Entre -541 et -530 millions d’années, la Terre a connu un événement spectaculaire. De très nombreux animaux et végétaux ont soudainement émergé lors d’un phénomène connu sous le nom d’explosion cambrienne. Bien que les causes de cette dernière ne soient pas encore bien connues, l’explosion cambrienne marque un tournant majeur de la vie sur Terre. 

L’explosion cambrienne se caractérise par l’apparition soudaine et de manière très rapide (à l’échelle des temps géologiques, soit environ 20 millions d’années) de la plupart des grands embranchements actuels de l’arbre des métazoaires (qui sont les animaux composés de plusieurs cellules).

Sur une très courte période, les animaux, végétaux et bactéries se sont mis à foisonner. Cette époque signe l’apparition d’une diversité incroyable d’animaux aux structures et aux plans d’organisation inédits.

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L’explosion cambrienne constitue en quelque sorte le passage d’animaux simples, unicellulaires à symétrie radiaire et anatomiquement rudimentaires (comme les bactéries) à des animaux plus complexes, pluricellulaires à symétrie bilatérale. Ces nouveaux animaux présentent des structures internes bien plus sophistiquées et développées ; une réelle complexité d’organisation a fait son apparition.

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Illustration montrant la différence entre symétrie radiaire et symétrie bilatérale. Crédits : Unisciel

Les fouilles paléontologiques qui ont mené à la découverte de cette grande période d’innovation ont été réalisées sur le site des Schistes de Burgess, situé au cœur des montagnes Canadiennes.

Ce site exceptionnel a été découvert en 1909 par un scientifique du nom de Charles Walcott, bien que les fossiles qui y ont été retrouvés n’aient été correctement analysés que bien plus tard. Les spécialistes de l’évolution pensent que tous les animaux que nous connaissons aujourd’hui dérivent en fait des divers organismes qui sont apparus lors de cette explosion.

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Représentation de l’arbre phylogénétique des métazoaires. Crédits : ENS

La découverte des indices géologiques de l’explosion cambrienne

C’est en 1909 que le paléontologue Chales Walcott, accompagné de son équipe scientifique, découvre le site des Schistes de Burgess ainsi que les fossiles que celui-ci renferme.

Ces fossiles datant de l’époque du Cambrien ont été retrouvés dans un état de conservation remarquable. Les détails de ces derniers sont notables, car ils ont gardé la forme des tissus mous, un cas extrêmement rare de conservation (les tissus mous se dégradant généralement très rapidement après l’ensevelissement de l’animal).

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Délimitation des fouilles du Musée royal de l’Ontario, en contrebas de la carrière de Walcott, en 1999. Le mont Burgess se dessine à l’arrière-plan. Crédits : Jean-Bernard Caron

Walcott et son équipe excavèrent de ce site pas moins de 65’000 fossiles de 120 espèces différentes, afin de les analyser et les classer dans le but de déterminer la population animale et végétale de cette époque. Ensuite, ils ont pu positionner ces dernières par rapport à la faune et la flore actuelles.

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Échelle des temps géologiques. Les fossiles retrouvés par Walcott datent du Cambrien. Crédits : ENS

Ce n’est qu’en 1960 que Harry Whittington et ses collègues Briggs et Conway Morris de l’université de Cambridge prennent la pleine mesure de ce que sont réellement les fossiles issus des Schistes de Burgess. Après des analyses approfondies, ils réalisent que la faune de l’époque était beaucoup plus diversifiée que ce qu’avait déterminé Walcott. En effet, celui-ci s’était contenté de ranger les fossiles de manière approximative au sein de catégories d’animaux déjà connues.

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Une des espèces fossilisées retrouvées sur le site des Schistes de Burgess, Hallucigenia Sparsa. Crédits : Carrière Walcott

Whittington et ses associés chamboulent alors totalement l’arbre phylogénétique de l’époque en créant un grand nombre de nouvelles catégories d’animaux jusque-là inconnues. La faune qu’ils avaient découverte à travers les fossiles des Monts Burgess était inédite, composée d’espèces n’entrant dans aucune des catégories phylogénétiques connues jusqu’alors.

Le Cambrien et ses espèces étonnantes

Voici quelques espèces totalement inédites qui sont apparues au cours de l’explosion cambrienne :

— Opabinia, un petit animal retrouvé dans les océans. Il possède une anatomie bien particulière puisqu’il arbore une sorte de trompe qui lui permettait probablement d’appréhender ses proies.

Son anatomie est tellement singulière que Whittington et son équipe furent moqués lorsqu’ils présentèrent un dessin de reconstitution d’Opabinia, durant une présentation de leurs résultats. L’assemblée trouvait tout simplement l’animal trop grotesque pour avoir une réalité scientifique.

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En haut, une reconstitution 3D d’Opabinia. En bas, un fossile d’Opabinia retrouvé sur le site de Burgess. Crédits : Musée Royal de l’Ontario/Institut Smithsonian

— Anomalocaris, considéré comme le grand prédateur de l’époque. Monstre des océans, celui-ci ne mesurait pourtant qu’une soixantaine de centimètres. Les premiers fossiles d’Anomalocaris (littéralement « étrange crevette ») ont d’abord été pris pour de curieuses crevettes.

Il s’est avéré plus tard que ce que les paléontologues ont longtemps pris pour des crevettes étaient en fait un morceau d’un puzzle bien plus grand, celui d’Anomalocaris.

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À gauche, une reconstitution 3D d’Anomalocaris. À droite, un fossile d’Anomalocaris retrouvé sur le site de Burgess. Crédits : Rainer H/Institut Smithsonian

— Pikaia, une sorte de gros ver tout aplati. Les scientifiques ont d’abord pensé qu’il s’agissait tout simplement d’un ver, mais après de multiples analyses, il s’est avéré que celui-ci appartient en fait à la famille des chordés, qui inclus aussi les vertébrés.

Rien ne permet d’affirmer avec certitude que Pikaia est notre ancêtre, mais certains scientifiques suggèrent qu’à l’époque, tous les descendants des vertébrés actuels ressemblaient potentiellement à Pikaia.

En haut, une vue d’artiste de Pikaia. En bas, un fossile de Pikaia retrouvé sur le site de Burgess, dont deux caractéristiques principales des Chordés sont indiquées. Crédits : Nobu Tamura/Université de Berkeley

Les causes de l’explosion cambrienne

Les raisons qui ont pu entraîner la soudaine apparition de cette faune nouvelle et foisonnante… (suite à la page suivante)

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