Ces découvertes fournissent des preuves tangibles de la diversification massive des groupes de vertébrés des dizaines de millions d’années avant le début de ce que l’on appelle «l’ère des poissons», il y a environ 420 millions d’années.
L’ancien requin a été trouvé en Chine et est le plus ancien ancêtre à mâchoires de l’homme.
Les prédateurs au sommet de l’océan sont souvent représentés comme des requins vivants. Les paléontologues ont été en mesure de localiser les restes d’ancêtres anciens qui proviennent de l’ère paléozoïque, qui remonte à des centaines de millions d’années. Ces anciens “requins”, souvent appelés acanthodiens, étaient couverts d’épines. Contrairement aux requins modernes, ils ont développé une «armure» osseuse autour de leurs ailerons appariés.
Les scientifiques ont été choqués par l’âge d’une espèce d’acanthodien nouvellement découverte en Chine. La découverte est le plus ancien poisson à mâchoires incontesté et précède les premiers fossiles de corps acanthodiens d’environ 15 millions d’années.
Les découvertes des chercheurs ont été récemment publiées dans la revue La nature.
Reconstruction de la vie de Fanjingshania renovata. Crédit : Zhang Heming
Reconstruit à partir de milliers de minuscules fragments de squelette, Fanjingshanianommé d’après le célèbre site du patrimoine mondial de l’UNESCO Fanjingshan, est un poisson bizarre avec une “armure” osseuse externe et plusieurs paires d’épines de nageoires qui le distinguent des poissons à mâchoires vivants, des requins cartilagineux et des raies, et des raies et lobes osseux. poisson à nageoires.
Examen de Fanjingshania par une équipe de chercheurs de l’Académie chinoise des sciences, de l’Université normale de Qujing et du Université de Birmingham a révélé que l’espèce est anatomiquement proche des groupes de «requins» épineux éteints, connus collectivement sous le nom d’acanthodiens. Contrairement aux requins modernes, les acanthodiens ont des ossifications cutanées de la région des épaules qui se produisent primitivement chez les poissons à mâchoires.
Une reconstitution de Fanjingshania renovata dans l’océan Crédit : Fu Boyuan et Fu Baozhong
Les restes fossiles de Fanjingshania ont été découverts dans des échantillons de lits osseux de la formation de Rongxi dans le comté de Shiqian, province du Guizhou, en Chine.
Ces découvertes fournissent une preuve vérifiable que les principaux groupements de vertébrés ont commencé à se diversifier des dizaines de millions d’années avant le début, il y a 420 millions d’années, de ce que l’on appelle «l’âge des poissons».
Les scientifiques ont découvert des caractéristiques qui distinguent Fanjingshania de tous les autres vertébrés connus. Il a des épines pectorales, pré-pectorales et pré-pelviennes qui fusionnent en une seule unité avec des plaques de ceinture scapulaire cutanées. De plus, il a été constaté que les parties ventrale et latérale des plaques d’épaule s’étendent jusqu’au bord postérieur des épines des nageoires pectorales. L’espèce possède des écailles de tronc distinctives et les couronnes de ces écailles sont constituées d’une rangée d’éléments ressemblant à des dents (odontodes) ornés de crêtes nodulaires irrégulières. Étrangement, la croissance de la dentine est enregistrée dans les écailles mais pas dans d’autres parties du squelette dermique, telles que les épines des nageoires.
Une vision alternative de Fanjingshania renovata. Crédit : Zhang Heming
“C’est le plus ancien poisson à mâchoires dont l’anatomie est connue”, a déclaré le professeur Zhu Min de l’Institut de paléontologie et de paléoanthropologie des vertébrés (IVPP) du Académie chinoise des sciences. « Les nouvelles données nous ont permis de situer Fanjingshania dans l’arbre phylogénétique des premiers vertébrés et obtenir des informations indispensables sur les étapes évolutives menant à l’origine d’adaptations importantes des vertébrés telles que les mâchoires, les systèmes sensoriels et les appendices appariés.
Dès le début, il était clair pour les scientifiques que de Fanjingshania La ceinture scapulaire, avec son éventail d’épines de nageoires, est essentielle pour identifier la position de la nouvelle espèce dans l’arbre évolutif des premiers vertébrés. Ils ont découvert qu’un groupe d’acanthodiens, connu sous le nom de climatiids, possède la gamme complète d’épines d’épaule reconnue dans Fanjingshania. De plus, contrairement au développement normal de la plaque dermique, les ossifications pectorales des Fanjingshania et les climatiides sont fusionnés à des écailles de tronc modifiées. Ceci est considéré comme une spécialisation de la condition primitive des vertébrés à mâchoires où les plaques osseuses se développent à partir d’un seul centre d’ossification.
Fragment du squelette dermique pectoral (partie d’une colonne vertébrale pectorale fusionnée à la plaque de la ceinture scapulaire) de Fanjingshania renovata représenté en vue ventrale. Crédit : Andreev, et al
De manière inattendue, les ossements fossiles de Fanjingshania montrent des preuves d’une résorption et d’un remodelage étendus qui sont généralement associés au développement du squelette chez les poissons osseux, y compris les humains.
“Ce niveau de modification des tissus durs est sans précédent chez les chondrichtyens, un groupe qui comprend les poissons cartilagineux modernes et leurs ancêtres disparus”, a déclaré l’auteur principal, le Dr Plamen Andreev, chercheur à l’Université normale de Qujing. “Cela parle d’une plasticité développementale supérieure à ce que l’on comprend actuellement du squelette minéralisé au début de la diversification des poissons à mâchoires.”
Les caractéristiques de résorption de Fanjingshania sont plus apparents dans les écailles de tronc isolées qui montrent des signes de perte d’éléments de la couronne en forme de dent et d’élimination de l’os dermique de la base de l’écaille. Des coupes minces et des coupes de tomographie montrent que cette étape de résorption a été suivie par le dépôt d’éléments de couronne de remplacement. Étonnamment, les exemples les plus proches de ce remodelage squelettique se trouvent dans la dentition et les dents cutanées (denticules) de poissons osseux éteints et vivants. Dans Fanjingshania, cependant, la résorption n’a pas ciblé les dents ou les denticules individuels, comme cela s’est produit chez les poissons osseux, mais a plutôt supprimé une zone qui comprenait plusieurs denticules à écailles. Ce mécanisme de remplacement particulier ressemble plus à la réparation du squelette qu’à la substitution typique dent/denticule des vertébrés à mâchoires.
Le dépôt de fossiles de poissons de Chongqing est le seul Lagerstätte du Silurien ancien au monde qui préserve des poissons à mâchoires complètes, tête-bêche, offrant une chance inégalée de jeter un coup d’œil dans “l’aube des poissons” proliférante. Crédit : NICE Tech/ScienceApe
Une hypothèse phylogénétique pour Fanjingshania qui utilise une matrice numérique dérivée de caractères observables a confirmé l’hypothèse initiale des chercheurs selon laquelle l’espèce représente une branche évolutive précoce des chondrichtyens primitifs. Ces résultats ont de profondes implications pour notre compréhension de l’origine des poissons à mâchoires, car ils s’alignent sur les estimations d’horloge morphologique pour l’âge de l’ancêtre commun des poissons cartilagineux et osseux, le datant d’il y a environ 455 millions d’années, au cours d’une période connue sous le nom d’Ordovicien.
Ces résultats nous indiquent que l’absence de restes incontestés de poissons à mâchoires d’âge ordovicien pourrait s’expliquer par le sous-échantillonnage de séquences sédimentaires d’ancienneté comparable. Ils indiquent également un fort biais de préservation contre les dents, les mâchoires et les fossiles de vertébrés articulés dans les strates contemporaines de Fanjingshania.
“La nouvelle découverte remet en question les modèles existants d’évolution des vertébrés en condensant considérablement le délai d’émergence des poissons à mâchoires à partir de leurs plus proches ancêtres sans mâchoires. Cela aura un impact profond sur la façon dont nous évaluons les taux d’évolution des premiers vertébrés et la relation entre les changements morphologiques et moléculaires dans ces groupes », a déclaré le Dr Ivan J. Sansom du
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Référence : « Chondrichthyen épineux du Silurien inférieur du sud de la Chine » par Plamen S. Andreev, Ivan J. Sansom, Qiang Li, Wenjin Zhao, Jianhua Wang, Chun-Chieh Wang, Lijian Peng, Liantao Jia, Tuo Qiao et Min Zhu , 28 septembre 2022, La nature.
DOI : 10.1038/s41586-022-05233-8
