L’évolution du cerveau et du système nerveux chez les animaux remonte à plus de 400 millions d’années, grâce à l’examen des restes fossiles d’anciens dipneustes fournissant un chaînon manquant dans l’émergence d’animaux terrestres à quatre pattes sur Terre.
Une étude internationale, dirigée par l’Université Flinders en Australie, a comparé des modèles 3D détaillés d’endocasts crâniens de six fossiles de dipneustes paléozoïques (Dipnoi) aux espaces cérébraux du groupe frère survivant de vertébrés terrestres, afin de mieux comprendre l’évolution cérébrale des dipneustes.
Cela peut à son tour faciliter l’interprétation des premiers tétrapodes, qui se sont ensuite déplacés de l’eau à la terre sur quatre pattes, explique l’auteur principal, le Dr Alice Clement de l’Université Flinders.
La découverte, décrite dans la revue internationale eVieprésente l’histoire évolutive de ces poissons à nageoires lobes (Sarcopterygii) et révèle comment la région olfactive semble être plus plastique que le cerveau postérieur et subit un allongement significatif chez plusieurs taxons.
« Notre découverte montre que le cerveau des poissons-poumons a évolué constamment tout au long de leur histoire de 400 millions d’années, mais cela suggère qu’ils se sont probablement toujours appuyés sur leur odorat plutôt que sur leur vision pour naviguer dans leur environnement. C’est assez différent des autres poissons qui utiliser la vue beaucoup plus puissamment », explique le Dr Clement du laboratoire de recherche sur l’écologie et l’évolution (paléontologie) de l’Université Flinders.
« Elle dit que comprendre comment les cerveaux des poissons-poumons ont changé tout au long de leur histoire évolutive aide à comprendre à quoi auraient pu ressembler les cerveaux des premiers tétrapodes (nos ancêtres terrestres) – cela peut nous donner une idée des sens qui étaient les plus importants. que d’autres (comme la vision vs l’olfaction). »
Pour cette étude, les chercheurs australiens, avec des co-auteurs au Royaume-Uni, au Canada et en Suède, ont utilisé de puissantes méthodes d’imagerie pour reconstruire virtuellement ces modèles cérébraux.
L’auteur principal, le Dr Tom Challands, de l’Université d’Édimbourg en Écosse, affirme que les travaux en cours sont importants dans le domaine de la science évolutive et paléontologique au sens large.
« Cet article double effectivement le nombre d’endocasts de poumons connus, car leur qualité de conservation est souvent endommagée par l’écrasement ou la rupture d’un fossile, et le cerveau lui-même a un très faible potentiel de conservation et n’est actuellement connu dans aucun poisson-poumon fossile », dit-il.
« Les dipneustes ont persisté pendant plus de 400 millions d’années depuis la période dévonienne jusqu’à nos jours et fournissent des informations uniques sur l’état des premiers tétrapodes ainsi que sur leur propre histoire évolutive. »
Avec l’utilisation de la tomographie à rayons X comme outil paléontologique, les endocasts crâniens de six dipneustes paléozoïques (Iowadipterus halli, Gogodipterus paddyensis, Pillararhynchus longi, Griphognathus whitei, Orlovichthys limnatis et Rhinodiptère ulrichi) pourrait être étudié de manière non destructive. Les fossiles proviennent d’Australie, des États-Unis, de Russie et d’Allemagne.
Les six fossiles et les deux taxons existants ont fait l’objet d’un ensemble de données de 12 taxons pour une analyse morphométrique multivariée utilisant 17 variables.
« L’étude de nos « cousins de poisson » continue de nous aider à comprendre comment les poissons ont quitté l’eau il y a environ 350 millions d’années et ont commencé à devenir des animaux terrestres (tétrapodes), puis des humains. Peut-être que certains de leurs traits du système nerveux nous restent encore, » dit le Dr Clements.
L’article— »Morphometric analysis of lungfish endocasts elucidates early dipnoan palaeonological evolution » (2022) par Alice M Clement, Tom J Challands, Richard Cloutier, Laurent Houle, Per E Ahlberg, Shaun P Collin and John A Long—a été publié dans le eVie.
Alice M Clement et al, L’analyse morphométrique des endocasts de dipneustes élucide l’évolution paléoneurologique dipnoenne précoce, eVie (2022). DOI : 10.7554/eLife.73461