Comment les poissons ont évolué pour marcher et sont devenus des humains

Quand on pense à l’évolution humaine, on imagine très probablement des chimpanzés explorant des forêts anciennes ou des premiers humains peignant des mammouths laineux sur les parois des grottes. Mais les humains, ainsi que les ours, les lézards, les colibris et les Tyrannosaure rex, nous sommes en fait des poissons à nageoires lobes.

Cela peut sembler étrange, mais la preuve est dans notre gènesnotre anatomie et dans le fossiles. Nous appartenons à un groupe d’animaux appelés sarcoptériges terrestres, mais les énormes changements évolutifs ont assombri notre apparence.

Nous pensons que les poissons sont des nageurs experts, mais en réalité ils ont développé la capacité de “marcher” au moins cinq fois. certaines espèces se tirer vers l’avant utilisant des nageoires avant bien développées, tandis que d’autres “marchent” sur le fond de l’océan.

Notre ancêtre sarcoptérygien a développé des poumons et d’autres mécanismes de respiration aérienne, des membres osseux et une colonne vertébrale plus solide avant de s’aventurer sur la terre ferme. Ces adaptations étaient non seulement utiles dans les milieux aquatiques, mais permettaient aussi à nos ancêtres d’explorer la terre ferme : ce sont des « pré-adaptations » à la vie terrestre.

Le passage de l’eau à la terre a été l’un des événements les plus significatifs de l’évolution des vertébrés. Cela a peut-être commencé comme un moyen d’échapper aux prédateurs, mais le paysage que nos ancêtres ont découvert était déjà riche en plantes comme les mousses, les prêles et les fougères, ainsi que les arthropodes (mille-pattes) qui avait colonisé la terre des millions d’années auparavant.

Nous ne sommes pas seuls

La marche a évolué chez les poissons plusieurs fois indépendamment, ce qui en fait un exemple de convergence évolutive (traits similaires évoluant indépendamment, comme les ailes des chauves-souris et des oiseaux). Cependant, l’évolution de la démarche chez les poissons est rare. Il existe plus de 30 000 espèces de poissons telles que nous les connaissons aujourd’hui (pas au sens de l’évolution), dont seule une poignée peut “marcher”.

Les sarcoptérygiens diffèrent des autres types de poissons de plusieurs manières importantes. Par exemple, nos nageoires (membres) ont supports osseux et lobes musculaires qui nous permettent de nous déplacer sur terre.

On pense que cette adaptation a été cruciale pour l’évolution des tétrapodes (amphibiens, mammifères, reptiles et oiseaux) lors de notre transition de l’eau à la terre au Dévonien supérieur, il y a environ 375 millions d’années. De nombreux gènes impliqués dans la formation des membres et des doigts chez les tétrapodes se retrouvent également dans les sarcoptérygiens aquatiques tels que les dipneustes (dipnoï), indiquant que ces traits ont évolué chez notre ancien ancêtre commun.

On ne sait pas à quelle espèce appartenait cet ancêtre, mais probablement ressemblait au cœlacanthequi possède de riches archives fossiles et est un “fossile vivant” qui habite aujourd’hui l’ouest de l’océan Indien et l’Indonésie.

Les poissons sarcoptérygiens marcheurs ont disparu, comme Tiktaalikou ont tellement évolué qu’on ne les reconnaît plus comme des poissons (tétrapodes).

Un exemple de poisson vivant qui marche est le mudskipper (de la famille Oxudercidae). Ces poissons vivent dans les mangroves et les marais salants et utilisent leurs nageoires pectorales pour marcher sur terre. Ces nageoires les aident à échapper aux prédateurs aquatiques, à chercher de la nourriture (ils consomment de la matière organique dans la boue) et même à interagir sur terre à la recherche d’un partenaire.

Un autre exemple est le poisson-chat marchant (Clarias batrachus), qui utilise ses nageoires pectorales pour se déplacer sur terre, l’aidant à échapper aux étangs asséchés et à trouver de nouveaux habitats.

Comment les gènes liés à la démarche ont-ils évolué pour la première fois ?

La petite ligne (Leucoraja erinacea) est un poisson cartilagineux apparenté aux raies et aux requins (par opposition aux poissons osseux, dont les sarcoptérygiens). C’est un autre poisson qui “marche” sous l’eau avec des nageoires comme pattes, imitant les mouvements des animaux terrestres.

La petite raie est d’un grand intérêt pour les scientifiques qui étudient l’évolution de la locomotion car elle a évolué en marchant avec des nageoires indépendamment des sarcoptérygiens. Cependant, jusqu’à présent, la génétique sous-jacente à la démarche du petit patin était difficile à étudier en raison d’un manque de données de qualité.

Cela a changé récemment, lorsque des chercheurs de Séoul et de New York ils ont utilisé une technologie de pointe pour construire un assemblage de haute qualité du petit génome de patin. Les scientifiques ont découvert qu’il n’utilise que 10 muscles pour marcher avec ses nageoires, tandis que les tétrapodes utilisent généralement 50 muscles pour bouger leurs membres.

Une grande question sur l’évolution des vertébrés est : quels gènes sont importants pour développer les muscles qui nous permettent de marcher ? Pour le savoir, l’équipe a examiné quels gènes étaient actifs dans les nerfs qui contrôlent les muscles des membres (nerfs moteurs) chez une souris, un poulet et une petite raie.

Ils ont découvert des modèles similaires d’expression des gènes dans les nerfs moteurs qui aident ces muscles à fonctionner. Ainsi, les poissons marcheurs ont peut-être suivi plusieurs voies évolutives différentes, mais cette étude récente suggère un mécanisme génétique commun.

Les humains ont évolué pour devenir les meilleurs marcheurs

À la fin du Trias, il y a environ 201 millions d’années, les dinosaures et les mammifères avaient développé d’excellentes capacités de course. Les humains ont perfectionné ces facultés locomotrices, développer de nombreuses adaptations qui font de nous l’une des espèces de course les plus efficaces et capables de la planète.

Ces logements comprennent un tendon d’Achilles sous la forme d’un ressort qui permet de stocker l’énergie, d’une foulée longue et d’un centre de gravité équilibré, et de la transpiration pour se rafraîchir. Ces adaptations nous permettent de parcourir de longues distances avec une grande endurance, mais à basse vitesse.

Nos ancêtres utilisaient courir pour chasser, pour échapper aux prédateurs et chercher de la nourriture. Il a façonné notre anatomie, notre physiologie et notre culture. ET de nombreuses études montrent que marcher et courir sont essentiels à notre bien-être et à notre santé physique.

Il y a eu un long chemin depuis l’origine de la démarche de nos ancêtres ressemblant à des poissons qui ont d’abord colonisé la terre. Mais la marche et la course restent une partie fondamentale de nos vies et de notre succès évolutif.