Les taches d'encre présentes dans les fossiles de créatures ressemblant à des insectes de 500 millions d'années peuvent être des tissus cérébraux symétriques magnifiquement préservés. La découverte de fossiles pourrait aider à mettre fin à une controverse scientifique animée - la question de savoir si les cerveaux peuvent être fossilisés.
Les scientifiques ont découvert ces marques de taches dans les fossiles de l'arthropode Alalcomenaeus, un animal qui partage son phylum avec des insectes, des araignées et des crustacés modernes. Les animaux vivaient pendant la période cambrienne, qui a eu lieu entre environ 543 millions et 490 millions d'années, et arboraient un exosquelette dur qui se fossilisait bien. Mais les tissus mous du cerveau et des nerfs de la créature se sont souvent décomposés et ont donc disparu des archives fossiles.
Maintenant, une nouvelle étude, publiée le 11 décembre dans la revue Proceedings of the Royal Society B, décrit non pas un mais deux Alalcomenaeus fossiles avec cervelle et tous leurs parures.
"Ce dont nous traitons dans les archives fossiles, ce sont des circonstances exceptionnelles. Ce n'est pas courant - c'est super, super rare", a déclaré le co-auteur Javier Ortega-Hernández, paléobiologiste invertébré à l'Université de Harvard et conservateur du Harvard Museum of Comparative. Zoologie. Auparavant, les paléontologues n’ont identifié qu’un autre Alalcomenaeus spécimen supposé avoir un tissu nerveux, mais le résultat a été rencontré avec scepticisme. Avec deux autres spécimens en main, les scientifiques peuvent désormais être sûrs que le tissu nerveux peut en fait être fossilisé et trouvé dans des fossiles d'arthropodes cambriens exceptionnels, a déclaré Ortega-Hernández.
Débat de longue date
Outre Ortega-Hernández et son équipe, seule une poignée de chercheurs ont rapporté avoir trouvé des tissus nerveux fossilisés chez des arthropodes du Cambrien. Dans un article de 2012, les scientifiques ont décrit la première preuve d'un cerveau d'arthropode fossilisé, dans une minuscule créature appelée Fuxianhuia protensa. Bien que largement médiatisé, le rapport a attiré des critiques.
"Ils ont dit: 'Déchets, beaucoup de bêtises' '", a déclaré Nicholas Strausfeld, professeur régent au département de neurosciences de l'Université de l'Arizona et co-auteur de l'étude de 2012, ainsi que plusieurs autres sur les caractéristiques cérébrales de arthropodes. Certains paléontologues ont fait valoir que, d'après notre compréhension de la façon dont les animaux se décomposent, les spécimens tachés de Strausfeld et d'autres découverts ne pouvaient pas contenir de tissu nerveux, a déclaré Strausfeld. Certains ont émis l'hypothèse que les taches cérébrales devaient être soit un étrange hasard de fossilisation, soit des lits de bactéries fossilisées, appelés biofilms.
Mais maintenant, la nouvelle étude d'Ortega-Hernández et de ses collègues sert "de validation vraiment agréable des travaux antérieurs", a déclaré Strausfeld à Live Science. "Il a mis de côté beaucoup d'objections de la part des gens."
Dans leur étude, Ortega-Hernández et ses co-auteurs ont découvert une nouvelle Alalcomenaeus fossile enterré dans l'Utah dans une région de dépressions géologiques connue sous le nom de Grand Bassin américain. Les auteurs ont noté des taches symétriques le long de la ligne médiane de la créature qui ressemblaient à des structures du système nerveux trouvées dans certains arthropodes modernes, y compris les crabes en fer à cheval, les araignées et les scorpions. "Le système nerveux et l'intestin se croisent, ce qui est vraiment génial mais commun chez les arthropodes de nos jours", a déclaré Ortega-Hernández à Live Science.
Les taches contenaient également des niveaux détectables de carbone, un élément clé du tissu nerveux. Les taches sombres se sont également branchées sur les quatre yeux de l'animal, comme on pourrait s'y attendre pour les tissus du système nerveux. Après avoir vérifié tous ces critères, Ortega-Hernández a déclaré qu'il pouvait en toute confiance signaler la découverte de tissu nerveux fossilisé dans le nouvel échantillon.
Mais pour vérifier leurs résultats, les auteurs ont également examiné une deuxième Alalcomenaeus fossile du Grand Bassin américain. Déterré à l'origine dans les années 1990, le spécimen arborait des taches et des traces de carbone similaires au nouveau fossile. De plus, les deux fossiles du Grand Bassin correspondent aux descriptions d'un autre spécimen que Strausfeld a trouvé en Chine. Ortega-Hernández a déclaré que les trois fossiles avaient été retrouvés enfouis dans des dépôts similaires, ce qui indique qu'un processus de conservation unique a permis à toute la matière de leur cerveau de se fossiliser.
Contre-arguments
Bien qu'Ortega-Hernández et ses collègues aient vérifié et revérifié leur travail, les auteurs "doivent généralement être prudents lorsqu'ils prétendent avoir trouvé un véritable cerveau fossile", Jianni Liu, professeur à l'Institut de la petite enfance du Département de géologie de L'université Northwest de Xi'an, en Chine, a déclaré à Live Science dans un e-mail. Liu soutient que les taches blobites observées dans les fossiles cambriens pourraient être un "effet légèrement aléatoire du processus de décomposition" plutôt que des restes de matière cérébrale.
Dans une étude de 2018, Liu et ses collègues ont examiné environ 800 spécimens fossilisés et ont découvert que près de 10% contenaient des taches d'encre dans la région de la tête. Les auteurs ont passé en revue les études antérieures sur la dégradation des animaux et ont constaté que les tissus nerveux avaient tendance à se décomposer rapidement, mais les bactéries intestinales peuvent rester et "produire ces soi-disant biofilms rayonnants qui ressemblent un peu à des parties d'un système nerveux", a écrit Liu.
Plusieurs paléontologues, dont Strausfeld, ont souligné que Liu n'avait pas examiné les fossiles qui contiendraient le tissu cérébral, et que le manque de preuves primaires constitue une "lacune majeure" dans son étude. De plus, les spécimens que Liu a examinés contenaient des taches asymétriques plutôt que symétriques, ce qui signifie qu'elles n'auraient pas été interprétées de toute façon comme du tissu cérébral, a déclaré Strausfeld.
De plus, les études sur la dégradation mesurent souvent la dégradation des tissus dans l'eau, tandis que les fossiles enfouis interagissent avec une multitude de produits chimiques transportés dans les sédiments qui les entourent, a déclaré Ortega-Hernández. Par exemple, certaines études suggèrent qu'une combinaison d'argile et d'eau déclenche un processus de "tannage chimique" qui durcit les tissus mous du corps, semblable à la façon dont certains produits chimiques peuvent transformer la peau de vache souple en cuir, a déclaré Ortega-Hernández.
Davantage de travail doit être fait pour clarifier le rôle des sédiments dans la préservation des fossiles, mais pour l'instant, de nombreuses preuves suggèrent que les arthropodes restent soumis à une pression intense se solidifient au fil du temps, a déclaré Strausfeld. Le cerveau et les nerfs de l'animal s'aplatissent au cours du processus, et parce que le tissu nerveux contient beaucoup de graisse, les structures repoussent l'eau et "ont une certaine résistance contre la pourriture", a-t-il déclaré.
Malgré les preuves en leur faveur, Ortega-Hernández, Strausfeld et leurs collègues pourraient avoir besoin de déterrer beaucoup plus de cerveaux d'arthropodes pour convaincre les opposants que les cerveaux anciens peuvent se fossiliser.
"Nous apprécions les efforts des auteurs pour justifier leurs résultats comme étant de véritables tissus nerveux, mais restons sceptiques alors que les données ne proviennent que de deux fossiles", a déclaré Liu. "Les nouvelles données sont toujours les bienvenues, mais comme nous l'avons noté précédemment, nous serions plus convaincus si les caractéristiques anatomiques apparaissaient sous une forme cohérente sur plusieurs spécimens indépendamment."
