Évolution: une histoire de poissons

Certains poissons ont deux nageoires dorsales. Il y en a qui ont plutôt trois paires. Tandis que d’autres ne possèdent même pas de nageoire caudale. Si ces bizarreries font frétiller le Pr Richard Cloutier et son étudiant au doctorat Olivier Larouche, elles informent surtout sur l’évolution des membres qui sont devenus jadis utiles à la locomotion des vertébrés.

Utiles aussi pour clarifier les liens entre les 32 000 espèces de poissons. «Mieux connaître l’évolution morphologique des vertébrés, dont font partie les poissons, nous aide à comprendre les règles de base de l’évolution biologique», assure Richard Cloutier, qui est paléontologue et biologiste du développement à l’Université du Québec à Rimouski.

Modules

Le fruit de son questionnement se trouve dans une récente publication portant sur une propriété essentielle de cette évolution: la modularité.

Un peu comme des pièces de Lego, les êtres vivants se décomposeraient en sous-unités nommées modules. Au fil de l’évolution de chaque espèce, ces modules peuvent être dupliqués ou modifiés, par exemple afin d’avantager l’animal lors de ses déplacements.

D’où la grande variété des nageoires des poissons: une, deux ou encore trois paires de nageoires dorsales, pectorales, pelviennes, anales ou même caudales.

Hydrodynamisme

Le spécialiste du Dévonien — il y a 380 millions d’années, nommé l’Âge des poissons — ajoute que cette variation découle pourtant d’un modèle de base très simple. «Cela a un aspect fonctionnel certain: comment se déplacer le plus rapidement possible pour prendre la fuite (si on est une proie) ou pour attraper la nourriture (si on est un prédateur).»

La morue de l’Atlantique (Gadus morhua) possède ainsi trois nageoires dorsales, deux nageoires anales et une nageoire caudale — qui est son engin de propulsion.

Trois nageoires dorsales constituent sans conteste un avantage pour les voyages de grande distance de cette grande migratrice puisqu’elles améliorent ce qu’on appelle l’hydrodynamisme — littéralement, l’efficacité avec laquelle on se déplace dans l’eau.

Dans cette étude, l’analyse de 2730 espèces de poissons actuels et passés (des fossiles) a ainsi permis aux chercheurs de proposer un arbre phylogénétique — un schéma montrant les parentés entre les espèces — basé sur l’acquisition de nageoires.

Gagner des nageoires

C’est une étude que le titulaire de la Chaire de recherche en paléontologie des vertébrés, Hans Larsson, trouve intéressante, particulièrement pour tous les paléontologues qui œuvrent auprès des poissons.

«Il y a beaucoup de données, ce qui est très utile, mais il y aussi un nouvel arbre phylogénétique qui peut être controversé. Il y a de nombreuses propositions de chercheurs qui tentent de construire un tel arbre», note le Pr Larsson.

Le paléontologue, également directeur du Musée Redpath de Montréal, ajoute: «l’échantillon est faible par rapport à la grande famille des poissons — plus de 30 000 espèces — et cela reste une explication formelle basée uniquement sur le développement et la fonctionnalité (et non sur des marqueurs génétiques, par exemple). À mon avis, cette ligne de variations n’est pas entièrement convaincante, mais c’est un premier pas vers quelque chose à explorer. Car après tout, la modularité, c’est comment le système travaille.»

Une telle étude pourrait aussi intéresser les non-spécialistes des poissons. «Les poissons sont apparus il y a 500 millions d’années. Au-delà de ce record, il y a l’idée de savoir ce qui, fondamentalement, fait un poisson», souligne encore Hans Larsson.

Ancêtre commun inconnu

Un arbre phylogénétique, c’est une tentative de classement pour mieux comprendre les liens entre les êtres vivants.

Depuis longtemps, certains spécialistes ont du mal avec les poissons, pour lesquels on ne dispose pas d’un ancêtre commun qui faciliterait leur classement: pour réunir tous les descendants de la famille «poisson», il faudrait ajouter les tétrapodes, une super-classe d’animaux vertébrés dotés de deux paires de pattes, qui va des reptiles jusqu’aux oiseaux.

Dans cette hypothèse, les pattes primitives des tétrapodes aquatiques seraient une évolution des nageoires.