Les cycadales, un groupe de gymnospermes qui peuvent ressembler à des palmiers miniatures (comme la plante d’intérieur populaire du sagoutier) ont longtemps été considérées comme des « fossiles vivants », un groupe qui avait peu évolué depuis l’époque des dinosaures. Aujourd’hui, un cône de pollen bien conservé vieux de 80 millions d’années découvert en Californie a réécrit la compréhension scientifique des plantes.
Les résultats sont détaillés dans un article de deux paléobotanistes de l’Université du Kansas qui vient d’être publié dans la revue Nouveau Phytologue.
« Les cycadales ne sont pas bien connues mais constituent une part importante de la diversité végétale, représentant environ 25% de tous les gymnospermes », a déclaré l’auteur principal Andres Elgorriaga, chercheur postdoctoral au département d’écologie et de biologie évolutive de la KU et au KU Biodiversity Institute and Musée d’histoire naturelle.
« Les cycadales sont des plantes qui ont des tiges épaisses et une petite taille, avec des feuilles épaisses ressemblant à des palmiers. Elles produisent des cônes comme des pommes de pin et sont apparentées à d’autres plantes à graines qui ne produisent pas non plus de fleurs, comme le Ginkgo et le singe. arbre de puzzle. Mais ils sont également très menacés, avec le plus haut niveau de danger parmi tous les groupes de plantes. Le trafic de cycas est également un problème important.
Malgré leur importance, le manque de preuves fossiles et la confusion au fil des ans sur la façon de classer certains spécimens fossiles ont conduit à une compréhension scientifique obscure de l’histoire évolutive des plantes. Une idée dominante était que les cycas d’aujourd’hui sont presque identiques à leurs ancêtres préhistoriques.
Reconstruction tridimensionnelle du cône dans lequel les différents tissus ont d’abord été rendus transparents puis retirés numériquement pour mieux comprendre son anatomie interne. Vert : écailles de cône ; Jaune : sacs polliniques ; Bleu : tissu vasculaire. Crédit : Université du Kansas
« L’école de pensée dominante est que les cycas n’ont pas beaucoup changé dans le temps », a déclaré le co-auteur Brian Atkinson, professeur adjoint d’écologie et de biologie évolutive et conservateur de la paléobotanique au KU Biodiversity Institute and Natural History Museum.
« Mais les archives fossiles des cycas sont mal comprises, et de nombreuses choses qui ont été appelées cycas se sont avérées ne pas être des cycas du tout. Ici, nous avons un cône préservé en trois dimensions clairement attribuable aux cycas car il a une anatomie interne et du pollen. grains typiques de ce groupe. Cependant, la morphologie externe de ce cône de pollen est différente de celle des cycas vivants aujourd’hui. Cette découverte suggère que les cycas ne sont pas vraiment des « fossiles vivants » et qu’ils ont probablement une histoire évolutive plus dynamique qu’on ne le pensait auparavant. »
Selon les chercheurs de la KU, leur analyse d’un cône de pollen perminéralisé vieux de 80 millions d’années trouvé dans la formation Campanian Holz Shale située à Silverado Canyon, en Californie, raconte une histoire naturelle plus précise des cycadales, celle où les plantes se sont diversifiées au cours du Crétacé. .
« Avec ce type de découverte, nous réalisons à cette époque qu’il y avait des cycas qui étaient vraiment différents de ceux d’aujourd’hui dans leur taille, dans leur nombre de sacs polliniques, dans beaucoup de choses », a déclaré Elgorriaga. « Peut-être que nous n’avons pas trouvé autant de fossiles de cycadées, ou peut-être que nous les trouvons mais que nous ne les reconnaissons tout simplement pas parce qu’ils étaient si différents de ce qu’ils sont aujourd’hui. Ce ne sont pas des » fossiles vivants « . Ils étaient différents dans le passé. »
Pour effectuer leur analyse, Elgorriaga et Atkinson ont étudié l’architecture du cône du spécimen, les détails anatomiques et l’organisation vasculaire à l’aide de coupes en série, de microscopie électronique à balayage et de reconstruction 3D. Ils ont également effectué une série d’analyses évolutives pour placer le fossile dans l’arbre généalogique des cycas.
S’appuyant en partie sur les formes des écailles du cône, du pollen et des sacs polliniques, ils ont attribué l’ancienne plante à Skyttegaardia, une genre récemment décrit basé sur des écailles de cône isolées trouvées au Danemark et datées du Crétacé inférieur (il y a environ 125 millions d’années). De plus, ils effacent certains doutes initiaux sur le placement du nouveau genre dans le groupe des cycas.
« La reconstruction 3D était frappante car elle n’avait que deux sacs polliniques par échelle de cône, et la forme de cette échelle de cône nous rappelait un fossile décrit de Scandinavie appelé Skyttegaardia », a déclaré Atkinson. « Il y avait de nombreuses similitudes, mais l’original en Scandinavie n’a été décrit qu’en 2021 sur la base d’échelles de cônes isolés. Ils ont prudemment exploré l’idée que le fossile appartenait au cycad, mais n’étaient pas à l’aise de conclure fermement cela principalement parce qu’il n’avait que deux sacs de pollen par cône échelle – alors que les cycadales en ont aujourd’hui de 20 à 700. La plupart des cônes de pollen de cycadales sont assez gros, alors que ce fossile ne mesurait qu’un demi-centimètre de long.
Avec les informations supplémentaires de la nouvelle plante fossile, les chercheurs de la KU étaient « assez confiants » dans leur analyse phylogénétique montrant la relation positive de Skyttegaardia avec les cycas.
Les enquêteurs ont déclaré que leur description de la plante primordiale montre comment la paléobotanique peut nous en dire plus sur le fonctionnement de la nature à travers le temps.
« Cela nous montre que les informations que nous recueillons à partir des archives fossiles ont un impact considérable sur notre compréhension des schémas évolutifs », a déclaré Atkinson. « Le temps, tout comme les fossiles, peut révéler des informations qui ne ressortent pas de l’étude des plantes ou des organismes vivants. Cette étude de cas est un excellent exemple de la façon dont les fossiles peuvent contribuer à notre compréhension de l’évolution sur de longues périodes. »
Plus d’information:
Andres Elgorriaga et al, Le cône de pollen du Crétacé avec préservation tridimensionnelle éclaire l’évolution morphologique des cycadées dans le temps profond, Nouveau Phytologue (2023). DOI : 10.1111/nph.18852