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Un fossile vieux de 525 millions d'années défie l'explication des manuels sur l'évolution du cerveau

Les fossiles d’une minuscule créature marine décédée il y a moreover d’un demi-milliard d’années pourraient obliger un manuel scientifique à réécrire l’évolution du cerveau.

Une étude publiée dans Science – dirigée par Nicholas Strausfeld, professeur Regents au département de neurosciences de l’Université de l’Arizona, et Frank Hirth, lecteur de neurosciences évolutives au King’s College de Londres – fournit la première description détaillée de Cardiodictyon cattenulum, un ver animal préservé dans les rochers de la province du Yunnan, dans le sud de la Chine. Mesurant à peine un demi-pouce (moins de 1,5 centimètre) de very long et initialement découvert en 1984, le fossile cachait jusqu’à présent un key critical : un système nerveux délicatement préservé, comprenant un cerveau.

“À notre connaissance, il s’agit du plus ancien cerveau fossilisé que nous connaissions à ce jour”, a déclaré Strausfeld.

qui étaient abondants au début d’une période connue sous le nom de Cambrien., les euarthropodes – en grec, “vrai pied articulé”. Les moreover proches parents vivants actuels des lobopodes sont les vers de velours qui vivent principalement en Australie, en Nouvelle-Zélande et en Amérique du Sud.

Un débat qui remonte aux années 1800

Cela contraste fortement avec sa tête et son cerveau, qui manquent tous deux de toute preuve de segmentation.

“Cette anatomie était complètement inattendue motor vehicle les têtes et les cerveaux des arthropodes modernes, et certains de leurs ancêtres fossilisés, sont depuis in addition de cent ans considérés comme segmentés”, a déclaré Strausfeld.

Selon les auteurs, la découverte résout un débat long et houleux sur l’origine et la composition de la tête chez les arthropodes, le groupe le moreover riche en espèces au monde dans le règne animal. Les arthropodes comprennent les insectes, les crustacés, les araignées et autres arachnides, ainsi que d’autres lignées telles que les mille-pattes et les mille-pattes.

“À partir des années 1880., a déclaré Hirth. “C’est ainsi que le champ est arrivé à supposer que la tête est une extension antérieure d’un tronc segmenté.”

“Mais Cardiodictyon montre que la tête primitive n’était pas segmentée, pas moreover que son cerveau, ce qui suggère que le cerveau et le système nerveux du tronc ont probablement évolué séparément”, a déclaré Strausfeld.

Les cerveaux se fossilisent

Cardiodictyon faisait partie de la faune de Chengjiang, un célèbre gisement de fossiles de la province du Yunnan découvert par le paléontologue Xianguang Hou. Les corps mous et délicats des lobopodes se sont bien conservés dans les archives fossiles, mais à portion Cardiodictyon, aucun n’a été examiné pour leur tête et leur cerveau, peut-être parce que les lobopodes sont généralement petits. Les events les plus importantes de Cardiodictyon étaient une série de buildings triangulaires en forme de selle qui définissaient chaque phase et servaient de factors d’attache pour les paires de jambes. Ceux-ci avaient été trouvés dans des roches encore moreover anciennes datant de l’avènement du Cambrien.

“Cela nous dit que les lobopodes blindés pourraient avoir été les premiers arthropodes”, a déclaré Strausfeld, précédant même les trilobites.

“Jusqu’à très récemment, la compréhension commune était que” les cerveaux ne se fossilisent pas “”, a déclaré Hirth. “Donc, vous ne vous attendriez pas à trouver un fossile avec un cerveau préservé en leading lieu. Et, deuxièmement, cet animal est si petit que vous n’oseriez même pas le regarder dans l’espoir de trouver un cerveau.”

Cependant, les travaux des 10 dernières années, en grande partie réalisés par Strausfeld, ont identifié plusieurs cas de cerveaux préservés chez une variété d’arthropodes fossilisés.

Dans leur nouvelle étude, les auteurs ont non seulement identifié le cerveau de Cardiodictyon, mais l’ont également comparé à ceux de fossiles connus et d’arthropodes vivants, notamment des araignées et des mille-pattes. En combinant des études anatomiques détaillées des fossiles de lobopodes avec des analyses des modèles d’expression génique chez leurs descendants vivants, ils concluent qu’un modèle commun d’organisation cérébrale a été maintenu du Cambrien jusqu’à aujourd’hui.

“En comparant les modèles d’expression génique connus chez les espèces vivantes”, a déclaré Hirth, “nous avons identifié une signature commune de tous les cerveaux et comment ils se forment.”

Dans Cardiodictyon.

“Nous avons réalisé que chaque domaine cérébral et ses caractéristiques correspondantes sont spécifiés par les mêmes gènes combinés, quelle que soit l’espèce que nous avons examinée”, a ajouté Hirth.”

Leçons pour l’évolution du cerveau des vertébrés

Cela a des implications importantes lors de la comparaison du système nerveux des arthropodes avec ceux des vertébrés, qui présentent une architecture distincte similaire dans laquelle le cerveau antérieur et le cerveau moyen sont génétiquement et développementalement distincts de la moelle épinière, ont-ils déclaré.

Strausfeld a déclaré que leurs découvertes offrent également un information de continuité à un second où la planète alter radicalement sous l’influence des changements climatiques.

“À une époque où des événements géologiques et climatiques majeurs remodelaient la planète, de simples animaux marins tels que Cardiodictyon ont donné naissance au groupe d’organismes le moreover diversifié au monde – les euarthropodes – qui se sont finalement propagés à tous les habitats émergents sur Terre, mais qui sont maintenant menacée par notre propre espèce éphémère.”

Le financement de ce travail a été fourni par la Nationwide Science Basis, le College of Arizona Regents Fund et le United kingdom Biotechnology and Biological Sciences Investigate Council.