Un fossile d’autrefois 319 millions d’années extrait d’une mine de charbon anglaise conservée à l’intérieur le plus ancien spécimen de cerveau de vertébré jamais trouvé. La numérisation a révélé que le crâne de la créature conserve un cerveau et des nerfs crâniens, qui mesurent un peu plus d’un pouce.
Le fossile a été trouvé à la ferme Mountain Fourfoot dans le Lancashire, dans une couche de stéatite entre les veines de charbon, et a été décrit scientifiquement pour la première fois en 1925. Il est le seul spécimen existant de la créature, le poisson préhistorique Coccocephalus wildi, et reste donc sous la garde du Manchester Museum. Il a été transféré à des chercheurs de l’Université de Birmingham au Royaume-Uni et du Michigan (USA) à la condition qu’ils n’utilisent que des techniques non invasives.
Des chercheurs ont scanné le cerveau de ce qui est considéré comme l’ancêtre de actinoptérygienspoisson aux épines osseuses sur les nageoires, doté d’une colonne vertébrale et d’un squelette, dont des espèces comme le sardine, carpe, saumon ou thon. Selon les chercheurs, le Coccocephalus avait la taille d’un d’or, vivait dans les estuaires et se nourrissait de petits crustacés, de céphalopodes et d’insectes aquatiques. Il aurait fait jusqu’à 25 centimètres de long et, à sa mort, aurait été enseveli dans des sédiments appauvris en oxygène, ce qui a ralenti la décomposition des parties molles.
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De cette façon, les chercheurs ont pu accéder à un moment pétrifié dans le temps : le moment où le cerveau de l’épinoche s’est développé l’un de ses principaux traits évolutifsselon l’article publié dans revue nature. Ils ne s’attendaient pas à le trouver, avouent-ils, car ce tissu mou se détériore rapidement post mortem et il a du mal à se fossiliser. Dans ce cas, cependant, un matériau minéral dense a immédiatement remplacé les tissus mous, permettant une conservation « exquise » et détaillée de la structure.
Scan du fossile de Coccocephalus wildi dans lequel se détache le cerveau préservé. Figueroa et al. dans Nature, février 2023
L’objet « mystérieux » révélé par le scanner à l’intérieur du crâne fossilisé présentait des caractéristiques rappelant un cerveau de vertébré. En vedette bilatéralité symétriquepossédaient des espaces vides apparemment similaires à ceux ventriculeset a montré plusieurs filaments qui s’étendait des ouvertures de la cavité crânienne. Ces derniers rappelaient les nerfs cérébraux qui traversent des canaux similaires chez les espèces vivantes aujourd’hui. Cependant, il s’est replié vers l’intérieur plutôt que vers l’extérieur comme le poisson osseux moderne.
« Cette découverte inattendue d’un cerveau de vertébré préservé en trois dimensions nous offre un aperçu saisissant de l’anatomie neurale de un poisson avec des épines osseuses sur ses nageoires », explique Sam Giles, chercheur à l’université de Birmingham. « Il révèle l’existence d’un schéma évolutif plus compliqué que celui suggéré par les espèces vivantes, nous permettant de mieux définir comment et quand les poissons osseux ont évolué. »
« Par rapport aux poissons vivants, le cerveau de Coccocephalus présente la plus grande similitude avec celui du esturgeons et les spatulaireque nous appelons généralement des «poissons primitifs» parce qu’ils ont divergé évolutivement du reste de ceux avec un squelette épineux il y a plus de 300 millions d’années », poursuit Giles. La découverte est également remarquable pour démontrer que les parties molles des vertébrés peuvent également restent conservés dans les fossiles, qui correspondent généralement à des morceaux durs tels que des os, des dents et des coquillages.
Proposition de reconstruction de Coccocephalus wildi. Marcio L. Castro.
« C’est une conclusion importante : ces parties molles pourraient rester conservées dans des pièces que nous avons entre les mains depuis longtemps. Nous parlons d’un fossile que nous connaissions depuis plus de 100 ans», souligne Matt Friedman, de l’Université du Michigan. « Non seulement ce fossile, apparemment petit et indéfinissable, contenait le plus ancien spécimen de cerveau de vertébrémais cela montre qu’une grande partie de ce que nous pensions sur l’évolution du cerveau chez les espèces vivantes doit être révisée », évalue son collègue Rodrigo Figueroa.
Bien que les cerveaux des animaux vertébrés soient plus difficiles à fossiliser, les invertébrés ont été conservés en plus grande quantité. Aujourd’hui, il existe environ 30 000 espèces de poissons actinoptérygiens, et ils représentent environ la moitié de tous les animaux vertébrés sur la face de la terre. L’autre moitié est constituée de vertébrés terrestres – oiseaux, mammifères, reptiles et amphibiens – et l’autre moitié de groupes de poissons moins nombreux, cartilagineux et sans mâchoires.
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