très rare de trouver Mollisonia fossiles avec des membres intacts, et les deux fossiles utilisés dans la nouvelle étude manquent d’appendices, a noté Ortega-Hernández.

Malgré l’apparence terne des fossiles, lorsqu’il plaça le Smithsonian M. symétrique fossile sous un microscope, il a repéré quelque chose d’intrigant, a déclaré Ortega-Hernández. « J’ai réalisé, ‘Ooh, il y a quelque chose de génial à l’intérieur de cet animal, à l’intérieur de ce fossile' », a-t-il dit. Il a découvert qu’enfermés à l’intérieur de ces deux arthropodes discrets se trouvaient des systèmes nerveux bien préservés. Les nerfs fossilisés ressemblent à des taches noires d’encre, car le processus de fossilisation a transformé le tissu en matière organique. carbone films.

Dans le fossile du Smithsonian, un œil bulbeux peut être vu dans la tête de l’arthropode et un cordon nerveux peut être clairement vu sur toute la longueur de son ventre, avec quelques nerfs dépassant de sa face inférieure. Dans le spécimen de Harvard, on peut voir deux énormes yeux en forme d’orbe sur la tête, et un peu du cordon nerveux qui dépasse sous le tube digestif de l’animal, ce qui obscurcit le reste du cordon.

Dans les deux fossiles, les auteurs de l’étude ont rapporté avoir vu des nerfs optiques qui vont des yeux des arthropodes au corps principal, mais Strausfeld a déclaré que les preuves de ces nerfs sont « ambiguës » et, idéalement, ces caractéristiques seraient plus claires. Et dans les deux spécimens, les auteurs ont noté qu’il y avait une sorte de tissu nerveux présent dans la tête, mais il n’est pas clair si cette structure est un synganglion ressemblant à un cerveau ou quelque chose d’autre entièrement.

« Nous pouvons voir qu’il y a quelque chose là-dedans, mais nous n’avons pas assez de résolution pour pouvoir dire: » Oh, c’est définitivement organisé de telle ou telle manière «  », a déclaré Ortega-Hernández.

Incertitude dans les données

Cette incertitude dans les archives fossiles signifie la relation précise de M. symétrique à d’autres animaux reste également trouble, a déclaré Ortega-Hernández. Mais sur la base des caractéristiques présentes chez les arthropodes, l’équipe a construit deux arbres évolutifs.

Les deux arbres indiquent que M. symétrique et les chélicères modernes partagent un ancêtre commun, ce qui suggère que le système nerveux relativement simple de l’animal ancien a donné naissance au cerveau hautement condensé observé chez les membres modernes de ce groupe, tels que les scorpions, les araignées, les limules et les tiques. Cependant, les arbres diffèrent par l’endroit où ils positionnent d’autres groupes importants d’arthropodes du Cambrien, dont un connu sous le nom de mégacheirans ; ces groupes ont des systèmes nerveux similaires aux chélicères modernes.

Selon l’endroit où ces différents groupes se trouvent sur leur arbre évolutif, leur placement montre soit que les cerveaux de type chélicéré ont évolué de manière progressive dans le temps, soit il laisse entendre que ces systèmes nerveux ont évolué indépendamment et à des moments différents chez certains arthropodes cambriens et chélicères modernes, par évolution convergente, a déclaré Ortega-Hernandez.

Avec les données à portée de main, Strausfeld a déclaré qu’il serait « prudent » de tenter de placer M. symétrique n’importe où sur un arbre évolutif. Pour ce faire, il a déclaré qu’il aurait besoin de preuves plus claires de la structure des nerfs optiques et du synganglion des arthropodes (ou de leur absence), ainsi que des preuves de nerfs s’étendant jusqu’aux racines des membres de l’animal.

« Je pense qu’il faut une meilleure préparation, un meilleur spécimen » que ceux examinés jusqu’à présent, a déclaré Strausfeld. « Peut-être qu’il y a un autre spécimen qui traîne quelque part dans un musée. »

Publié à l’origine sur Live Science.