Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’Université de Chicago a examiné comment les bivalves – le groupe qui comprend les palourdes, les moules, les pétoncles et les huîtres – ont évolué parmi beaucoup d’autres au cours de la période d’évolution rapide connue sous le nom d’explosion cambrienne. L’équipe a constaté que bien que de nombreuses autres lignées soient entrées en action et aient rapidement évolué vers une grande variété de formes et de fonctions, les bivalves étaient à la traîne, peut-être parce qu’ils mettaient trop de temps à développer une adaptation particulière dont ils avaient besoin pour s’épanouir.

L’étude a des implications sur la façon dont nous comprenons l’évolution et l’impact des extinctions, ont déclaré les scientifiques.

Shell et hautes eaux

Il y a un peu plus de 500 millions d’années, la diversité de la vie sur Terre a soudainement explosé. Connu sous le nom d’explosion cambrienne, cet épisode dramatique a vu l’émergence de nombreuses formes de vie qui persistent aujourd’hui.

Parmi ceux-ci se trouvaient les bivalves – des organismes à double coquille dure qui vivent sur le fond marin. Un groupe de chercheurs a décidé de cataloguer l’ascension des bivalves pour voir comment ils s’en sortaient dans une mer presque vide avec une toute nouvelle conception de corps.

L’équipe de recherche, comprenant Stewart Edie (PhD’18) du Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian, Katie Collins du Musée d’histoire naturelle du Royaume-Uni et Sharon Zhou, étudiante de quatrième année à UChicago, a parcouru les archives fossiles et minutieusement a examiné chaque espèce fossile connue pour obtenir une image de la façon dont les bivalves ont développé de nouvelles formes et modes de vie, comme s’enfouir dans les sédiments du fond marin plutôt que de s’attacher aux roches. « Par exemple, vous pouvez regarder la forme de la coquille et dire si elle est susceptible de creuser dans les sédiments du fond marin, car elle devient longue et fine pour s’enfouir », a expliqué Zhou.

Ils ont reconstitué une image complète de l’évolution des bivalves – et ont été surpris.

« Vous pourriez penser qu’ils profiteraient immédiatement de cette nouvelle conception du corps et passeraient à la gloire et à la fortune biologique », a déclaré David Jablonski, professeur de service émérite William R. Kenan Jr. en sciences géophysiques à UChicago et auteur co-correspondant sur le papier. « Mais ils ne l’ont pas fait. »

Au lieu de cela, les bivalves se sont ramifiés lentement par rapport aux autres groupes qui ont pris naissance à l’époque. « C’est assez incroyable qu’ils aient réussi », a déclaré Jablonski. « Même après qu’ils se soient ressaisis et aient commencé à se diversifier il y a environ 40 millions d’années, ils n’ont jamais montré une véritable explosion d’espèces ou d’écologies. »

Une chose qu’ils voulaient vérifier était de savoir s’il pouvait s’agir d’une fausse impression causée par une lacune dans les archives fossiles. Collins a expliqué que les fossiles de cette époque sont difficiles à trouver en premier lieu – de nombreuses roches ont depuis été métamorphisées en d’autres types de roches – et également difficiles à identifier où ils existent.

Cependant, Edie et Zhou ont effectué une série de tests et de simulations informatiques et ont constaté qu’il était peu probable que cela ait affecté les résultats : « Nous aurions besoin d’une simulation vraiment extrême pour changer le motif que nous voyons dans les roches », a déclaré Edie. « Il est beaucoup plus probable que ce démarrage lent soit la véritable histoire. »

On ne sait pas pourquoi les bivalves ont pris du retard, mais il est possible qu’ils n’aient pas encore développé un organe clé qui leur a permis de décoller : une branchie élargie pour filtrer le plancton de l’eau, comme le font tant de bivalves aujourd’hui. Au moment où ils ont proposé cette adaptation, le fond marin était beaucoup plus encombré. « Si vous vous présentez tôt sur la piste de danse, vous pouvez faire ce que vous voulez, mais si vous vous présentez tard, cela limite la gamme de mouvements », a déclaré Jablonski.

Mais les bivalves survivent et même prospèrent aujourd’hui, malgré leur retard. « Cela nous dit qu’il y a plus d’une voie vers le succès, même lorsque vous commencez au tout début de la vie multicellulaire », a déclaré Jablonski.

Les scientifiques sont particulièrement intéressés par le catalogage de ces récits d’évolution, car ils peuvent suggérer comment la vie s’adapte et rayonne à la suite de perturbations ou d’extinctions majeures. Les chercheurs prévoient d’examiner la réponse des bivalves aux extinctions au fil du temps et de voir si des schémas similaires émergent.

« Pour toutes sortes de raisons, nous voulons comprendre ce que signifie repeupler après une extinction – par exemple, ce qui pourrait arriver à la suite de l’extinction majeure que nous subissons en ce moment », a déclaré Jablonski.

L’étude a également été une expérience d’apprentissage pour Zhou, qui est étudiant de premier cycle à l’Université de Chicago.

Zhou avait l’intention de se spécialiser en mathématiques, mais elle est devenue accro à la biologie évolutive après avoir suivi un cours pour répondre aux exigences de base d’UChicago en sciences. Elle a passé plusieurs années à travailler dans le laboratoire de Jablonski et envisage maintenant de suivre des études supérieures dans le domaine.

« Comment se passe la vie sur terre – pour moi, c’est l’un des plus grands mystères que nous puissions essayer de résoudre », a déclaré Zhou.

Nicholas Crouch, chercheur postdoctoral à UChicago, était également co-auteur de l’article.