3D model of the embryo of a cambrian creature; the ring-shaped brain is marked in yellow within the embryo (left) and in a detailed image on its own (right)

L’ancien cousin du ver du pénis fossilisé avec son cerveau en forme de beignet intact

Les scientifiques ont découvert quelque chose d’inattendu dans l’embryon fossilisé d’une créature ressemblant à un ver de la période cambrienne : les restes d’un minuscule cerveau en forme de beignet dans la tête de l’animal primordial.

Le fossile d’environ 500 millions d’années est un exemple de l’espèce marine, un ancien cousin de vers de pénis (priapulidés) et dragons de boue (Kinorhyncha). À ce jour, les scientifiques n’ont pas trouvé de fossiles de cinglés ressemblant à des vers sous leur forme adulte, mais les chercheurs ont découvert des centaines d’embryons vierges qui capturent différentes étapes du développement précoce des animaux. Chacun de ces embryons ne mesure qu’environ un demi-millimètre (0,02 pouce) de diamètre.

“Le problème, c’est qu’il ressemble à un mini-adulte – il ressemble en fait à un ver de pénis miniature”, ce qui donne aux scientifiques une idée de ce à quoi ressemblait probablement un mature, Philip Donoghue, professeur de paléobiologie à l’Université de Bristol en Angleterre, a déclaré Live Science.

Donoghue et son collaborateur Xi-ping Dong, professeur à l’École des sciences de la Terre et de l’espace de l’Université de Pékin à Pékin, ont examiné bon nombre de ces embryons au fil des ans, mais c’est la première fois qu’ils en trouvent un avec des cerveau tissu caché à l’intérieur. Ils ont rapporté leur découverte le 4 octobre dans le journal Science ouverte de la Société royale (s’ouvre dans un nouvel onglet).

Historiquement, des rapports de scientifiques ont découvert des tissus cérébraux fossilisés ont fait polémique car on pensait autrefois que le tissu nerveux ne pouvait pas se fossiliser, a rapporté Live Science précédemment. Cependant, dans ce cas, les preuves semblent convaincantes, a déclaré Nicholas Strausfeld, professeur régent au Département de neurosciences de l’Université de l’Arizona à Tucson, qui n’a pas participé à l’étude.

“Cela me semble, inéluctablement, un tissu qui n’est pas le muscle – et ce n’est pas de l’intestin non plus, alors qu’est-ce que cela pourrait être ? » a déclaré Strausfeld à Live Science. « Je dirais que ce sont des neurones », et plus précisément, des cellules cérébrales disposées en anneau autour de ce qui aurait été autrefois l’intestin de l’animal, a-t-il déclaré. .

L’embryon exceptionnel a été collecté dans un gisement de fossiles connu sous le nom de Wangcun Lagerstätte dans l’ouest du Hunan, en Chine. Là, le minuscule fossile avait été enfermé dans une grande dalle de calcaire. De retour dans leur laboratoire de l’Université de Pékin, Dong et ses collègues ont soigneusement dissous cette roche calcaire avec de l’acide, puis trié manuellement les microfossiles dans les résidus.

“Vous pouvez imaginer chacun de ces [embryos] pèse probablement des fractions de gramme, mais il dissolvait littéralement des tonnes, des tonnes métriques, de roche », a déclaré Donoghue à propos des efforts de Dong pour trouver ces embryons au fil des ans. « C’est au-delà du territoire « aiguille dans une botte de foin » », a-t-il dit.

Une fois libérés du calcaire, les embryons ont été expédiés à l’Institut Paul Scherrer de Villigen, en Suisse, qui abrite un accélérateur de particules mesurant environ 1 300 pieds (400 mètres) de diamètre. En lançant des électrons à peu près à la vitesse de la lumière, la machine génère un rayonnement qui peut être utilisé pour diverses expériences, a déclaré Donoghue. Dans ce cas, l’équipe a utilisé des rayons X produit par l’accélérateur pour prendre des instantanés de leurs minuscules embryons.

“Le spécimen tourne de 180 degrés dans le faisceau, et il prend 1 501 rayons X au fur et à mesure”, a déclaré Donoghue. Ces radiographies individuelles peuvent ensuite être assemblées dans un modèle 3D détaillé, permettant à l’équipe de regarder à l’intérieur de chaque embryon sans avoir à l’ouvrir physiquement.

“Normalement, nous n’obtenons pas la préservation de l’anatomie d’origine de l’organisme; nous obtenons juste la cuticule”, c’est-à-dire la coquille externe dure de l’animal, a déclaré Donoghue à propos des embryons radiographiés. De plus, les scientifiques voient souvent de fines lignes de minéralisation hachurées à l’intérieur de chaque embryon ; on pense que ces lignes sont la preuve de microbes qui se sont développés sur l’animal avant sa fossilisation.

Comparé à ce que l’équipe a généralement observé, l’embryon qui contenait des traces de tissu nerveux avait l’air radicalement différent. Cet embryon portait une structure claire et organisée dans sa tête, que l’équipe a interprétée comme étant le cerveau en forme d’anneau de l’animal. De plus, le fossile portait une autre structure distinctive dans sa queue, que l’équipe a considérée comme des restes de muscle.

“Dans ce spécimen, à la fois dans la tête et dans la queue, nous avons ce tissu de minéralisation entièrement distinct, structuré et organisé qui est très différent de ce que nous voyons dans tout autre spécimen”, a déclaré Donoghue. “C’est pourquoi nous interprétons qu’il s’agit d’une structure biologique qui était intrinsèque à l’organisme d’origine, et ensuite c’est notre travail de déterminer ce que c’était sur Terre.”

Sur la base de la relation connue entre les animaux comme les vers de pénis et les dragons de boue, les scientifiques pourraient raisonnablement s’attendre à ce que son cerveau soit en forme d’anneau, de sorte que l’interprétation des auteurs du fossile a du sens, a déclaré Strausfeld à Live Science. “Laissant de côté l’improbabilité de [the brain’s] fossilisation, il serait surprenant qu’elle présente une morphologie différente », notent les auteurs de l’étude dans leur rapport.

Notamment, c’est la première fois que du tissu nerveux fossilisé est trouvé dans un soi-disant fossile de style Orsten, ont ajouté les auteurs. Ces fossiles mesurent généralement moins de 0,08 pouce (2 mm) de long, se trouvent enfermés dans des nodules de calcaire et sont préservés grâce à un processus de minéralisation par lequel les tissus des animaux sont remplacés par du phosphate de calcium. Ce processus produit un fossile 3D minuscule mais très détaillé qui ne préserve généralement que la cuticule de l’animal, pas ses organes internes.

“La chose la plus intéressante à propos de notre article est peut-être ce qu’il nous dit sur le potentiel de découvertes futures”, a déclaré Donoghue. “Personne n’avait prévu que l’on pouvait conserver des cerveaux ou des tissus nerveux dans du phosphate de calcium, et peut-être qu’il suffit de revenir en arrière et de le chercher dans les tiroirs du musée.”

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