-Que nous montrent les données fossiles ?

Les fossiles

Puissant témoignage de la vie passée

Les données fossiles nous offrent un point de vue unique sur l’histoire de la vie en nous montrant les formes et les caractères de la vie dans le passé. Elles racontent comment les espèces ont changé sur les longues périodes de l’histoire de la Terre. En 1998 par exemple, des scientifiques ont trouvé un fossile qui montrait un animal en transition entre une créature aquatique et une créature terrestre. Ce tétrapode avait une proto-patte et est venu ainsi confirmer une prédiction de la biologie évolutive. Bien que les fossiles n’incluent pas toutes les plantes et tous les animaux qui ont vécu, ils offrent une preuve substantielle de l’origine commune de la vie par l’évolution. Les fossiles sont un don remarquable pour l’étude de la nature.

Les organismes ont changé de façon significative à travers le temps. Dans les pierres âgées de plus d’1 milliard d’années, on ne trouve que des fossiles d’organismes unicellulaires. Dans les pierres âgées d’environ 550 millions d’années, on trouve des fossiles d’animaux simples, multicellulaires. Dans les pierres de 500 millions d’années, d’anciens poissons sans mâchoire ; dans celles âgées de 400 millions d’années, on trouve des poissons avec des mâchoires. Progressivement, de nouveaux animaux apparaissent : les amphibiens il y a 350 millions d’années, les reptiles il y a 300 millions d’années, les mammifères il y a 230 millions d’années, et les oiseaux il y a 150 millions d’années.[i] A mesure que les pierres sont de plus en plus récentes, les fossiles ressemblent de plus en plus aux animaux que nous observons aujourd’hui.

Figure 1 : illustration de la nageoire fossilisée trouvée en 1998. Sa ressemblance avec un tétrapode indique  la transformation progressive de la créature aquatique à la créature terrestre.

Figure 2

La transition à la terre : des créatures aquatiques aux animaux terrestres.

Les fossiles des animaux terrestres ou tétrapodes, sont d’abord apparus dans des pierres âgées d’environ 370 millions d’années. Dans les pierres plus anciennes, on ne trouve que des créatures aquatiques. Mais en 1998, des scientifiques ont trouvé une nageoire fossilisée de 370 millions d’années, avec huit membres similaires aux cinq doigts que les humains ont aux mains, comme on le voit sur la figure 1. Cependant cette nageoire appartient sans aucun doute à un poisson, ce qui signifie que ce fossile est très probablement une forme transitionnelle.

L’un des grands succès dans l’examen des fossiles a été la découverte d’une transition fossilisée quasiment parfaite entre un vertébré adapté à l’eau et un vertébré adapté à la terre. Le biologiste évolutif Neal Shubin est parti à la recherche d’un spécimen transitionnel plus complet que la nageoire de 1998. Il a déterminé l’âge exact de la pierre qu’il croyait pouvoir porter un animal transitionnel terre/eau puis lui et son équipe ont passé quatre étés en Arctique triant les pierres de cet âge pour en trouver un. Les résultats (voir la figure 2 ci-contre) ont été spectaculaires.[ii]

Figure 3 – Cliquez pour agrandir

Des reptiles aux mammifères

Les mammifères sont apparus d’après les données fossiles il y a environ 230 millions d’années, presque 70 millions d’années après que les reptiles sont apparus. Un groupe de reptiles, les cynodontes, sont apparus il y a 260 millions d’années ; leur ressemblance aux mammifères s’accroit à mesure que les fossiles sont plus récents, on se situe il y a environ 245 millions d’années. Ce changement peut être vu très clairement dans la structure osseuse de l’oreille, illustrée dans la figure 3.

Figure 3 : comme on le voit dans l’image, les fossiles transitionnels des cynodontes ont deux articulations à la mâchoire. Ces fossiles datent d’une époque où les os dentaires et squameux commencent à prendre le rôle de l’articulation de la mâchoire. Cela a permis aux os articulaires et à l’os carré d’évoluer et de former l’oreille interne du mammifère, comme le montre la figure de droite. Source : Image used by permission from Falk, Coming to Peace, 119. Originally from F. H. Pough, J. B. Heiser, and W. N. McFarland, Vertebrate Life, 4th ed. (Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1996), 607.

Des scientifiques ont trouvé une  espèce de cynodontes qui date de peu avant l’émergence des mammifères : ils possédaient une double articulation à la mâchoire comme les mammifères ont. Une paire d’os trouvée dans des fossiles cynodontes encore plus anciens auraient, semble-t-il, évolué en se déplaçant vers l’oreille. Aucun autre fossile ayant une structure similaire aux cynodontes transitionnels et qui dateraient d’avant les mammifères n’a été trouvé. De même, peu après que les mammifères sont apparus, ces cynodontes se sont éteints. Cette temporalité implique que les fossiles des cynodontes opèrent la transition entre les reptiles et les mammifères.[iii]

Les formes transitionnelles : peu nombreuses et espacées dans le temps

Les formes transitionnelles arrivent juste quand on peut s’attendre à un changement d’un type de corps à un autre. Cependant, une objection commune est que peu de fossiles transitionnels ont été découverts : ainsi beaucoup de lignages ne peuvent pas être retracés. Il y a plusieurs raisons qui peuvent expliquer ces trous dans les données fossiles. D’abord, la fossilisation est un événement très rare. Ensuite, les espèces transitionnelles tendent à apparaître dans des petites populations, où des changements rapides dans l’environnement peuvent donner une direction évolutive plus forte. Enfin, la fossilisation étant elle-même un événement rare, les petites populations ne peuvent que produire moins de fossiles. Le fait que des espèces transitionnelles aient été trouvées est en soi remarquable, et offre un autre support au changement évolutif et graduel.