Le Post du Mois de l'Archive Talk.Origins : Décembre 1997

Dans l'article <66k5pr$2ve$1@shell6.ba.best.com>, atta@best.comNOSPAM (Mark Isaak) dit...

>In article <66iql6$noi@drn.zippo.com>,
>Chris Nedin  <cnedin@geology.adelaide.edu.au> wrote:
>>In Ben's case, as in mine, no metazoan fossils are found as *organic*
>>remains (which was the point of the query).  In almost all cases, metazoan
>>fossils of Ediacaran age are of the impressions of organisms (usually in
>>sandstone).  There is no organic component/residue.
>
>Actually, I really wanted to learn just how good the pre-Ediacaran
>fossil record is, as compared with how good we would expect based on the
>preservation potential of the deposits we've found.

Ah, oui. Le registre PRÉ-Édiacarien se compose essentiellement d'organismes unicellulaires ou d'agrégats de ceux-ci, c'est-à-dire des organismes ressemblant à des algues et à des bactéries. Nous trouvons des lithologies rocheuses très similaires en dessous des roches contenant des fossiles édiacariens, indiquant des environnements analogues, mais, avec une ou deux exceptions possibles, il n'y a pas de fossiles métazoaires évidents. En Australie du Sud, les premiers fossiles édiacariens se trouvent dans des canaux érodés, suggérant une période d'érosion et d'abaissement du niveau de la mer avant le dépôt des sédiments contenant des fossiles. Cependant, il devient clair que la faune édiacarienne peut être divisée en assemblages distincts, avec le plus grand nombre de variétés et les plus disparates (variation du plan corporel) se situant aux niveaux les plus élevés (les plus jeunes). Ainsi, bien que la faune édiacarienne tende à émerger dans le champ taphonomique avec très peu de fanfare, les premières apparitions présentent une disparité relativement faible.

>I have heard
>suggested several times that the Cambrian explosion might be an artifact
>of fossil preservation, and I was wondering how much data we have to test
>that hypothesis.

En effet, une explosion est bien une explosion. Il existe deux aspects de l'évolution du Cambrien précoce qui, bien que distincts, sont souvent confondus comme étant un et le même. L'un est la diversification rapide de la vie au cours du Cambrien le plus ancien, et l'autre est l'apparition rapide d'organismes dans le registre fossile. Aucun de ces événements n'a été instantané.

La diversification rapide de la vie au début du Cambrien a presque certainement été dérivée d'un stock de tige préexistant d'organismes, dont des représentants apparaissent dans la faune d'Ediacare. La faune d'Ediacare semble contenir des organismes avec un grade d'organisation cnidarien, ainsi que des grades plus dérivés, bilatéralement symétriques, triploblastiques : annélidien, arthropode et probablement mollusque. Les traces fossiles associées à, mais pas nécessairement formées par, les organismes d'Ediacare indiquent clairement des organismes avec un grade d'organisation coelomique (triploblastes). Ceux-ci sont beaucoup plus petits que les fossiles plus couramment trouvés et se trouvent dans des strates plus élevées (plus jeunes).

Tout cela indique que les organismes édiacariens semblent avoir emprunté deux voies stratégiques durant le Néoprotérozoïque tardif. Un groupe (composé de représentants de plusieurs grades) a opté pour l'acquisition passive d'oxygène via la « peau » et la diffusion simple à travers les tissus. Cela leur a permis de croître à des tailles très importantes (environ 1 mètre), à condition de rester très fins (l'oxygène ne diffuse pas très loin à travers les tissus). L'autre groupe, composé des triploblastes, a opté pour l'apport d'oxygène via des fluides oxygénés (à partir d'oxygène acquis par la « peau »). Cette stratégie a permis d'adopter un plan corporel avec une section transversale circulaire (les tissus profonds étant alimentés par des fluides et non par une diffusion simple) et donc un coelome. Avec un coelome, des organismes de taille centimétrique peuvent être mobiles et produire des traces simples, observées comme des fossiles traces dans les roches. Les fossiles traces édiacariens sont toujours horizontaux - c'est-à-dire qu'ils ne creusent pas, probablement parce que 1) il y avait beaucoup de matière organique à la surface ou à proximité ; 2) le creusement recouvrait la « peau », réduisant ainsi l'approvisionnement en oxygène.

Il semble probable que de nouvelles voies biochimiques aient également été explorées, aboutissant à la production du pilier des métazoaires - le collagène. Un véritable dur à cuire, fournissant soutien et force avec souplesse, et difficile à dégrader.

Puisque tous les organismes édiacariens découverts à ce jour semblent ne posséder aucune partie dure, il est probable qu'il n'existait pas de prédateurs mégascopiques mobiles à l'époque (aucune partie dure = pas de dents, il est très difficile de se faire manger vivant !). Ainsi, la présence de possibles nouveaux biocomposés, l'absence de prédateurs mobiles et l'absence de creuseurs, ont tous combinés pour fournir une « fenêtre » taphonomique qui a permis la conservation d'organismes à corps mou. Au début du Cambrien, ce système était en train de se dégrader.

Il est probable que, tandis que les gros canons ne faisaient que grossir, les petits canons devenaient plus complexes. Les triploblastes ont commencé à jouer avec la différenciation (quelque chose que le plan corporel des arthropodes maîtrise particulièrement bien), en concentrant notamment la fonction de captation de l'oxygène sur des parties spécifiques du corps (= branchies).

À la toute fin du Néoprotérozoïque tardif, deux choses se sont produites. Probablement une combinaison d'une augmentation des niveaux d'oxygène dissous dans les océans, mais aussi probablement en raison de la reconnaissance des branchies comme une manœuvre intelligente. Quelle que soit la raison (ou les raisons), les organismes ont commencé à creuser.

Creuser se classe parmi les manœuvres tactiques les plus brillantes. Il confère une protection, à la fois contre la saleté, la boue, l'odeur nauséabonde, la pourriture, le carbonate précipité et les prédateurs (voir ci-dessous), ainsi que contre les activités des tempêtes et les rares courants de retour violents. En bonus supplémentaire, cela permet d'accéder à des sources de nourriture enfouies, qui sont refusées aux malheureux incapables de percevoir la troisième dimension, confinés au sommet du sédiment. La possession de branchies constitue un grand avantage lors du creusement, car vous pouvez soit les laisser pendre dans le courant tout en gardant le reste du corps en sécurité dans le trou, soit, en les agitant de gauche à droite, créer un courant qui amène de l'eau oxygénée dans le trou.

L'autre chose qui s'est produite, c'est que les organismes ont commencé à jouer avec la précipitation du carbonate de calcium (calcite). Cela apparaît pour la première fois au Néoproterozoïque terminal sous la forme d'un revêtement intérieur calcifié de tubes de vers (un fossile trace appelé Cloudina). Certes, il s'agissait peut-être simplement d'un ver avec un flair pour le design intérieur, mais c'était une première étape importante. De là, il n'y a qu'un court mouvement péristaltique jusqu'à la minéralisation des extrémités de telles parties du corps comme les pattes et les mâchoires. Après tout, cela rend beaucoup plus facile le creusement, en plus d'avoir le bonus supplémentaire d'accéder à toutes ces protéines concentrées enveloppées dans le collagène ! La prédation a probablement décollé plus vite que vous ne pouvez frotter deux éléments de mâchoire minéralisés ensemble.

Ainsi, avec la prédation éliminant les organismes à corps mou de la surface et le creusement détruisant les restes enfouis, la fenêtre taphonomique de l'Édiacarien était fermée. Les organismes du type « grand c'est beau » perdaient inévitablement. Après tout, vous pouvez être le plus grand séquoia de la forêt, mais vous perdrez toujours face au petit bonhomme avec une tronçonneuse !

Une fois que les contraintes liées à l'élimination de l'oxygène ont été confinées à une partie spécifique du corps, le plan corporel dans son ensemble est devenu beaucoup plus plastique (amputer un membre ici, fusionner certains segments là). Ainsi, les graines de la grande diversification cambrienne ont été semées. Enrichi par une montée du niveau de la mer qui a ouvert de nouveaux espaces de vie, les organismes se sont rapidement, mais pas instantanément, diversifiés.

L'apparition d'organismes dans le registre fossile est un problème connexe, résultant de la minéralisation, et donc du potentiel de conservation beaucoup plus élevé, des organismes. Cependant, ce phénomène n'a pas non plus été un événement instantané.

Au début du Cambrien, nous trouvons les premières preuves de tissus minéralisés sous la forme de ce qui semble être des éléments de mâchoire d'annélides et de « petits fossiles coquilliers » qui sont les éléments séparés d'une armure corporelle interlockante portée par des annélides, des mollusques, des halkiiridés et probablement des arthropodes. Cette armure en maille était une première tentative et était composée d'éléments séparés plutôt que d'une feuille continue comme ce serait le cas plus tard. Tout cela est probablement survenu en raison de la ségrégation de la capture d'oxygène à une partie particulière du corps, libérant le reste du corps et permettant de porter l'accessoire de mode du Cambrien primitif - le manteau de carbonate de calcium - sans risque d'étouffement. Le manteau offrait un soutien supplémentaire aux muscles, permettant un meilleur mouvement, et une certaine protection contre les prédateurs. Il a également considérablement amélioré le potentiel de préservation de l'organisme ou, plus important encore en ce qui concerne les arthropodes, les mues de l'organisme (ainsi, un trilobite peut laisser derrière lui plusieurs images de lui-même à mesure qu'il grandit, avec le bonus supplémentaire de documenter le motif de croissance en même temps - les trilobites sont cool, ce sont la meilleure chose à 24 pattes !).

Ainsi, la diversification rapide de la vie au Cambrien inférieur et l'apparition d'organismes dans le registre fossile sont liés, mais distincts, phénomènes. Aucun n'est « soudain » ou « instantané », mais montre une augmentation séquentielle et progressive.