Histoire évolutive des poissons

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Poisson
Nom commun ou
nom vernaculaire ambigu :
L'expression « poisson » s'applique en français à plusieurs taxons distincts. Page d'aide sur l'homonymie
La période du Dévonien (419 à 359 Ma) a vu le développement des premiers requins, des Placodermes blindés et divers poissons aux nageoires pédonculées, y compris les espèces transitoires tétrapodes.
La période du Dévonien (419 à 359 Ma) a vu le développement des premiers requins, des Placodermes blindés et divers poissons aux nageoires pédonculées, y compris les espèces transitoires tétrapodes.
Taxons concernés

Les espèces de la classe

et de la super-classe

mais aussi plusieurs autres espèces parmi les Agnathes.

L'histoire évolutive des poissons a commencé il y a environ 530 millions d'années, durant l'explosion cambrienne. Les premiers poissons sont représentés par un groupe de petits vertébrés sans mâchoires, des poissons cuirassés appelés ostracodermes. Les lignées de poissons sans mâchoires ont pour la plupart disparus. Un clade existant, formé par les lamproies, peut se rapprocher des anciens pré-poissons à mâchoire. Les premières mâchoires sont apparues chez les placodermes. La diversité des vertébrés à mâchoires peut indiquer l'avantage évolutif d'une mâchoire articulée. Les scientifiques ignorent si l'avantage d'une mâchoire est une plus grande force de morsure, l'amélioration de la respiration ou une combinaison de facteurs. L'évolution des poissons n'est pas étudiée comme un événement unique car les poissons ne représentent pas un groupe monophylétique mais un paraphylétique (par l'exclusion des tétrapodes).

L'histoire évolutive des vertébrés a commencé dans les mers du Cambrien, lorsque des créatures au corps mou, sans mâchoires et sans dents, se débattaient dans l'eau, en avalant des particules de nourriture microscopiques. Ce n'est qu'après que les os résistants ont été mis au point (initialement sous la forme d'une carapace écailleuse puis plus tard à l'intérieur du corps) que les formes fossiles purent être conservées dans les roches. Et ce n'est qu'à ce moment que les paléontologistes purent commencer à appréhender l'histoire avec une certaine assurance.

Les premières traces d'écailles osseuses ont été trouvées dans des roches datant de la fin du Cambrien, et les premières formes de poissons vertébrés reconnaissables ont été découvertes dans des roches en Australie datant du début de l'Ordovicien. Ainsi, le premier chapitre de l'évolution des vertébrés a débuté avec le très ancien Arandaspis, un poisson d'environ 15 cm de long et dépourvu de machoires, sans dents et sans autre nageoire que la nageoire caudale. Il possédait cependant des branchies et une colonne dorsale formée de matériaux cartilagineux (la notochorde) qui lui servait d'épine dorsale.

Vue d'ensemble[modifier | modifier le code]

Vertebrate classes
Diagramme de l'arbre phylogénétique des poissons et d'autres classes de vertébrés.

La classification conventionnelle considère les vertébrés comme un sous-embranchement regroupé en huit classes selon les interprétations traditionnelles des traits anatomiques et physiologiques. À leur tour, ces classes sont regroupées en vertébrés à quatre membres (les tétrapodes) et ceux sans membres (les poissons). Les classes de vertébrés existantes sont:

Poisson :
Tétrapodes :
S'ajoutent deux catégories de poissons à mâchoire éteints : les placodermes et les acanthodiens.
[[Image:{{{image2}}}|360px|alt=|]]


Article détaillé : Histoire évolutive du vivant.

Les premiers ancêtres des poissons ou des animaux qui étaient probablement liés étroitement aux poissons, étaient des Pikaia, des Haikouichthys et des Myllokunmingia. Ces trois genres sont tous apparus vers 530 Ma. Les Pikaia avaient une notochorde primitive ; une structure qui se serait développé en colonne vertébrale. Contrairement aux autres animaux qui ont dominé le Cambrien, ces groupes avaient le plan de base du corps des vertébrés. Une notochorde, des vertèbres rudimentaires, une tête et une queue bien définie. Tous ces premiers vertébrés n'avaient pas de mâchoires et filtraient leur nourriture à proximité du fond marin.

Ils ont été suivis par les vertébrés fossiles sous la forme de poissons fortement blindés découverts dans les roches de l'Ordovicien (500-430 Ma). La colonisation de nouvelles niches a entraîné la diversification des plans d'organisation et parfois une augmentation de la taille. Au Dévonien (395-345 Ma), des géants placodermes comme Dunkleosteus')' pouvaient atteindre jusqu'à sept mètres de long et les premiers poissons à respiration aérienne qui pouvaient demeurer sur la terre ferme pendant des périodes prolongées. Ce dernier groupe comprenait les amphibiens ancestraux.

Les premiers vertébrés à mâchoire sont apparus à la fin de l'Ordovicien et sont devenu commun dans le Dévonien, souvent connu sous le nom d'« âge des poissons ». Les deux groupes de poissons osseux, les poissons à nageoires rayonnées et les poissons à membres charnus, sont devenus communs. Le Dévonien a également vu la disparition de presque tous les poissons sans mâchoire, sauf les lamproies et les myxines, ainsi que les Placodermes, un groupe de poissons blindé qui a dominé une grande partie de la fin du Silurien. Le Dévonien a également vu la naissance des premières labyrinthodontes, marquant la transition entre les poissons et les amphibiens.

Les reptiles sont apparus à partir des labyrinthodontes dans la période du Carbonifère. Les reptiles anapsides et synapsides étaient monnaie courante à la fin du Paléozoïque, tandis que les diapsides sont devenus dominants au cours du Mésozoïque. Dans la mer, les poissons osseux sont devenus dominants. Les dinosaures ont donné naissance aux oiseaux au Jurassique. La disparition des dinosaures à la fin du Crétacé a permis l'expansion des mammifères, qui ont évolué à partir des thérapsides, un groupe de reptiles synapsides, au cours de la période du Trias.

Les autres radiations, tels que celles des poissons dans les périodes du Silurien et du Dévonien, impliquaient moins de taxons, principalement avec des plans d'organisation très similaires. Les premiers animaux à s'aventurer sur la terre ferme sont des arthropodes. Certains poissons avaient des poumons, des nageoires osseuses et pouvait ramper sur la terre ferme.

Les Poissons agnathes[modifier | modifier le code]

Les premiers poissons et en fait les premiers vertébrés, étaient les ostracodermes, qui apparurent au Cambrien, il y a environ 410 Ma, et s'éteignirent à la fin du Dévonien, il y a environ 350 Ma. Les ostracodermes étaient des poissons sans mâchoires que l'on trouvait principalement en eau douce. Ils étaient recouverts de plaques osseuses ou d'écailles formant une sorte d'armure et mesuraient souvent moins de 30 cm de long. Les ostracodermes font partie de la classe des Agnatha avec les poissons sans mâchoires actuels, les lamproies et les myxines, dont on pense qu'ils dérivent des ostracodermes.

Espèces[modifier | modifier le code]

Les poissons à mâchoires[modifier | modifier le code]

Les premiers poissons possédant des machoires, les acanthodiens, ou requins à épines, apparurent à la fin du Silurien, il y a environ 410 millions d'années, et s'éteignirent avant la fin du Permien, il y a environ 250 millions d'années. Les acanthodiens étaient généralement des poissons de petite taille ressemblant à des requins et avec des formes variant des poissons se nourrissant de plancton, sans dent, aux prédateurs aux dents acérées. Ils étaient souvent classés dans un ordre de la classe des Placodermi, un autre groupe de poissons primitifs, mais plus récemment les systématiciens les ont déplacés dans une classe pour eux seuls : la classe des Acanthodii ou même au sein de la classe des poissons modernes osseux, les Osteichthyes. On pense que les acanthodiens et les poissons osseux modernes sont apparentés et que soit les acanthodiens ont donné naissance aux poissons osseux modernes ou que les deux groupes partagent un ancêtre commun.

Les placodermes[modifier | modifier le code]

Les placodermes, un autre groupe de poissons dotés de machoires, apparurent au début du Dévonien, il y a environ 395 millions d'années, et s'éteignirent à la fin du Dévonien ou au début du Mississippien (Carbonifère), il y a environ 345 millions d'années. Des études détaillées sur l'anatomie de restes fossiles par le scientifique Suédois Erik Stensiö suggèrent fortement que les placodermes sont apparentés étroitement avec les requins. Les placodermes étaient des poissons typiquement de petite taille, aplatis et vivant sur le fond marin, bien que de nombreuses espèces, en particulier les arthrodires, étaient quant à elles des prédateurs actifs de pleines eaux. Dunkleosteus était le plus grand et le plus connu de ces espèces. Sa machoire supérieure était fermement fusionnée avec le crâne, mais il y avait une articulation entre le crâne et la plaque osseuse de la région du tronc. Celle-ci permettait à la partie supérieure de la tête d'être projetée en arrière, et chez les arthrodires, ce mouvement leur permettait d'ouvrir la gueule plus grand.

Requins acanthodiens et placodermes[modifier | modifier le code]

Crâne de Dunkleosteus.

On pense que le squelette cartilagineux des requins et des raies, de la classe des Chondrichthyes, qui apparurent il y a environ 370 millions d'années au milieu de l'ère dévonienne, est une évolution secondaire dérivant du squelette osseux des placodermes.

Espèces de poissons cartilagineux[modifier | modifier le code]

Heliobatis radians

Les poissons osseux[modifier | modifier le code]

Les poissons osseux modernes, de la classe des Osteichthyes, apparurent à la fin du Silurien ou au début du Dévonien, il y a environ 395 millions d'années. Les premières formes étaient des poissons d'eau douce, du fait qu'on n'en a retrouvé aucun reste fossile dans aucun dépôt marin plus ancien que ceux du Trias, il y a environ 230 millions d'années. Les Osteichthyes ont pu évoluer à partir des acanthodians. Une sous-classe des Osteichthyes, les poissons aux nageoires rayonnées (Actinopterygii), apparurent et demeurèrent le groupe dominant de poissons au niveau planétaire. Ce ne fut cependant pas par les poissons aux nageoires rayonnées qu'a eu lieu l'évolution vers les vertébrés terrestres.

Poissons à nageoires rayonnées primitifs[modifier | modifier le code]

Poissons à nageoires rayonnées modernes[modifier | modifier le code]

Les poissons à nageoires charnues[modifier | modifier le code]

La spéciation des vertébrés à la fin du Dévonien se fit à partir de poissons à nageoires lobées tels le Panderichthys dont les descendants tels l'Eusthenopteron pouvait respirer de l'air et vivait dans des eaux boueuses peu profondes, puis le Tiktaalik dont les nageoires qui avaient une forme de patte pouvait lui permettre de s'aventurer sur terre, précédant en cela les premiers tétrapodes tels que Acanthostega dont les pattes avaient huit doigts, et Ichthyostega qui avait des membres bien développés et pouvait vivre dans des marais pleins de plantes aquatiques. Les poissons à nageoires lobées ont évolué vers les espèces de Cœlacanthe qui survivent encore aujourd'hui.

On trouve les ancêtres des vertébrés terrestres dans un autre groupe de poissons osseux appelés les Choanichthyes ou Sarcopterygii. Les poissons choanates sont caractérisés par des narines internes, des nageoires charnues appelées nageoires lobées, et des écailles cosmoïdes. Les poissons choanates apparurent à la fin du Silurien ou au début du Dévonien, il y a plus de 390 millions d'années, et dérivent probablement des acanthodiens. Les poissons choanates incluent un groupe connu sous le nom de Crossopterygii, qui possède un représentant encore vivant, le cœlacanthe (genre Latimeria). Au cours du Dévonien, certains crossoptérygiens de l'ordre (ou sous-ordre) des Rhipidistia ont commencé à ramper hors de l'eau et devinrent les premiers tétrapodes.

Espèces[modifier | modifier le code]

Chronologie[modifier | modifier le code]

Pré-dévonien : l'origine des poissons[modifier | modifier le code]

Cambrien Cambrien (541–485 Ma) : le début du Cambrien a été marqué par l'explosion cambrienne, l'apparition soudaine de la quasi-totalité des phylums d'animaux invertébrés (mollusques, méduses, vers et les arthropodes) en abondance. Les premiers vertébrés sont apparus sous la forme de poissons primitifs, qui se sont ensuite grandement diversifiés pendant le Silurien et du Dévonien.
Pikaia BW.jpg Pikaia
Vidéos externes
Pikaia gracilens animation
The Burgess Shale

Pikaia, avec Myllokunmingia et Haikouichthys ercaicunensis juste au-dessous, sont tous les candidats pour les titres de « premier vertébré » et « premier poisson ». Pikaia est un genre qui est apparu pendant l'explosion cambrienne de la vie multicellulaire (530 Ma). Pikaia gracilens (photo) est un fossile transitionnel entre les invertébrés et les vertébrés et peut être la plus ancienne forme connue de chordés. Dans ce sens, il a peut-être été l'ancêtre des poissons. C'était un animal primitif sans yeux, sans une tête bien défini, et mesurant moins de 5 cm de long. Pikaia était un animal latéralement aplati en forme de feuille qui nageait en lançant son corps en une série de S, en forme de zig-zag, des courbes analogues à un mouvement de serpents. Les poissons ont hérité du même mouvement de natation. Il y avait une paire de grands tentacules sur la tête et une série d'appendices courts, qui peuvent être semblables aux fentes branchiales, de chaque côté de sa tête. Pikaia montre les conditions essentielles pour vertébrés. Le corps aplati est divisé en paires de myomères, considérés comme des lignes verticales faibles. Les muscles se trouvent de chaque côté d'une structure souple qui ressemble à une tige qui va de la pointe de la tête à la pointe de la queue.

Haikouichthys 3d.png Haikouichthys Haikouichthys est un autre genre qui apparaît aussi dans les fossiles d'environ 530 Ma, et marque également le passage des invertébrés aux vertébrés. Les Haikouichthys sont des craniates (les animaux avec un squelette et une tête distincte). Contrairement aux Pikaia, ils avaient des yeux. Ils avaient aussi un crâne défini et d'autres caractéristiques qui ont conduit les paléontologues à les qualifier de vrais craniates, ils sont même considérés populairement comme les premiers poissons. L' analyse cladistique indique que l'animal est probablement une base des chordés ou une base des craniates, mais il ne possède pas les caractéristiques suffisantes pour être inclus sans controverse, même dans l'autre groupe souche.
Myllokunmingia.png Myllokunmingia Myllokunmingia est un genre qui est apparu il y a environ 530 Ma. Il s’avère être un chordé et un vertébré. Il mesure 28 mm de long et 6 mm de haut, et figure parmi les plus anciens craniates connus.
Euconodonta.gif Conodonte Les conodontes (dents en cônes) ressemblaient à des anguilles primitives. Ils sont apparus il y a 495 Ma et ont disparu il y a 200 Ma. Initialement, ils étaient connus seulement à travers de microfossiles de dents. L'utilisation de ces "dents" devaient probablement servir d'appareils d'alimentation par filtration ou de système pour attraper et écraser. Les conodontes mesuraient de un centimètre à 40 cm (Promissum). Leurs grands yeux avaient une position latérale de ce qui rend peu probable un rôle prédateur. La musculature conservée laisse entendre que certains conodontes (Promissum au moins) étaient efficaces, mais incapables d'atteindre des pointes de vitesse. En 2012, les chercheurs classent les conodontes dans le phylum des chordés en se basant sur la présence d'ailerons avec les rayons des nageoires, les muscles en forme de chevrons et une chorde. Certains chercheurs les considèrent comme des vertébrés similaires en apparence aux myxines et lamproies modernes, bien que l'analyse phylogénétique suggère qu'ils sont plus éloignés de ces groupes.
Thelodonti.gif Ostracodermes Les ostracodermes forment un des nombreux groupes de poissons sans mâchoire primitifs éteints qui étaient dotés d'une armure de plaques osseuses. Ils sont apparus au Cambrien, il ya environ 510 Ma, et ont disparu vers la fin du Dévonien, il y a environ 377 Ma. Initialement, les ostracodermes avaient des nageoires médiocres et des nageoires jumelées, voire des membres. Ils étaient recouverts d'une armure d'écailles osseuses et mesuraient souvent moins de 30 cm de long.
Ordov-
ician
Ordovicien (485–443 Ma) : Les poissons, premiers vertébrés véritables au monde, ont continué d'évoluer, et ceux avec des mâchoires (Gnathostomata) sont peut-être apparu à la fin de cette période. La vie ne s'était pas encore diversifiée sur la terre ferme.
Arandaspis NT.jpg
Arandaspis Les Arandaspis sont des poissons sans mâchoire qui vivaient durant l'Ordovicien précoce, il y a 480-470 Ma. Ils mesuraient environ 15 cm de long, avec un corps fuselé recouvert de rangées de plaques osseuses noueuses blindées. La face avant du corps et la tête étaient protégées par des plaques dures avec des ouvertures pour les yeux, les narines et les branchies. Bien qu'ils soient dépourvus d mâchoires, Arandaspis aurait eu des plaques mobiles dans sa bouche, servant lèvres, aspirer les particules de nourriture. La position basse de sa bouche suggère qu'il fourragea le fond de l'océan. Il manquait ailettes et son seul moyen de propulsion était sa queue aplatie horizontalement. En conséquence, il est probablement nagé dans une manière semblable à un têtard moderne.
Astraspis desiderata.gif
Astraspis Les Astraspis sont des poissons sans mâchoires primitives liés à d'autres poissons de l'Ordovicien, comme Sacabambaspis et Arandaspis. Les fossiles montrent des signes clairs d'une structure sensorielle (système de la ligne latérale). La disposition de ces organes en lignes régulières permet aux poissons de détecter la direction et la distance à partir d'une perturbation dans l'eau. Les Arandaspis ont une queue couverte de petites plaques de protection et une tête couverte de grandes plaques. Un spécimen décrit par Sansom et al. possède de grands yeux latéraux et une série de huit ouvertures branchiales de chaque côté.

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Gilles Cuny, Les requins sont-ils des fossiles vivants ?, EDP Sciences, coll. « Bulles de sciences », 2002, (ISBN 2868835384)
  • Janvier, Philippe. Early Vertebrates Oxford, New York: Oxford University Press, 1998. (ISBN 0-19-854047-7)
  • Long, John A. The Rise of Fishes: 500 Million Years of Evolution Baltimore: The Johns Hopkins University Press, 1996. (ISBN 0-8018-5438-5)

Références[modifier | modifier le code]