The Burgess Shale

Le monde microbien

Les vestiges fossiles microscopiques les plus anciens, laissés par des organismes probablement procaryotes, ont été trouvés dans des roches datant d’il y a 3 500 millions d’années. Les plus divers et abondants sont ceux de bactéries unicellulaires, représentant l’une des formes de vie les plus répandues, partout sur la planète. Il y a environ deux milliards d’années, l’évolution a fait apparaître les eucaryotes – organismes plus grands et plus complexes aux cellules dotées d’un véritable noyau et de structures internes complexes. Ils ont été les premiers à accéder à une pluricellularité complexe et à laisser des fossiles visibles à l’œil nu (macrofossiles).

Fossile d’un animal mystérieux ressemblant à un ver
Tawuia fossile problématique de grande taille datant du Mésoprotérozoïque (longueur de 3,5 cm).
© MUSÉE ROYAL DE L’ONTARIO. PHOTO : JEAN-BERNARD CARON

Certains de ces macrofossiles d’eucaryotes les plus anciens ressemblent à des algues simples, mais sont difficiles à classer dans les groupes actuels; d’autres peuvent être identifiés comme des algues primitives ou des champignons. De tels fossiles demeurent extrêmement rares, les premiers 3 500 millions d’années de la vie sur la Terre ayant été dominées par des microbes unicellulaires dépourvus de noyau.

À gauche, photographie d'un filament de cellules de fossile; Le droit, le fossile en montrant des protubérances
Fossiles d’organismes pluricellulaires primitifs trouvés dans l’Arctique canadien : à gauche, un filament de Bangiomorpha, l’algue non ambiguë la plus ancienne, provenant de la formation d’Hunting du Mésoprotérozoïque supérieur (il y a 1 200 millions d’années); à droite, Tappania, peut-être un champignon, provenant de la formation Wynniat du Néoprotérozoïque inférieur (il y a environ 850 millions d’années). Tappania figure dans des archives fossiles datant d’au moins 1 450 millions d’années.
© CAMBRIDGE UNIVERSITY. PHOTOS : NICK BUTTERFIELD.

La vie microbienne ancienne a laissé d’abondantes preuves sous la forme de structures rocheuses feuilletées appelées stromatolithes. Ces derniers se sont formés dans des milieux aquatiques où les biofilms collants secrétés par des cyanobactéries filamenteuses microscopiques ont piégé et consolidé des grains de sable ou particules de boue, en couches alternées. Les stromatolithes modernes se rencontrent habituellement dans des milieux marins abrités, peu profonds, dont la forte salinité éloigne les organismes brouteurs de bactéries. Les couches sédimentaires successives, se superposant au fil du temps, finissent par former des dômes d’un un à plusieurs mètres de haut, dont les cyanobactéries vivantes n’occupent que la surface supérieure, la plus récente. Solidement soudés par les biofilms bactériens, les premiers stromatolithes sont des éléments bien conservés dans la roche.

À gauche, des stromatolithes actuels à Shark Bay, dans l’ouest de l’Australie; à droite, une coupe transversale d’un spécimen fossilisé montrant les lamines.
À gauche, des stromatolithes actuels à Shark Bay, dans l’ouest de l’Australie; à droite, une coupe transversale d’un spécimen fossilisé montrant les lamines.
© MUSÉE ROYAL DE L’ONTARIO. PHOTOS : DESMOND COLLINS (GAUCHE) ET JEAN-BERNARD CARON (DROITE).

Les stromatolithes fossilisés sont extremement répandus sur la planète, ce qui témoigne de leur omniprésence et de l’abondance des bactéries qui les ont édifiés, au cours de la période allant d’il y a 2 500 millions d’années jusqu’à la fin de l’Édiacarien (il y a 542 millions d’années). La diminution rapide de la diversité et de l’abondance des stromatolithes pendant et après le Cambrien s’explique sans doute par l’apparition de nouveaux animaux se nourrissant de bactéries et par des modifications des conditions ambiantes.

À gauche, coupe polie provenant de la formation Guntflint, en Ontario; à droite, coupe transversale naturelle d'une structure provenant du Grand lac des Esclaves, dans les Territoires du Nord-Ouest
Stromatolithes fossiles. À gauche, coupe polie provenant de la formation Guntflint, en Ontario (datant d’il y a environ 1 900 millions d’années; largeur de l’image = 10 cm); à droite, coupe transversale naturelle d’une structure provenant du Grand lac des Esclaves, dans les Territoires du Nord-Ouest (datant d’il y a environ 1 600 millions d’années; hauteur = 30 cm). Les deux exemples montrent la préservation de la structure feuilletée du stromatolithe.
© MUSÉE ROYAL DE L'ONTARIO. PHOTO : JEAN-BERNARD CARON.

C’est en grande partie aux cyanobactéries procaryotes – particulièrement celles qui ont formé les stromatolithes – qu’est due l’apparition d’oxygène libre dans l’atmosphère terrestre, qui a commencé à s’y accumuler il y a environ 2 500 millions d’années. Les cyanobactéries libèrent de l’oxygène en tant que sous-produit de la photosynthèse, le même processus qu’utilisent les végétaux pour transformer le dioxyde de carbone en sucres, source d’énergie. Les organismes eucaryotes ayant besoin d’oxygène, le vivant ne pouvait revêtir des formes plus grandes et plus complexes tant que les océans et l’atmosphère ne contenaient pas suffisamment d’oxygène pour permettre leur évolution.

Stephen J. Gould

RÉSUMÉ : En 1990, le célèbre paléontologue Stephen Jay Gould est venu parler des fossiles des schistes de Burgess au Musée Royal de l’Ontario. Si de nombreuses interprétations qu’il donnait alors ont été remises en question, sa conférence résumait bien l’idée qu’on se faisait à l’époque de ces fossiles. (6:32) (6:20)

Voici Marrella. Je dirais que le classement des arthropodes est basé principalement sur le nombre de segments et les motifs des différentes parties du corps.

Photo de Marrella
DESCRIPTION : Photo de Marrella

« Nous avons donc Marrella, un arthropode qui n’entre dans aucun groupe. Il possède deux paires d’épines. Il n’est apparenté à aucune lignée. »

Dessin de Marella
DESCRIPTION : Dessin de Marella

« Whittington était perplexe lorsqu’il a publié son premier article sur Marrella, en 1971, mais il a persévéré. Il s’est ensuite intéressé à Yohoia, »

Photo de Yohoia
DESCRIPTION : Photo de Yohoia

« une créature semblable à une crevette et décrite comme telle par Walcott. Après une étude minutieuse, Whittington a constaté que Yohoia n’appartenait à aucun groupe moderne. À première vue, il ressemble à une crevette, mais il suffit de compter les segments pour savoir qu’il ne s’agit pas du plan d’organisation d’un crustacé. »

Dessin de Yohoia
DESCRIPTION : Dessin de Yohoia

« Par exemple, la tête possède une paire d’appendices unique en son genre chez les arthropodes. Faute de mieux, Whittington finira par les appeler les « grands appendices ». »

Photo d’Odaraia
DESCRIPTION : Photo d’Odaraia

« Voici Odaraia, une créature qui nage sur le dos et dont la nageoire caudale ressemble plus à celle d’une baleine que d’un arthropode. Lui aussi est unique en son genre. »

Dessin d’Odaraia
DESCRIPTION : Dessin d’Odaraia

« Il ressemble vaguement à un crustacé nageur, mais s’en distingue nettement par les segments et les motifs de la queue. »

Photo de Sidneyia
DESCRIPTION : Photo de Sidneyia

« Ici, nous avons Sidneyiaque Walcott a décrit comme un chélicérate, c’est à dire un membre du groupe des limules, celui des araignées et des scorpions. La ressemblance est superficielle. »

Dessin de Sidneyia
DESCRIPTION : Dessin de Sidneyia

« Chez les chélicérates, la tête porte six paires d’appendices, mais il n’y en a qu’une chez Sidneyia, ces antennes. Bref, Sidneyia est unique en son genre. »

Photo d’Habelia
DESCRIPTION : Photo d’Habelia

« Voici Habelia, une créature étrange… »

Dessin d’Habelia
DESCRIPTION : Dessin d’Habelia

« … recouverte de tubercules. »

Photo de Leanchoilia
DESCRIPTION : Photo de Leanchoilia

« En fait d’élégance, la palme va à Leanchoilia, aujourd’hui disparu. »

Dessin de Leanchoilia
DESCRIPTION : Dessin de Leanchoilia

« Ici encore, nous retrouvons ces grands appendices, comme Whittington les appelle, avec leurs prolongements en forme de fouet. »

Photo d’Aysheaia
DESCRIPTION : Photo d’Aysheaia

« Voici Aysheaia… »

Dessin d’Aysheaia
DESCRIPTION : Dessin d’Aysheaia

« … qui fait probablement partie des onychophores, un groupe moderne représenté par un genre au nom charmant de Peripatus. Ce groupe méconnu serait un intermédiaire entre les annélides et les arthropodes, peut-être même, l’ancêtre des insectes. Aysheaia pourrait en réalité être apparenté à un des groupes d’arthropodes toujours présents. »

Desmond Collins tenant un fossile
DESCRIPTION : Desmond Collins tenant un fossile

« Voici maintenant une forme découverte par Des Collins qui, selon la tradition paléontologique, lui a d’abord donné un nom de terrain. »

Photo de Sanctacaris
DESCRIPTION : Photo de Sanctacaris

« Il l’a appelé « Santa Claws », puis Sanctacaris, ce qui veut dire à peu près la même chose. Est-il vraiment différent de ceux que je viens de vous montrer? »

Dessin de Sanctacaris
DESCRIPTION : Dessin de Sanctacaris

« Auriez-vous pensé qu’une telle créature aurait survécu? Que c’était un organisme supérieur qui aller durer? Pourtant, tout porte à croire que Sanctacarisest vraiment un chélicérate.

Comme il a six paires d’appendices au bon endroit sur la tête, cet animal pourrait au moins être apparenté à une des lignées encore existantes. Mais l’auriez-vous su? Qui l’aurait su? »

Photo d’Opabinia
DESCRIPTION : Photo d’Opabinia

« Voici Opabinia, qui, à mon avis, représente l’une des étapes décisives de l’histoire de la connaissance humaine. »

Dessin d’Opabinia
DESCRIPTION: Dessin d’Opabinia

« Walcott, qui le considérait comme un arthropode, une sorte de crevette, l’a classé automatiquement, comme à son habitude, dans les groupes d’organismes modernes. C’est la première créatureréinterprétée par Whittington qui permet de sortir du cadre conceptuel préétabli et d’apercevoir un monde nouveau. »

Dessin technique d’Opabinia
DESCRIPTION : Dessin technique d’Opabinia

« Whittington pensait à un arthropode quand il entrepris ses travaux sur Opabiniaau début des années 1970. À la différence de Walcott, il s’est rendu compte que ces créatures présentaient un certain caractère tridimensionnel, qu’elles n’étaient pas simplement des impressions laissées sur la roche… »

Photograph of Opabinia
DESCRIPTION: Photograph of Opabinia

« … et qu’il pourrait trouver des structures sous-jacentes par dissection. Il s’est dit qu’il pouvait résoudre l’énigme, qu’il allait disséquer le corps et trouver les appendices en dessous, et ainsi démontrer qu’il s’agissait d’un arthropode. Mais il n’a rien trouvé: il n’y a pas d’appendices. »

Dessin technique d’Opabinia
DESCRIPTION : Dessin technique d’Opabinia

« Sa reconstitution d’Opabiniaa révélé que ce n’était pas un arthropode, mais une créature bizarre ayant sa propre anatomie. La monographie sur Opabiniapubliée en 1975 représente selon moi une percée dans la réinterprétation des schistes de Burgess. »

Dessin d’Opabinia
DESCRIPTION : Dessin d’Opabinia

« Voici le dessin de Marianne représentant Opabinia, cette créature bizarre qui possède cinq yeux – comptez-les –, une trompe frontale qui ressemble à un tuyau d’aspirateur et qui se termine par un appareil de collecte de nourriture, une partie arrière ressemblant à un soufflet, puis une queue. Je ne sais pas ce que c’est, mais c’est étrange. »

Photo de Nectocaris
DESCRIPTION : Photo de Nectocaris

« Voici Nectocaris, une créature singulière qui a l’apparence d’un chordé vue de derrière et qui possède une nageoire caudale… »

Dessins de Nectocaris
DESCRIPTION : Dessins de Nectocaris

« … mais qui ressemble davantage à un octopode à l’avant. Qui sait? »

Photo de Dinomischus
DESCRIPTION : Photo de Dinomischus

« Dinomischusest un organisme tout aussi bizarre, en forme de tige… »

Dessin de Dinomischus
DESCRIPTION : Dessin de Dinomischus

« … qui n’a aucune affinité avec d’autres espèces. »

Photo d’Odontogriphu
DESCRIPTION : Photo d’Odontogriphu

« Voici maintenant Odontogriphus, c’est-à-dire l’« énigme dentée », nom qui lui convient parfaitement. »

Dessins d’Odontogriphus
DESCRIPTION : Dessins d’Odontogriphus

« C’est un animal au corps aplati, gélatineux et annelé dont la bouche est entourée d’une rangée de « dents » et bordée d’une paire de palpes sensoriels. »

Photo d’un fossile d’abord assimilé à une méduse
DESCRIPTION : Photo d’un fossile d’abord assimilé à une méduse

« Walcott a décrit trois genres distincts, qu’il a classés, selon son habitude, dans trois groupes classiques.
L’animal qu’il a appelé une méduse et baptisée Peytoia.. »

Photo d’un fossile d’abord assimilé à un concombre de mer
DESCRIPTION : Photo d’un fossile d’abord assimilé à un concombre de mer

« Celui qu’il a classé comme concombre de mer, qu’il a appelé Laggania. »

Photo d’un fossile d’abord assimilé à une crevette fossilisée
DESCRIPTION : Photo d’un fossile d’abord assimilé à une crevette fossilisée

« Et cette créature, dont le corps ressemble à celui d’un arthropode, qui avait déjà été décrite et baptisée Anomalocaris, c’est à dire « étrange crevette ». Je crois que vous avez deviné: »

Fossile complet d’Anomalocaris
DESCRIPTION : Fossile complet d’Anomalocaris

« ces trois créatures n’en forment qu’une, l’une des plus bizarres de la faune étrange de Burgess.

C’est aussi le plus gros organisme du Cambrien. Certains spécimens font presque un mètre de long.

La soi-disant méduse est en fait sa bouche. Contrairement aux mâchoires d’un vertébré, la bouche d’Anomalocaris est circulaire et agit comme un casse-noix.

Ce qu’on appelait Anomalocarisest en fait une paire d’appendices préhenseurs, tandis que le supposé concombre de mer constitue le corps de l’animal. »