Évolution : la découverte d'un fossile de crabe bouleverse les théories établies

Comment le crabe est-il devenu crabe ? Il s'avère que la question n'est pas aussi simple qu'elle en a l'air : une nouvelle espèce étrange de crabe fossilisée et une étude génétique de très grande envergure font la lumière sur la façon dont a évolué cet animal.

À l'occasion d'un article publié dans la revue Science Advances, des chercheurs ont révélé leur découverte d'un site fossilifère en Colombie formé il y a environ 90 millions d'années. L'état spectaculaire de conservation du site (les scientifiques y ont retrouvé de minuscules crevettes ne dépassant pas le millimètre) lui confère son extrême rareté. De plus, seuls quelques sites ont été mis au jour sous les tropiques.

Leur butin renfermait des dizaines de spécimens d'une espèce bizarre de crabe, différente de toutes celles qui avaient pu être observées jusque-là. Baptisé Callichimaera perplexa (en français, la belle et curieuse chimère), le crabe semble présenter des caractéristiques visibles aujourd'hui chez les larves de crabes et les crabes adultes, comme de grands yeux bulbeux, des membres antérieurs imposants et des pièces buccales qui ressemblent à des pattes. « C'est un peu l'ornithorynque du monde des crabes, » déclare l'auteur principal de l'étude Javier Luque, chercheur postdoctoral pour les universités de Yale et d'Alberta.

Cette découverte souligne l'impressionnante diversité, passé et présente, au sein des décapodes,un groupe qui rassemble les crevettes, les crabes et les homards. Les racines de ce groupe remontent à 350 à 370 millions d'années et encore aujourd'hui sa diversité est incroyable avec plus de 15 000 espèces.

« Nous n'avions jamais vu un plan d'organisation comme celui-ci chez les décapodes, cela nous pousse donc à revoir ce qui fait qu'un crabe est un crabe, » confie Heather Bracken-Grissom, biologiste à l'université internationale de Floride et spécialiste de l'évolution des décapodes. « Il porte plutôt bien son nom. »

Aujourd'hui, les vrais crabes (Brachyura) adultes ont un corps large et ovale, leurs yeux sont montés sur des pédoncules. Les crabes qui creusent ou nagent, comme les crabes bleus, peuvent avoir des pattes plus aplaties, comme des rames. De plus, les queues des vrais crabes sont repliées sous leurs corps.

Callichimaera ne respecte aucune de ces règles. Son corps est bien plus étroit que le plan d'organisation standard du corps des crabes, presque comme un fuselage. Ses yeux font penser à des balles de ping-pong et ils ne sont pas montés sur des pédoncules. En outre, sa petite queue n'est pas repliée sous son corps et il dispose de deux paires de pattes très larges ressemblant à des pagaies, sauf qu'elles se situent à l'avant de l'animal et non à l'arrière. Enfin, sa carapace présente des motifs jamais observés auparavant sur un autre crabe, vivant ou mort.

En se fondant sur les résultats de l'équipe de Luque, les chercheurs pensent que ce crabe était un prédateur actif qui nageait dans la colonne d'eau. Au vu de la taille de ses yeux, il est également possible que Callichimaera ait été un animal nocturne.

« Il est totalement à l'opposé de ses analogues, ceux qui vivent dans les sédiments, » explique Luque. « Imaginez un dauphin volant... c'est ce que nous avons ici. »

La diversité et l'âge des décapodes constituent un réel obstacle à l'étude des relations qui connectent les différents membres de ce groupe, qu'ils soient aujourd'hui disparus ou toujours présents sur Terre. Selon les chercheurs, il est primordial de retracer la biodiversité de ce groupe. Ils sont des maillons essentiels de la chaîne alimentaire marine et leur pêche est une source de nourriture et de revenus pour une grande partie de la population, leur aquaculture compte pour 21,5 milliards d'euros chaque année.

Callichimaera arrive en même temps qu'une autre étude majeure qui lève un peu plus le voile sur l'évolution des crabes. Une équipe dirigée par Bracken-Grissom et la paléontologue Joanna Wolfe a présenté dans le journal Proceedings of the Royal Society B l'arbre phylogénétique des décapodes le plus détaillé jamais réalisé. Pendant six ans, l'équipe de chercheurs a séquencé des centaines de gènes issus de 97 espèces différentes en les comparant les unes aux autres afin de remonter les ramifications ancestrales des décapodes. D'autres études s'étaient par le passé essayées à l'exercice avec un échantillon génétique beaucoup plus petit.

« Ce qui m'a le plus surpris, c'est qu'il n'y avait pas de cadre suffisamment étayé pour les relations au sein de l'un des groupes les plus emblématiques des invertébrés marins, » indique Wolfe, auteure principal de l'étude et adjointe de recherche à l'université Harvard.

UNE CHIMÈRE ACCIDENTELLE

La découverte de Callichimaera était aussi fortuite que l'animal est énigmatique. En décembre 2005, Luque et certains de ses étudiants contribuaient à la cartographie de la géologie de Pesca, une ville située au nord-est de la capitale colombienne, Bogota. Après une dure journée de travail, Luque et un de ses amis s'assoient contre un affleurement rocheux. Curieux, Luque commence à triturer les cailloux qui l'entourent jusqu'à ce que l'un d'entre eux s'ouvre en deux, révélant un animal à l'allure étrange. « C'était comme le jour de Noël, » raconte-t-il.

À l'origine, Luque n'avait pas pour objectif d'étudier les fossiles d'invertébrés. C'était plutôt les dinosaures et les mammifères anciens qui l'avaient poussé à devenir paléontologue. Pourtant, six mois plus tard, alors qu'il menait des fouilles sur un autre pan rocheux, il découvre un second fossile de la même créature et sa curiosité ne cesse de grandir avec chaque nouvelle découverte. Il décide alors d'envoyer des photos des fossiles à des experts du monde entier, notamment Francisco Vega de l'université nationale autonome du Mexique et Rodney Feldmann de l'université d'État de Kent, devenus par la suite coauteurs de l'étude.

Au début, Luque pensait que les fossiles étaient ceux d'une espèce disparue présentant à la fois des caractéristiques de grenouille et de crabe. Mais plus l'analyse des fossiles avançait, plus cet animal ancien défiait les connaissances modernes sur les crabes.

Leurs conclusions suggèrent que certains des aspects les plus avancés du plan d'organisation corporel des crabes, notamment les membres leur servant à nager et les grandes pinces, se sont affirmés il y a environ 90 millions d'années. Ce qui signifie que certains groupes ont évolué indépendamment pour finalement perdre ces caractéristiques, plutôt que de les développer avec le temps.

LE LOINTAIN PASSÉ DES DÉCAPODES

Callichimaera viendra inévitablement enrichir le travail de Wolfe et Bracken-Grissom. Même à l'heure actuelle, l'association de données génétiques et de fossiles permet de mettre en évidence la façon dont le passé de notre planète a façonné les décapodes qui peuplent aujourd'hui la Terre.

Au cours de leurs cent premiers millions d'années d'existence en tant que lignée distincte, les décapodes étaient des acteurs secondaires de l'écosystème aquatique, étant donné que des animaux plus anciens comme les trilobites et les euryptérides, des vertébrés aujourd'hui éteints surnommés scorpion des mers, dominaient le milieu marin. La situation a changé il y a environ 252 millions d'années lorsque des éruptions volcanique à l'endroit où se trouve l'actuelle Sibérie ont libéré d'énormes volumes de gaz à effet de serre dans l'atmosphère terrestre, provoquant une soudaine diminution des niveaux d'oxygène dans l'océan.

Cet événement provoqua la disparition de plus de 95 % des espèces marines, une période aujourd'hui connue sous le nom d'extinction massive Permien-Trias, la plus grande extinction que la Terre ait jamais connue. Au lendemain de cette catastrophe, les survivants ont pu jouir d'une vie prospère et parmi eux, les décapodes. Les millions d'années qui suivirent cette période charnière donnèrent l'occasion à ces animaux de diversifier rapidement leur lignée.

La diversité des crabes a été une seconde fois propulsée il y a environ 145 millions d'années à la fin de la période du Jurassique. Wolfe et ses collègues suggèrent que ces changements ont été provoqués par l'apparition des coraux formant des récifs. À cette époque, la formation des premiers récifs coralliens tels que nous les connaissons aujourd'hui offrait un habitat écologique idéal, truffé de coins et recoins.

Après la publication de leurs études respectives, Wolfe et Luque ont décidé de joindre leurs forces. À présent, leur objectif est de créer un arbre phylogénétique encore plus vaste de tous les crustacés qui offrira un échantillon plus important pour tester l'hypothèse de l'influence des coraux sur la diversité des décapodes.

Dans tous les cas, les auteurs assurent que d'autres fossiles de créatures bizarres verront le jour dans les années à venir et qu'ils viendront, encore une fois, ajouter d'autres branches biscornues à leur arbre de l'évolution.

« C'est vraiment palpitant de voir qu'au 21e siècle nous découvrons toujours des fossiles d'organismes sur lesquels nous n'avons aucune connaissance ni aucune information, » se réjouit Luque. « On est forcés de se demander combien de trésors attendent encore d'être découverts, combien de précieuses informations sur notre lointain passé. »

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.