Une équipe internationale dirigée par des scientifiques de Harvard et de l’Université de Toronto a identifié un fossile exceptionnel datant d’il y a 289 millions d’années qui permet de comprendre l’un des processus évolutifs les plus importants : la respiration chez les vertébrés terrestres. L’étude, publiée dans Nature, décrit le plus ancien enregistrement connu d’un système respiratoire basé sur le mouvement du thorax, clé de la vie hors de l’eau.
Cette découverte s’inscrit dans le contexte de la transition évolutive qui a débuté il y a environ 400 millions d’années, lorsque les premiers animaux ont commencé à quitter le milieu aquatique. Selon le paléontologue Robert Reisz, le mécanisme respiratoire identifié dans cette reste « représente la condition ancestrale » de l’inhalation moderne chez certains êtres vivants, comme les reptiles.
L’analyse a permis de reconstruire pour la première fois le système respiratoire complet d’un amniote primitif. Photo de : Nature
Quel est le fossile clé pour comprendre l’évolution de la respiration ?
Le spécimen correspond à Captorhinus agouti, un petit reptile de la période permienne ayant une apparence semblable à celle d’un lézard. Cette espèce fait partie des premiers amniotes, un groupe qui comprend des reptiles, des oiseaux et des mammifères, ainsi que leurs ancêtres communs, et qui a joué un rôle clé dans la colonisation terrestre.
Le fossile a été découvert dans un système de grottes en Oklahoma, aux États-Unis, où des conditions géologiques particulières, telles que la présence d’hydrocarbures, de sédiments appauvris en oxygène et d’eau minéralisée, ont favorisé une préservation tridimensionnelle exceptionnelle. Ces caractéristiques ont permis au corps d’être pratiquement « momifié », préservant les structures qui sont normalement perdues dans les archives.
L’étude a révélé la présence de protéines originales dans les tissus fossiles. Photo de : Nature
Contrairement à d’autres vestiges antiques, ce spécimen conserve non seulement des os, mais également des restes de cartilage et de protéines calcifiés. Les scientifiques ont utilisé la tomodensitométrie neutronique pour l’analyser sans l’endommager, révélant ainsi les moindres détails de son anatomie. « Il y avait une enveloppe cutanée autour du torse », a déclaré Ethan Mooney, décrivant la découverte.
Comment le fossile est-il devenu un élément clé de la respiration ?
L’analyse a permis de reconstruire pour la première fois le système respiratoire complet d’un amniote primitif. Les chercheurs ont identifié des structures telles que le sternum cartilagineux et des côtes spécialisées, démontrant l’utilisation de ce qu’on appelle la respiration costale : un mécanisme dans lequel les muscles intercostaux se dilatent et contractent la cage thoracique pour ventiler les poumons.
Contrairement à d’autres fossiles anciens, ce spécimen conserve bien plus que de simples os. Photo de : Nature
Ce système représentait une innovation évolutive décisive par rapport à l’inhalation des amphibiens, qui dépend en grande partie du pompage cutané ou buccal. La ventilation thoracique a permis une plus grande efficacité des échanges gazeux et a facilité un mode de vie plus actif.
De plus, l’étude a révélé la présence de protéines originales dans les tissus, une découverte sans précédent pour les fossiles du Paléozoïque. Les molécules sont presque 100 millions d’années plus anciennes que celles enregistrées précédemment et repoussent les limites connues de la conservation biologique.