Waptia fieldensis, Cambrien moyen des Schistes de Burgess, Colombie Britannique, Canada (env. 508 millions d’années)- Reconstitutions artistique Ⓒ Marianne Collins

Waptia (c’est son nom) est à l’origine du groupe des crustacés et des insectes.

C’est la première fois que l’on reconstitue avec autant de précision l’anatomie et le fonctionnement d’un animal vieux de 500 millions d’années (époque des débuts de la vie animale). La belle Waptia, crevette fossile star des schistes du Burgess, vient de livrer de nouveaux secrets.

Les schistes de Burgess
Ce site paléontologique a été découvert en 1909 dans ce qui est aujourd’hui le Parc national Yoho, en Colombie-Britannique (Canada). Il s’agit d’un gisement de schiste, une roche se présentant comme un empilement de plaques fines qui lui donne un aspect “feuilleté” (l’ardoise est un schiste). Le géologue Charles Doolittle Walcott a mis à jour par hasard ce fantastique gisements de fossiles : près de 65 000 individus pour 120 espèces, toutes des espèces marines. Les fossiles sont vieux d’environ 505 millions d’années et ont provoqué un séisme dans le monde de la paléontologie. Leur incroyable diversité, leurs formes jamais vues, leur biotope marin inconnu jusque là et incompréhensible dans cet environnement montagneux, n’ont été correctement analysés que des dizaines d’années plus tard.

La découverte des schistes du Burgess est à l’origine du concept d’explosion cambrienne : l’apparition soudaine (géologiquement parlant…) de la diversité animale à l’époque du Cambrien, entre – 542 et -530 millions d’années. Les schistes du Burgess sont en partie inscrits au patrimoine mondial de l’UNESCO. Il n’existe dans le monde qu’un seule site aussi important : les schistes de Maotianshan, en Chine.

  • Un fossile clé dans l’histoire de l’évolution

Waptia est un petit animal de quelques centimètres de long que l’on pourrait confondre avec une crevette. Jean Vannier, paléontologue au Laboratoire de Géologie de Lyon Terre, Planète, Environnement, et ses collègues canadiens ont étudié pas moins de 1800 spécimens conservés dans les collections paléontologiques du Royal Ontario Museum de Toronto et du Musée National d’Histoire Naturelle de Washington DC.

Ils révèlent l’importance de ce fossile dans la longue histoire évolutive des animaux articulés, les arthropodes. Waptia a pu être reconstituée intégralement avec une précision stupéfiante grâce à cette collaboration entre le laboratoire lyonnais, le Royal Ontario Museum, la Memorial University of Newfoundland et l’Université de Toronto.

  • L’origine très ancienne du groupe le plus diversifié dans la nature actuelle

L’animal possédait des yeux composés, des antennes à fonction sensorielle et des mandibules étonnamment semblables à celles des arthropodes actuels, constituées d’une partie masticatrice et d’un palpe soyeux.

Ces appendices masticateurs sont d’une importance capitale pour les zoologistes car ils caractérisent le groupe le plus diversifié de la nature actuelle, celui des mandibulates qui renferme des centaines de milliers d’espèces d’insectes, de crustacés et de mille-pattes. Waptia nous apporte donc des informations nouvelles sur l’origine très ancienne (cambrienne) de ce groupe animal majeur.

La faune du Cambrien
Les animaux qui constituent la faune du Cambrien (à partir de – 542 millions d’années) sont les premiers animaux de l’Histoire. Étudier ce bestiaire formidable est donc une des clés de la compréhension des origines de la biodiversité. Les poissons ou invertébrés du Cambrien paraissent loufoques mais ils ont beaucoup de points communs avec leurs lointains descendants (dont nous faisons partie), à commencer par leur structure morphologique (body plan).
  • Un système neuronal déjà très sophistiqué

Autre découverte plus déroutante : l’absence, chez Waptia, d’une seconde paire d’antennes comme chez les insectes et les myriapodes (mille-pattes).

On pensait jusqu’à présent que la perte de ces antennes était liée à l’adaptation des arthropodes au milieu terrestre. Waptia nous montre qu’elle s’est produite également en milieu marin, beaucoup plus tôt dans l’histoire évolutive des arthropodes.

Pour se nourrir, Waptia utilisait également une série d’appendices armés d’extensions épineuses. De petites proies étaient ainsi capturées ventralement puis démantelées avant d’être ingérées. La partie postérieure de l’animal possédait une série d’appendices frangés d’innombrables lamelles, utilisés à la fois pour la respiration à la manière de branchies, et pour la nage. Son abdomen articulé terminé par un éventail caudal lui assurait une grande flexibilité corporelle.

Plus surprenant encore, on retrouve chez quelques spécimens, les traces d’un cerveau et de nerfs tout à fait comparables à ceux des crustacés actuels.  Ce qui laisse supposer que Waptia possédait un système neuronal déjà très sophistiqué lui permettant de traiter les signaux sensoriels et de coordonner ses activités motrices.

  • Waptia, l’arrière-grand-mère des crustacés et insectes

 

Arbre simplifié montrant les liens de parentés de Waptia (Mandibulate, Pancrustacé)

Une analyse cladistique portant sur plus de 200 caractères morphologiques permis de préciser les liens de parenté de Waptia avec les autres arthropodes. L’arbre obtenu confirme que Waptia et d’autres formes apparentées sont bien des mandibulates primitifs proches des crustacés et des insectes.

 

 

 

Les premiers spécimens de Waptia ont été découverts par Charles Walcott le 30 août 1909 comme l’indique son carnet de terrain où figure le premier croquis de cet arthropode. Très impressionné par la beauté de cette crevette fossile ce géologue américain note qu’il s’agit de l’un des plus élégants crustacés des Schistes de Burgess. Décrite de façon très succincte en 1912, Waptia fieldensis tombera curieusement dans l’oubli et personne jusqu’à aujourd’hui ne tentera de l’explorer en détails.

Charles Walcott au Burgess – photomontage Ⓒ Jean Vannier

Charles Walcott passait chaque année les deux mois d’été sur le terrain avec toute sa famille, dans une grande tente assez confortable.

Et ils avaient du mérite : le site est dans les montagnes, il faut plusieurs heures pour y arriver via un sentier assez raide. Walcott utilisait des mulets pour transporter le matériel. Juillet-août est la seule période de l’année où le temps est beau dans cette région des Montagnes Rocheuses… et il y a beaucoup d’ours ! On utilise de nos jours des clôtures électriques autour des campements.

Waptia tient son  nom du Mont Waptia, le plus haut sommet de cette région. Walcott a dès 1909 pensé que Waptia était un crustacé primitif… il avait finalement raison !

 

 

Références:

Waptia fieldensis Walcott, a mandibulate arthropod from the middle Cambrian Burgess Shale, Jean Vannier, Cédric Aria, Rod S. Taylor, Jean-Bernard Caron, R. Soc. open sci. 2018 5 172206; DOI: 10.1098/rsos.172206. Published 20 June 2018

Article réalisé avec


Cléo Schweyer

Un article de : , Laborantine en chef,
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