Les Bilatériens sont des animaux possédant un plan de symétrie, un système nerveux central et un tube digestif comportant deux orifices, la bouche et l’anus. De plus, durant la gastrulation, qui est la seconde phase du développement de l’embryon, un feuillet intermédiaire, le mésoderme, se forme entre les feuillets extérieur et intérieur, aussi appelés ectodermes et endodermes. Les seuls animaux qui ne sont pas bilatériens sont les éponges, les cténophores (dont les groseilles de mer et les ceintures de Vénus) et les cnidaires (méduses, coraux rouges, anémones de mer), tous marins et qui ont un faible degré d’évolution.

Les Bilatériens se divisent en Protostomiens et Deutérostomiens. Parmi les premiers, figurent les annélides, c’est-à-dire les vers annelés, les mollusques et les arthropodes. Les seconds ont un pharynx à fentes branchiales dont le rôle est respiratoire et nutritif. Les vertébrés sont des Cordés (ou Chordés), lesquels sont des Deutérostomiens. Durant le développement de leur embryon, ils acquièrent un axe rigide et flexible issu du mésoderme ayant un rôle de soutien : la notocorde. Elle est ensuite remplacée par la colonne vertébrale. Les Échinodermes et les Hémicordés sont également des Deutérostomiens malgré leur plan d’organisation très différents. Les seconds ont une structure de soutien dorsale, la stomocorde, qui est issue de l’endoderme et non du mésoderme. Ils sont aujourd’hui représentés par les entéropneustes, qui sont des vers marins, et les ptérobranches, autrefois par les graptolites. Les fossiles de ces derniers peuvent être trouvés dans les sédiments du Paléozoïque, jusqu’au Dévonien.

Les Échinodermes sont connus pour leur symétrie pentaradiale. Certaines étoiles de mer ont clairement la forme d’étoiles à cinq branches. Toutefois, à l’état larvaire, ces animaux commencent par avoir une symétrie bilatérale. Ils ont tous un squelette interne composé de plaques calcaires juxtaposées. Elles sont parfois soudées pour former une coque rigide. Ce sont les premiers animaux à s’être dotés d’un endosquelette. Leur existence est attestée dès l’étage 3 du Cambrien, de 521 à 514 millions d’années. Le Cambrien (de 541 à 485 Ma) est divisé en séries et étages, mais ils n’ont pas tous reçu des noms et leur datation est encore incertaine. L’étage 1, le Fortunien (de 541 à 529 Ma), doit son nom à Fortune Head dans la presqu’île de Burin à Terre-Neuve, où des empreintes d’animaux ont été trouvées. Quand cet âge de 541 Ma a été choisi, elles étaient les premiers témoignages de mobilité que l’on connaissait.

Les données moléculaires ont toujours indiqué que les Échinodermes et les Hémicordés ont un ancêtre commun, mais étant donné leur morphologies si différentes, il était difficile d’imaginer à quoi il ressemblait. La découverte de fossiles dans la province chinoise du Hubei est venue résoudre ce problème. Ils ont été décrits pour la première fois en 2012 par une équipe chinoise et considérés comme un genre d’Échinodermes. Comme ils proviennent du biote de Yanjiahe, ce genre a été appelé Yanjiahella. Trois espèces ont été distinguées d’après leur nombre de « bras » : Y. ancarpa, Y. monocarpa et Y. biscarpa. Cependant, trente-cinq spécimens ont été réexamines par une équipe internationale comprenant Sébastien Clausen, de l’université de Lille, et l’étude a été publiée dans la revue Nature Communications. Il s’est avéré que ces fossiles ne provenaient que d’une seule espèce dont le nom retenu a été Yanjiahella biscarpa.

Représentation de Yanjiahella biscarpa par Nobumichi Tamura. La disposition exacte des plaques sur la thèque est inconnue.

Durant le Cambrien, la plaque lithosphérique de Chine du Sud était partiellement immergée, ce qui permettait à des animaux marins d’y vivre. Les animaux étudiés ont été enfouis sous des couches d’argiles comprenant du sable très fin (du silt) intercalées dans du calcaire carboné. Ils ont entre 2 et 5 centimètres de long et sont composés d’une thèque globulaire recouverte de plaques, de deux appendices nourriciers auparavant appelés « bras » et d’une tige musculaire à paroi organique comprenant deux zones distinctes, proche et distante de la thèque. Sa symétrie bilatérale est illustrée par les deux appendices, dont la longueur atteint 4,3 cm. La comparaison avec les blastozoaires a permis de leur attribuer un rôle nourricier. Ce sont des Échinodermes à symétrie pentaradiale du Paléozoïque. Ils avaient une tige enfoncée dans les sédiments, une thèque très minéralisée et des appendices collectant les particules alimentaires, supportés par des osselets. Gogia spiralis en est un exemple. La présence de plaques sur le thèque est une caractéristique exclusive des Échinodermes. À cause de la fossilisation, leur composition originelle n’est pas connue. Elles ont jusqu’à 2,5 mm de long et de large et sont de forme ovoïde à polygonale.

Que l’on ne s’y trompe pas : la « tige » de Y. biscarpa n’est pas comparable à celle d’une plante, mais plutôt à un ver. Elle est musculaire et traversée par une structure médiane interprétée comme un appareil digestif, visible de l’arrière de la thèque jusqu’à sa partie distante. Elle disparaît toujours avant l’extrémité de cette tige. Celle-ci est donc sans doute une organe d’ancrage post-anal. L’examen des fossiles n’a pas permis de reconnaître un quelconque orifice : bouche, fente de branchie ou anus. Mais la bouche se trouvait sûrement entre les deux appendices nutritifs. Le fait que la partie proche de la tige soit moins flexible que la partie distante indique qu’elle avait un exosquelette tubulaire légèrement minéralisé. C’est une caractéristique des Hémicordés qui n’existe pas chez les Échinodermes.

Quatre Échinodermes du Cambrien moyen et un autre du Dévonien inférieur, par Nobu Tamura. Wikimedia Commons.

Ces observations ont permis de situer Yanjiahella biscarpa à la base de l’embranchement des Échinodermes. La nature musculaire de sa tige, son organe d’ancrage post-anal et son appareil digestif linéaire étaient hérités de l’ancêtre commun des Échinodermes et des Hémicordés. Ils forment un super-embranchement désigné par le nom d’Ambulacraires. Par la suite, les Échinodermes ont perdu ces trois caractéristiques, de même que l’exosquelette tubulaire. La symétrie bilatérale a également disparu. Elle a été remplacée par une symétrie trilatérale puis pentaradiale.

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Timothy P. Topper et al., A stem group echinoderm from the basal Cambrian of China and the origins of Ambulacraria, Nature Communications, 25 March 2019.

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09059-3