Une équipe internationale de paléontologues a révélé des détails révolutionnaires sur la manière dont la vie vertébrée s'est préparée à sa transition historique de l'eau vers la terre, en scannant le crâne d'un fossile de poisson vieux de 380 millions d'années découvert en Antarctique. Grâce à la tomographie neutronique avancée, les chercheurs ont examiné la boîte crânienne de Koharalepis jarviki, un grand poisson sarcoptérygien qui vivait dans les rivières d'eau douce pendant la période dévonienne, et ont trouvé des caractéristiques anatomiques surprenantes suggérant que l'espèce développait déjà des adaptations pour la respiration aérienne tout en étant encore entièrement aquatique.
Le fossile, le seul spécimen connu de son espèce, a été découvert dans des dépôts d'eau douce de la région des montagnes Lashly en Antarctique. L'équipe de recherche, dirigée par Corinne Mensforth de l'Université Flinders avec ses collègues John Long, Joseph Bevitt du Centre australien de diffusion neutronique, et Alice Clement, a publié ses résultats dans Frontiers in Ecology and Evolution. La technique d'imagerie neutronique leur a permis de voir les structures internes du crâne sans endommager le spécimen irremplaçable, révélant des détails restés cachés depuis la description initiale du fossile il y a plusieurs décennies.
Parmi les découvertes les plus significatives figurent des ouvertures dans le crâne que les chercheurs pensent avoir permis au poisson d'aspirer l'air à la surface, un comportement observé chez certaines espèces de poissons modernes habitant des environnements pauvres en oxygène. L'équipe a également identifié des structures associées à un organe pinéal photosensible, qui chez les vertébrés modernes aide à réguler les rythmes circadiens et les comportements saisonniers. La présence de cet organe sous une forme aussi développée suggère que Koharalepis jarviki était probablement actif près de la surface de l'eau où la pénétration lumineuse était la plus forte.
Koharalepis jarviki appartient aux tétrapodomorphes, le groupe de poissons à nageoires lobées qui a finalement donné naissance à tous les vertébrés à quatre membres, y compris les amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères. Comprendre la séquence des changements anatomiques survenus avant la transition eau-terre est l'une des questions centrales de la biologie évolutive. Les nouvelles découvertes suggèrent que des adaptations respiratoires et sensorielles clés ont évolué des millions d'années avant que les premiers vertébrés ne rampent effectivement sur le rivage, indiquant que la transition était un processus bien plus progressif qu'on ne le comprenait auparavant.
La découverte revêt une importance supplémentaire car le fossile provient de dépôts gondwaniens en Antarctique, démontrant que l'expérimentation évolutive menant à la vie terrestre se produisait simultanément sur plusieurs continents anciens plutôt que d'être confinée à une seule région géographique. Les chercheurs ont noté que pendant le Dévonien tardif, l'Antarctique était positionné beaucoup plus près de l'équateur et bénéficiait d'un climat tempéré chaud avec d'importants systèmes fluviaux d'eau douce. L'étude ouvre de nouvelles voies pour comprendre les schémas de biodiversité pendant l'une des périodes les plus transformatrices de l'histoire de la vie sur Terre.
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