Comment les poissons ont développé la capacité de marcher, et dans un cas, ont évolué pour devenir des humains

Comment les poissons ont développé la capacité de marcher. Bien que cela puisse sembler étrange, les gènes, l’anatomie et les fossiles fournissent des preuves convaincantes. Lorsque l’on évoque l’évolution humaine, l’image commune est souvent celle de chimpanzés explorant d’anciennes forêts ou d’anciens humains peignant des mammouths laineux sur les parois de grottes.

Cependant, les êtres humains, tout comme les ours, les lézards, les colibris et même le Tyrannosaurus rex, partagent une ascendance avec les poissons à nageoires lobées. Bien que nous soyons classés parmi les sarcoptérygiens terrestres, des changements évolutifs ont altéré notre apparence au fil du temps.

Malgré la perception que les poissons sont exclusivement des nageurs habiles, la réalité est que la capacité de « marcher » a évolué au moins cinq fois chez ces créatures aquatiques. Certaines espèces se propulsent vers l’avant grâce à des nageoires antérieures bien développées, tandis que d’autres adoptent une forme de « marche » le long du fond océanique.

Avant de conquérir la terre, notre ancêtre sarcoptérygien a évolué avec des poumons, d’autres mécanismes respiratoires, des membres osseux et une colonne vertébrale plus robuste. Ces adaptations n’étaient pas seulement bénéfiques dans les milieux aquatiques, mais elles ont également servi de « pré-adaptations » à la vie terrestre, permettant à nos ancêtres d’explorer de nouveaux horizons.

La transition de l’eau à la terre a représenté l’un des moments clés de l’évolution des vertébrés.

Initialement peut-être motivée par l’échappatoire aux prédateurs, cette migration a conduit nos ancêtres vers un paysage terrestre déjà peuplé de plantes telles que les mousses, les prêles et les fougères, ainsi que d’arthropodes tels que les mille-pattes, qui avaient colonisé la terre des millions d’années auparavant.

La capacité de marcher a évolué de manière indépendante à plusieurs reprises chez les poissons.

Constituant ainsi un exemple de convergence évolutive, où des traits similaires évoluent indépendamment (comme les ailes chez les chauves-souris et les oiseaux). Bien que rare, l’évolution de la marche chez les poissons a donné naissance à seulement quelques espèces parmi les plus de 30 000 existantes de poissons tels que nous les connaissons aujourd’hui (du point de vue évolutif).

Les sarcoptérygiens se distinguent des autres types de poissons par plusieurs caractéristiques cruciales. Par exemple, leurs nageoires (membres) sont dotées de supports osseux et de lobes musculaires, ce qui leur permet de se déplacer sur terre.

On estime que cette adaptation a joué un rôle crucial dans l’évolution des tétrapodes (amphibiens, mammifères, reptiles et oiseaux) lors de leur transition de l’eau à la terre à la fin du Dévonien, il y a environ 375 millions d’années. De nombreux gènes impliqués dans la formation des membres et des doigts des tétrapodes se retrouvent également chez les sarcoptérygiens aquatiques tels que le poisson-poumon, suggérant que ces traits ont évolué chez notre ancêtre commun ancestral.

Nous ne disposons pas d’informations sur l’espèce à laquelle appartenait cet ancêtre.

Mais il présentait probablement des similitudes avec le cœlacanthe, un poisson qui possède des archives fossiles riches et qui est considéré comme un « fossile vivant », encore présent aujourd’hui dans l’océan Indien occidental et l’Indonésie.

Les poissons sarcoptérygiens ambulants sont soit éteints, comme Tiktaalik, soit tellement évolués que nous ne les identifions plus comme des poissons (tétrapodes).

Un exemple de poisson vivant capable de marcher est le mudskipper (de la famille des Oxudercidae). Ces poissons résident dans les mangroves et les vasières, utilisant leurs nageoires pectorales pour se déplacer sur terre. Ces nageoires leur sont utiles pour échapper aux prédateurs aquatiques, chercher de la nourriture (en consommant des matières organiques de la boue) et même interagir entre eux sur terre pour trouver des partenaires.

Un autre exemple est le poisson-chat marcheur (Clarias batrachus), qui utilise ses nageoires pectorales pour se déplacer sur terre, lui permettant de fuir les étangs asséchés et de trouver de nouveaux habitats.

Comment les gènes liés à la marche ont-ils évolué pour la première fois ?

La raie raie (Leucoraja erinacea) est un poisson cartilagineux qui est lié aux raies et aux requins, par opposition aux poissons osseux tels que les sarcoptérygiens. C’est un autre exemple de poisson qui « marche » sous l’eau en utilisant ses nageoires de manière similaire à des pattes, reproduisant les mouvements des animaux terrestres.

La petite raie suscite un grand intérêt parmi les scientifiques étudiant l’évolution de la locomotion, car elle a développé une capacité de marche basée sur les nageoires de manière indépendante des sarcoptérygiens. Cependant, jusqu’à présent, l’étude génétique de la marche de la petite raie était difficile en raison d’un manque de données de qualité.

Cela a récemment évolué grâce aux efforts de chercheurs de Séoul et de New York qui ont utilisé une technologie de pointe pour construire un assemblage de haute qualité du génome de la petite raie. Les scientifiques ont constaté que la petite raie n’utilise que dix muscles pour marcher à l’aide de ses nageoires, tandis que les tétrapodes, tels que les souris et les poulets, en utilisent généralement 50 pour déplacer leurs membres.

Une question majeure liée à l’évolution des vertébrés concerne les gènes importants dans le développement des muscles nécessaires à la marche. Pour répondre à cette question, l’équipe de recherche a examiné les gènes actifs dans les nerfs moteurs qui contrôlent les muscles des membres chez une souris, un poulet et une petite raie.

Les chercheurs ont identifié des modèles d’expression génétique similaires dans les nerfs moteurs qui contribuent au fonctionnement de ces muscles. Ainsi, bien que les poissons ambulants aient pu suivre plusieurs voies évolutives distinctes, cette étude récente suggère l’existence d’un mécanisme génétique commun.

Les humains ont évolué pour devenir des marcheurs exceptionnels.

Vers la fin du Trias, il y a environ 201 millions d’années, les dinosaures et les mammifères avaient développé des capacités de course remarquables. Les humains ont perfectionné ces compétences locomotrices, développant des adaptations telles qu’un tendon d’Achille en forme de ressort pour stocker l’énergie, une longue foulée, un centre de gravité équilibré et la capacité de transpirer pour se rafraîchir. Ces adaptations nous permettent de courir de longues distances avec une grande endurance, mais à des vitesses relativement lentes.

L’acte de courir et de marcher a une histoire profonde dans notre évolution. Nos ancêtres couraient pour chasser, échapper aux prédateurs et se nourrir. Cette activité a non seulement façonné notre anatomie et notre physiologie, mais a également laissé une empreinte culturelle significative. De nombreuses études soulignent l’importance de la marche et de la course pour notre bien-être physique et notre santé.

Le chemin parcouru depuis les premiers pas de nos ancêtres poissons, les pionniers de la colonisation terrestre, a été long. Cependant, la marche et la course demeurent des éléments fondamentaux de nos vies et de notre succès évolutif.

Source : The Conversation sous une licence Creative Commons.