Pendant plus de deux milliards d'années, la Terre a été un monde peuplé essentiellement d'organismes microbiens, et rien ne semblait annoncer la transformation radicale qui allait suivre.

Il y a plusieurs centaines de millions d'années, de nouveaux organismes, bien plus complexes, apparaissent en effet et se développent sous des formes alors totalement nouvelles dans l'histoire du vivant terrestre. Ce sont les animaux. Leur apparition va bouleverser les écosystèmes et façonner un nouveau monde : celui que nous connaissons aujourd'hui. Mais cette transition est encore très mal comprise.

Ce duo de microbes pourrait expliquer comment la vie complexe est née sur Terre

Comment la vie est-elle passée de simples micro-organismes à des cellules complexes, puis aux animaux ? Une récente étude apporte de nouveaux indices sur cette transition majeure de l’histoire du vivant. En observant des interactions inédites entre microbes, les scientifiques éclairent un mécanisme possible à l’origine des cellules eucaryotes, celles dont sont issus tous les animaux, plantes et humains. Une découverte qui relance le débat sur l’émergence de la complexité biologique.... Lire la suite

Si nous commençons à entrevoir le « comment », la question du « quand » reste vive.

Comment dater l’apparition des premiers animaux ?

Pour dater l’apparition des premiers animaux, les scientifiques se basent habituellement sur le registre fossile. Or, plus on remonte le temps, plus celui-ci est fragmentaire. Les premiers animaux étaient en effet probablement dépourvus de structures minéralisées et constitués essentiellement de tissus mous, bien plus difficile à fossiliser et à conserver que les coquilles, os ou squelettes qui caractériseront plus tard une grande partie du règne animal.

Parmi les plus anciens fossiles d'animaux connus il y a l'espèce Dickinsonia, qui devait ressembler à une sorte de coussin mou ne possédant aucun organe interne et se nourrissant certainement par osmose. © Verisimilus, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Si les premiers fossiles d'animaux à apparaître dans les registres géologiques datent de 574 millions d'années, cela ne signifie donc pas que les animaux ne sont pas apparus plus tôt. Mais quand exactement ?

Des analyses ont retrouvé des traces de certains biomarqueurs lipidiques, notamment certains stérols associés aux membranes cellulaires, dans des roches très anciennes datant de la fin du Cryogénien, soit entre 655 et 635 millions d'années. Ces molécules organiques ont longtemps été considérées comme des marqueurs de la présence animale et ces résultats laissent donc penser que les premiers animaux auraient pu apparaître bien avant que les registres fossiles n'en témoignent. Toutefois, cette méthode de datation reste sujette à débat, car certaines molécules considérées comme spécifiques aux animaux pourraient avoir d'autres origines.

Une méthode indirecte : l’horloge moléculaire

Pour tenter d'y voir plus clair, une équipe de chercheurs s'est basée sur une approche différente : l'horloge moléculaire. Cette méthode part du principe qu'au cours du temps, l'ADN des organismes accumule des mutations. Ainsi, si l'on compare aujourd'hui une même séquence d'ADN chez plusieurs espèces, on peut mesurer combien de différences se sont accumulées depuis leur divergence à partir de leur ancêtre commun.

Plus les séquences sont différentes, plus on estime que du temps s'est écoulé depuis leur divergence. Reste à savoir à quelle vitesse ces changements moléculaires s'accumulent. Pour cela, les chercheurs utilisent comme points d'ancrage des fossiles dont l'âge est connu. À partir de ces données, il devient alors possible d'estimer l'âge d'autres divergences qui n'ont, pour le coup, pas laissé de traces fossiles.

On sait peut-être enfin ce qui a mis un coup d’accélérateur à l’évolution animale il y a 560 millions d'années

Il y a plus de 550 millions d’années, les premiers animaux peuplaient déjà les océans terrestres sous des formes très différentes de celles d’aujourd’hui. Longtemps dominés par des organismes fixés au fond marin et se reproduisant probablement par clonage, ces écosystèmes auraient connu une transformation majeure avec l’apparition de nouvelles stratégies de reproduction, ouvrant la voie à une diversification rapide du vivant.... Lire la suite

Ainsi, les chercheurs ont observé à quel moment la lignée qui allait donner naissance aux premiers animaux s'est séparée de sa lignée sœur. Et les résultats sont plutôt étonnants : ils indiquent en effet que les animaux auraient pu apparaître entre 800 et 700 millions d'années, soit environ 200 millions d'années avant les premiers fossiles d'animaux incontestables.

Période d'apparition possible des premiers animaux sur la base de l'horloge moléculaire. © Orin Lole Durbin

Cela soulève d'intéressantes questions, car cette période est associée à de forts déséquilibres climatiques. La Terre aurait à ce moment-là connu plusieurs épisodes de glaciation globale ou quasi-globale que l'on connaît généralement sous le terme de « Terre Boule de Neige ».

Alors qu'elles étaient jusqu'alors plutôt considérées comme restrictives, ces conditions extrêmement hostiles auraient-elles, au contraire, pu favoriser l'émergence du règne animal ? La question reste ouverte.

« L'histoire et les mécanismes de l'évolution animale resteront difficiles à établir avec précision tant que les données paléontologiques et géochimiques ne permettront pas de mieux contraindre les âges utilisés pour calibrer les horloges moléculaires », soulignent en effet les auteurs de l'étude, publiée dans la revue Science Advances.