Les fossiles de poissons suggèrent que les os ont évolué pour fonctionner comme des «piles»

Les fossiles de poissons suggèrent que les os ont évolué pour fonctionner comme des «piles»

En analysant des fossiles de poissons vieux de 400 millions d’années, une équipe de scientifiques dirigée par Yara Haridy, doctorante au Musée de la nature de Berlin, a fait une découverte importante pour comprendre l’évolution des os.

Selon National Geographic, les premiers os étaient comme du «béton», un matériau purement structurel, poussant à l’extérieur des poissons pour leur donner une coquille protectrice. Les premiers os contenant des cellules vivantes, comme celles de notre corps, sont apparus plus tard, il y a environ 400 millions d’années.

L’enjeu était de comprendre ce qui a conduit à ce changement de structure osseuse et à l’apparition de ces cellules que nous appelons ostéocytes. Pour cela, Haridy a utilisé une méthode développée à l’origine pour la science et l’ingénierie des matériaux, appelée FIB-SEM, qui signifie «Focused ion beam milling and scanning electron microscopy» («Focused ion beam milling and electronic scanning microscopy»), pour analyser les fossiles de poissons appelés ostéotraces.

Les images produites par le procédé ne montraient pas les cellules osseuses elles-mêmes, décomposées il y a longtemps, mais les cavités où elles vivaient. « Je regardais l’espace où vivait une petite cellule il y a 400 millions d’années », a déclaré Haridy.

La chercheuse et son équipe ont réalisé que le tissu osseux autour des cavités était usé, comme s’il avait été consommé. Mais ce n’est pas un signe de blessure ou de maladie, mais la preuve que les cellules ont dissous une partie du tissu de sorte que le calcium, le phosphore et d’autres minéraux trouvés dans les os pourraient être incorporés dans la circulation sanguine des poissons.

Autrement dit, les cellules ont transformé le tissu osseux en une sorte de batterie, stockant des minéraux et les libérant lorsque cela était nécessaire pour des processus tels que l’alimentation des muscles. À son tour, le besoin de plus de minéraux a contribué à encourager l’évolution des os cellulaires, ce qui a changé la trajectoire des vertébrés.

Coupe transversale montrant la structure interne des os d'un vertébré.
Les os de vertébrés (comme les nôtres) sont des structures vivantes qui, en plus de soutenir notre corps, sont responsables de la production de cellules sanguines. Image: cigdem /

« Cette hypothèse existe depuis un certain temps, mais elle n’a pas été corroborée », a déclaré le paléontologue Martin Brazeau de l’Imperial College de Londres, qui n’a pas participé à l’étude de Haridy.

Sans ostéocytes, les vertébrés n’auraient jamais pu s’adapter à la vie sur terre, car les batteries osseuses fournissent le calcium nécessaire à la ponte ou à la lactation. L’évolution aurait pu prendre un chemin différent, sans créatures comme les dinosaures ou les mammifères.

En plus de révéler les cavités qu’occupaient les cellules, l’étude a pu découvrir la forme et les connexions des cellules entre les os, ce qui n’avait pas été fait auparavant. Cependant, la technique FIB-SEM a ses inconvénients: elle ne peut analyser que le tissu osseux à la surface d’un fossile, et une partie de l’échantillon est détruite dans le processus. Cela signifie qu’il ne s’agit pas d’une méthode appropriée pour, par exemple, l’analyse d’échantillons isolés.

Pourtant, Haridy est enthousiasmé par le potentiel. « Tout comme les premières images de tomodensitométrie ont ouvert le champ de la paléontologie et nous ont donné de nouvelles méthodologies, je pense que cette méthode continuera à nous surprendre à l’avenir. »

La source: National Geographic