Le cycle de vie d'un nouveau fossile : Découvrez l'ancien cousin du ver de terre

Par Karma Nanglu

Vous êtes-vous déjà demandé comment on décrit un nouveau fossile ? Ou avez-vous ramassé un ver de terre un jour de pluie en vous demandant "d'où viennent des animaux comme ceux-là" ? Dans ce billet du ROMblog, je vais vous expliquer le processus de description d'une nouvelle espèce de fossile exceptionnellement bien conservée provenant des schistes de Burgess, vieux d'un demi-milliard d'années, et vous donner un aperçu de certains des outils et techniques que nous utilisons dans notre travail lorsque nous étudions des fossiles provenant de ce site célèbre. Ce "cycle de vie" de la découverte et de la description d'une nouvelle espèce fossile nous mènera des montagnes Rocheuses de la Colombie-Britannique à une vitrine spéciale du Musée royal de l'Ontario où vous pourrez admirer cette nouvelle espèce.

Je m'appelle Karma Nanglu et je suis candidate au doctorat à l'Université de Toronto et au Musée royal de l'Ontario. Avec mon directeur de thèse, le Dr Jean-Bernard Caron, conservateur principal de paléontologie des invertébrés, nous avons décrit une nouvelle espèce d'ancien ver marin provenant des schistes de Burgess, vieux d'un demi-milliard d'années, dans les Rocheuses canadiennes, qui a fait l'objet d'une publication et d'une couverture dans la revue Current Biology. Bien qu'il s'agisse d'un animal océanique, cette nouvelle espèce fossile est un cousin ancien des vers de terre que vous pouvez trouver dans votre jardin. Ce ver possède une anatomie unique qui raconte l'évolution de la tête de ces animaux (pour en savoir plus sur l'importance de cette nouvelle étude , cliquez ici ).

Notre nouvelle espèce fossile a été découverte dans le site fossilifère de Marble Canyon, situé dans le parc national de Kootenay, en Colombie-Britannique. Il a été découvert en 2012 par une équipe de recherche du ROM dirigée par le Dr. Caron, et fait partie du célèbre site des schistes de Burgess dans les Rocheuses canadiennes. Les fossiles des schistes de Burgess documentent de manière critique un phénomène appelé l'explosion cambrienne, la première preuve indiscutable de la présence de la plupart des groupes d'animaux modernes dans les archives fossiles. En 2014 et 2016, M. Caron a dirigé deux autres expéditions de recherche ROM au Marble Canyon, totalisant environ trois mois de travail sur le terrain, auxquelles j'ai eu la chance de participer.

Au total, nous avons recueilli plus de 20 000 observations d'animaux fossiles au Marble Canyon, dont plus de 500 sont les nouvelles espèces décrites aujourd'hui. Ce nouveau ver est une découverte particulièrement importante, car les vers fossiles sont beaucoup moins courants que les animaux dotés de parties dures comme des os (vertébrés tels que les dinosaures), des exosquelettes (arthropodes tels que les insectes et les crustacés) ou des coquilles (mollusques tels que les escargots). Il en résulte que l'histoire de l'évolution de nombreux groupes d'animaux à corps mou n'est pas très bien documentée en raison du manque d'informations sur leur apparence à l'origine et sur leur évolution au cours des temps géologiques. L'abondance stupéfiante de ce nouveau ver et d'autres fossiles à corps mou au Marble Canyon souligne la nature exceptionnelle des schistes de Burgess. Ma thèse de doctorat porte sur l'analyse de l'ensemble de ces observations, y compris la nouvelle espèce que nous avons décrite, afin de nous donner une idée de la façon dont la communauté d'animaux qui vivait à Marble Canyon il y a 508 millions d'années aurait pu vivre.

La photo ci-dessous représente l'"holotype" de l'animal nouvellement décrit, Kootenayscolex barbarensis, ce qui signifie qu'il s'agit du spécimen choisi pour être l'exemplaire auquel les autres spécimens sont comparés afin de déterminer s'il s'agit de la même espèce. Les caractéristiques finement préservées du spécimen le rendent non seulement beau, mais aussi immédiatement reconnaissable par les chercheurs comme appartenant à un groupe d'animaux appelés annélides ou "vers annelés".

Les annélides modernes comprennent les vers de terre et les sangsues bien connus, ainsi qu'une variété de vers marins appelés polychètes que vous connaissez peut-être moins, mais qui sont des composants essentiels de nombreux écosystèmes océaniques. Les polychètes sont de toutes les formes et de toutes les tailles, et on les trouve dans presque tous les milieux aquatiques marins : des plages tropicales à l'Arctique, des cheminées hydrothermales à la haute mer. Le Kootenayscolex était l'un des premiers représentants de ce groupe, rampant sur le fond marin il y a 508 millions d'années.

Donner un nom à une nouvelle espèce est un élément essentiel du processus scientifique, et c'est souvent l'un des plus amusants. Dans le cas présent, nous avons choisi la première partie du nom pour donner des informations sur l'endroit où l'animal a été trouvé (parc national de Kootenay) ainsi que sur le type d'animal dont il s'agit (scolex - mot grec signifiant "ver"). La deuxième partie du nom a été choisie en l'honneur de Barbara Polk Milstein, qui soutient depuis longtemps la recherche sur les schistes de Burgess, notamment nos travaux sur le terrain à Marble Canyon.

À l'époque des schistes de Burgess, les animaux étaient généralement beaucoup plus petits, et le Kootenayscolex ne fait pas exception à la règle, puisqu'il mesure généralement environ 2,5 cm de long. Il est difficile de visualiser des animaux aussi minuscules, c'est pourquoi les scientifiques utilisent divers outils pour y parvenir. La première étape pour obtenir une image plus claire de l'animal consiste à préparer le fossile. Il est rare que les fossiles soient révélés en parfait état d'exposition lorsque la roche qui les entoure est fendue. Pour les fossiles des schistes de Burgess, la préparation consiste à enlever les parties de la roche environnante qui recouvrent le fossile lui-même. Pour ce faire, on utilise un petit outil de micro-gravure semblable à une fraise de dentiste. Les fossiles sont ensuite étudiés au microscope dans différentes conditions d'éclairage afin de voir les différents détails de l'anatomie de l'animal. D'autres techniques d'imagerie plus avancées peuvent également être utilisées. Par exemple, une technique appelée cartographie élémentaire a été utilisée pour voir quels éléments ont été préservés le long du fossile. Cela peut nous donner une idée des processus de fossilisation de différents types de tissus.

Ce processus est illustré dans l'image ci-dessous : la première image montre en rouge les parties de la roche qui recouvraient le fossile et qu'il a fallu casser, la deuxième montre l'aspect de l'animal au microscope (le fossile entier ne mesure que 1,5 cm de long) et la dernière montre les résultats de la cartographie élémentaire, avec en vert les éléments qui nous intéressent pour notre recherche.

Une fois la morphologie de la nouvelle espèce bien comprise, les paléontologues collaborent souvent avec des artistes pour redonner vie à des animaux disparus depuis longtemps. Pour ce projet, nous avons travaillé avec la paléoartiste Danielle Dufault du ROM sur deux éléments distincts. Le premier consistait en une série de dessins techniques et schématiques de l'anatomie du Kootenayscolex. Notre description a nécessité l'observation de centaines de spécimens sous des angles, des qualités de conservation et des niveaux d'exhaustivité variés. Bien que cela nous permette d'avoir une compréhension globale du fossile, il peut être difficile de présenter un résumé de ces informations de manière précise et succincte. Les dessins techniques nous aident considérablement dans cet effort, en attirant l'attention sur les zones d'intérêt tout en nous permettant de visualiser succinctement l'anatomie de l'animal.

Le deuxième volet consistait à produire une reconstitution de l'animal, qui est essentiellement une interprétation artistique de ce à quoi l'animal aurait ressemblé vivant. Dans le cas présent, le Kootenayscolex a été ramené à la vie sous la forme d'un ver rampant avec ses différents appendices sensoriels pointés vers l'avant pour se diriger (il semble que ces vers n'aient pas encore développé d'yeux). Les soies les plus proches du sol servaient à propulser l'animal vers l'avant, tandis que celles situées sur son dos servaient à le défendre contre les prédateurs. La couleur et la texture de la cuticule (la couche extérieure protectrice du ver) sont inspirées des polychètes modernes tels que les vers à chiffon.

Le résultat final de ces nombreuses heures de travail est la rédaction des détails de vos découvertes. Il peut s'agir de rapports très techniques destinés à être lus par d'autres spécialistes de la communauté scientifique (dans le cas présent, Current Biology ), mais aussi d'articles destinés au grand public, comme ce billet de blog et notre communiqué de presse ROM, ainsi que d'entretiens avec des organes d'information (voir la liste actualisée des articles parus dans la presse ci-dessous). Enfin, le nouvel animal est prêt pour son moment sous les feux de la rampe, en l'occurrence en étant placé dans une exposition de recherche tournante dans la galerie d'avant-première du ROM Dawn of Life, que vous trouverez au niveau 3. Cette galerie est un aperçu de l'exposition prévue sur l'origine de la vie jusqu'aux premiers dinosaures.

Communiqué de presse ROM : L'origine de la tête chez les annélides : un coup de pied dans une vieille boîte de vers

L'article de recherche a été publié dans la revue Current Biology, A New Burgess Shale Polychaete and the Origin of the Annelid Head Revisited (Un nouveau polychète des schistes de Burgess et l'origine de la tête des annélides revisitée). DOI #10.1016/j.cub.2017.12.019

Site web : Les schistes de Burgess, Musée virtuel du Canada, par le Musée royal de l'Ontario et Parcs Canada.

Projets du Musée royal de l'Ontario sur les schistes de Burgess

Exposition en avant-première de la galerie Dawn of Life du Musée royal de l'Ontario