Le livre «Empreintes de vie. 25 étapes d'évolution et toute l'histoire de la planète "

Bonjour à tous! Nous avons élargi notre série New Science avec un nouveau livre:

l'auteur de nombreux paléontologues à succès Donald Protero a transformé la description scientifique de vingt-cinq célèbres fossiles parfaitement conservés en une histoire fascinante du développement de la vie sur Terre.

Les vingt-cinq fossiles mentionnés dans ce livre montrent la vie dans toute sa splendeur évolutive, montrant comment une espèce se transforme en une autre. Nous voyons toute la variété de plantes et d'animaux disparus - des tailles microscopiques aux tailles gigantesques. Nous vous parlerons de fantastiques créatures terrestres et marines qui n'ont pas d'analogues dans la nature moderne: les premiers trilobites, les requins géants, les énormes reptiles marins et les dinosaures à plumes, les premiers oiseaux, les baleines, les rhinocéros géants sans cornes et l'australopithèque "Lucy".

Préface

L'histoire de la vie sur Terre est incroyablement complexe. Actuellement, 5 à 15 millions d'espèces de créatures vivantes vivent sur notre planète. Puisque plus de 99% des espèces existantes ont déjà disparu, nous pouvons conclure que des centaines de millions d'espèces biologiques ont vécu sur Terre, sinon plus, depuis la naissance de la vie - et cela s'est produit il y a 3,5 milliards d'années ou même plus tôt.

Par conséquent, sélectionner seulement 25 fossiles pour représenter des centaines de millions d'espèces éteintes à l'aide de leur exemple n'est pas une tâche facile. Je me suis concentré sur les fossiles emblématiques de l'histoire de l'évolution. Ils démontrent les étapes clés de l'origine de grands groupes d'espèces biologiques ou illustrent les transitions évolutives d'un groupe à l'autre. De plus, la vie n'est pas seulement l'émergence de nouveaux groupes d'espèces, mais une manifestation frappante de diverses adaptations, au cours desquelles la taille des organismes, leurs niches écologiques et l'environnement occupé changent. Par conséquent, j'ai choisi plusieurs formes fossiles «extrêmes» qui démontrent ce que la biologie peut accomplir. Vous ferez la connaissance du plus grand animal terrestre, du plus grand prédateur terrestre et de certaines créatures marines géantes qui ont autrefois labouré l'océan.

Naturellement, une approche aussi complexe oblige à ignorer de nombreuses créatures, j'ai donc douloureusement choisi qui décrire et qui ignorer. J'ai essayé de ramasser des fossiles, relativement bien conservés et célèbres. Ainsi, de nombreuses espèces ont été exclues, dont les restes sont trop fragmentés pour les interpréter en toute confiance. Étant donné l'intérêt d'un large éventail de lecteurs, j'ai préféré les dinosaures et les vertébrés. Je m'excuse auprès de toutes mes connaissances paléobotanistes et micro-paléontologues d'avoir privé leurs disciplines en les consacrant toutes les deux au chapitre.

J'espère que vous me pardonnerez mes péchés, mes actes et mes non-actes et que vous ferez attention aux êtres dont je veux vous raconter les histoires. Qu'ils vous rendent la vie plus lumineuse!

Extrait du livre

PALOUR FISHING CHIENTIST Fentes de

Gill, cartilage lingual, synapticula, endostyle et corde. On ne peut pas affirmer que tous ces organes distinguent les protochordés des poissons marins et leur indiquent, ainsi que nous, leur faible origine. La thyroïde et le thymus, la tige sous la corde, sont ce qui nous unit aux lamproies, aux quatrains et au hareng, quelques-uns de ceux qui ont longtemps diversifié notre table.
Walter Garstang, «Formes larvaires avec d'autres versets zoologiques»

Hugh Miller et le grès rouge antique

Avec le reste des mammifères, nous, les humains, ainsi que les oiseaux, les reptiles, les amphibiens et les poissons, sommes des vertébrés, c'est-à-dire des animaux avec une crête. D'où venaient les vertébrés? Que dire de l'origine de notre type le plus vieux poisson fossile? Pour obtenir des réponses à ces questions, vous devez vous rendre en Écosse à la fin du XVIIIe siècle.

À la fin du XVIIIe siècle, principalement au Royaume-Uni, une nouvelle jeune discipline scientifique a commencé à se développer - la géologie. James Hatton, l'un des premiers naturalistes écossais, a jeté les bases de la géologie moderne sur la base de ses propres voyages en Écosse. Leur résultat en 1788 fut la publication de Théorie de la Terre ("Théorie de la Terre"), où Hatton esquissa une approche scientifique de la question de l'origine de la Terre.

Parmi les divisions stratigraphiques britanniques que Hatton a soigneusement étudiées, il y avait une puissante série de roches de grès, connues sous le nom de grès rouge ancien. Il est largement distribué en Écosse et se trouve également dans de nombreuses régions de l'est et du centre de l'Angleterre. Plus Hatton l'étudia, plus clairement les traces d'une immense chaîne de montagnes complètement effondrée apparurent devant lui, et ses roches étaient séparées par des ruisseaux et des rivières, déposés sous la forme de galets et de grès de cette formation. Dans de nombreux endroits, il traverse presque horizontalement la surface de l'érosion, s'écrasant sur les roches plus anciennes, qui ont d'abord été retournées puis érodées, tombant d'une position horizontale à une position verticale. Un tel exemple de désaccord angulaire a convaincu Hatton que le monde était incroyablement vieux et avait son origine "dans des temps immémoriaux".Le monde avait clairement plus de 6000 ans - son âge selon la Bible; cette évaluation a été largement reconnue à l'époque de Hatton.

La supposition du scientifique n'était pas loin de la vérité. Aujourd'hui, l'ancien grès rouge date de la période dévonienne (il y a environ 345 millions d'années). Les roches renversées au-dessous du désaccord angulaire d'âge appartiennent au Silurien (il y a environ 425 millions d'années) et ont surgi pendant le plissement calédonien (Caledonia - l'ancien nom romain pour l'Ecosse). Ce pliage s'est déroulé lorsque le cœur de l'Europe (le soi-disant bouclier baltique) est entré en collision avec une autre plaque tectonique, qui comprend maintenant le nord du Canada et le Groenland. Au cours de cet acte titanesque de construction de montagnes, toutes les roches siluriennes qui s'étaient formées peu de temps avant ont été pulvérisées. Les montagnes calédoniennes résultantes se sont rapidement effondrées, se transformant en sable de rivière, qui a finalement cristallisé sous la forme de grès rouge ancien.Le grès Catskill dans l'État de New York s'est formé de la même manière à la suite de l'érosion des montagnes de l'Académie, qui formait une seule ceinture avec les montagnes calédoniennes.

Une génération après Hatton, l'ancien grès rouge a acquis une renommée grâce à l'attention d'un modeste maçon écossais nommé Hugh Miller. Il était le fils d'un capitaine, mais n'a fréquenté l'école que jusqu'à l'âge de 17 ans, c'est-à-dire qu'il n'a pas reçu une éducation systématique suffisante pour étudier les fossiles. Dans les portraits, il a été décrit comme un homme fort, aux épaules larges et fort (il a probablement acquis une telle figure, travaillant avec une pierre pendant de nombreuses années), portant des boucles épaisses et les mêmes magnifiques favoris (figure 8.1). Miller a passé ses jeunes années dans des carrières de pierre, principalement sur du grès rouge ancien. Dans les mois sans travail, il a peigné les affleurements de grès côtiers, où l'un après l'autre, il a trouvé de beaux poissons pétrifiés. D'autres travailleurs qui y travaillaient aussi ont rapidement recueilli de nombreux échantillons et Miller a commencé à étudier les découvertes.En 1834, la poussière de quartz des carrières a commencé à ruiner ses poumons, alors il a quitté le travail d'un maçon et s'est rendu à Édimbourg, où il prévoyait de devenir banquier et écrivain.


Fig. 8.1 Portrait de Hugh Miller (illustration de Wikimedia Commons)

Même avec une éducation limitée, il est devenu l'un des premiers auteurs de science populaire de l'histoire de la paléontologie. En 1834, Miller publia Scenes and Legends of North Scotland ("Sketches and Legends of Northern Scotland"), un véritable best-seller de la géologie et de l'histoire naturelle de l'Écosse, écrit pour un lectorat en constante expansion durant ces années intéressées par les sciences naturelles. Il a poursuivi son travail en 1841 en écrivant The Old Red Sandstone: New Walks in an Old Field, qui décrit cette unité stratigraphique, ses étonnants poissons fossiles et ses «scorpions marins». . Miller a illustré ce livre de manière indépendante (Fig. 8.2). Le passage suivant vous permet d'apprécier pleinement son style:

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Grâce à ses livres, Miller est rapidement devenu une véritable célébrité parmi les spécialistes des sciences naturelles, même s'il n'était pas un paléontologue professionnel. Heureusement, lors d'une réunion de l'Association britannique pour l'avancement du progrès scientifique, il a rencontré le légendaire paléoichtyologiste suisse Louis Agassis. Miller a pu transférer ses échantillons à une personne qui a pu les analyser. Agassis a très vite décrit et nommé tous les fossiles remarquables de Miller.

Dans ses livres, Miller a promu ses propres croyances religieuses et a lutté contre l'intérêt français pour les théories évolutionnaires qui étaient sur le point de prospérer en Grande-Bretagne. Son livre Les empreintes de pas du créateur: ou, L'Asterolepis de Stromness a été publié en 1849 et contenait des attaques contre les idées évolutionnaires sensationnelles, qui dans son livre Vestiges de l'histoire naturelle de la création ("Vestiges de l'histoire naturelle de la création"), publié en 1844, a été développé par l'éditeur écossais Robert Chambers.


Fig. 8.2 Glyptolépis des poissons des steppes à lobes (éloignés des amphibiens) et diphtère fossile des poissons (gravure tirée du livre Hugh Miller, The Old Red Sandstone, ou, New Walks in an Old Field (Édimbourg: Johnstone, 1841))

Cependant, Miller n'était pas un partisan d'une interprétation littérale de la Bible. Comme la plupart des géologues britanniques de son époque, il considérait le déluge de Noé comme un événement local, couvrant uniquement la Mésopotamie, et interprétait les archives fossiles comme des actes successifs de création et de destruction, non mentionnés dans la Bible. Reconnaissant que des changements chronologiques peuvent être retracés dans les archives fossiles, il n'est pas d'accord pour dire que les espèces ultérieures descendent des précédentes.

Malheureusement, à l'âge de 54 ans, Miller a été tourmenté par d'étranges et graves maux de tête et de confusion, et il s'est suicidé dès qu'il a envoyé à l'éditeur la relecture de son dernier livre - The Testimony of Rocks («Recognizing the Rocks»). Le monde scientifique l'a pleuré, en l'honneur de Miller, ils ont organisé l'une des processions funéraires les plus grandioses de l'histoire d'Édimbourg. David Brewster a écrit: "M. Miller est l'un des rares représentants de la science écossaise qui a pu se rebeller sur la routine de son humble profession et la force de son génie, ainsi que son caractère exceptionnel, pour occuper une place relativement élevée dans la hiérarchie sociale." Une variété de fossiles porte son nom, notamment le «scorpion marin» Hughmilleria et le poisson primitif, aujourd'hui appelé Millerosteus, ainsi que de nombreuses espèces de poissons avec milleri dans le nom.

L'ÂGE DU POISSON

L'ancien grès rouge s'est formé à l'époque du Dévonien - à l'ère des poissons, il reflète donc l'évolution des poissons qui vivaient à cette époque. On trouve non seulement des requins et des poissons à nageoires rayonnées qui ont survécu à ce jour, mais aussi de nombreux nageoires à nageoires, et, en particulier, à bout de souffle (voir figure 8.2). Les poissons à mâchoire primitive (appelés armures) étaient répandus, dont la tête et la poitrine étaient couvertes de boucliers denses. Le poisson carapace s'est éteint à la fin du Dévonien.

Les mêmes fossiles ont donné la première preuve en faveur de la prévalence généralisée de poissons sans mâchoires ressemblant à des coquillages. Dans les années 1830-1840, Agassis en a décrit certains, dont le ptéraspis (Pteraspis) et le céphalaspis (Cephalaspis) (Fig. 8.3). Miller a affirmé que les fossiles de poissons qu'il avait découverts n'étaient pas des preuves de l'évolution, mais n'étaient pas un anatomiste suffisamment bon pour en juger. Néanmoins, la présence de ces vertébrés sans mâchoire dans le Dévonien a témoigné que plusieurs cycles d'évolution séparent les poissons à mâchoires modernes des invertébrés sans mâchoires.


Fig. 8.3 Poisson céphalaspis sans mâchoire blindé (gravure de Hugh Miller, The Old Red Sandstone ou New Walks in an Old Field (Édimbourg: Johnstone, 1841))


. 8.4 , ( : Donald R. Prothero, Evolution: What the Fossils Say and Why It Matters (New York: Columbia University Press, 2007), fig. 9.8)



. 8.5 , : (A) ; () ( (A) Wikimedia Commons; () Nobumichi Tamura)

Bientôt, des fossiles de ces poissons sans mâchoire ressemblant à des coquillages ont été découverts dans de nombreuses autres régions. Ils ont montré une fois de plus comment les vertébrés de la mâchoire ont évolué à partir des ancêtres sans mâchoire (voir Fig. 8.4). Pteraspis et ses cousins ​​(hétérostrucans) avaient généralement un corps blindé simplifié qui ressemblait à une torpille. De longs épis dépassaient souvent des côtés et du dos de ces poissons, et la queue avec la nageoire principale regardait vers le bas (voir Fig. 8.5). Les hétérostracans avaient une bouche minuscule ressemblant à un espace, et il n'y avait pas de mâchoires, ni de fortes nageoires musculaires qui serviraient de gouvernail. Ils ont probablement nagé comme des têtards, aspirant de l'eau et filtrant les particules nutritives passant par leur bouche et leurs branchies. En revanche, les céphalaspises (voir les figures 8.3 et 8.4) et les ostéostracans apparentés (également appelés ostracodermes) avaient une tête inclinée à fond plat,et l'aileron principal de leur queue leva les yeux (comme les requins modernes). On pense qu'ils ont nagé au fond et ont fouillé dans le limon à la recherche de nourriture, filtrant les sédiments à travers la bouche sans mâchoire.

LA PÊCHE DANS LE PASSÉ

Au fil des ans, les scientifiques ont découvert de plus en plus de fossiles de poissons sans mâchoires ressemblant à des coquillages dans le Dévonien, puis dans des gisements siluriens à travers le monde. Mais la seule partie de leur corps qui s'est facilement fossilisée était la coque extérieure. Comme les requins et la plupart des poissons primitifs, ils n'avaient pas de squelette osseux, seulement cartilagineux, mal conservé dans les fossiles. Sans la coquille, aucun de ces poissons n'aurait pu survivre dans les archives fossiles.

Pendant un certain temps, il n'y avait aucune preuve de l'existence de poissons sans mâchoire (et de tout autre) avant Silurian. Les grands prédateurs dominaient dans les mers ordoviciennes, par exemple les nautiloïdes de 5,5 m de long, mais malgré l'abondance de la faune marine fossile ordovicienne, ils n'ont pas pu trouver de traces d'os. Les seuls indices de leur existence étaient de rares découvertes, comme dans le grès Harding près de Canyon City (Colorado). Cette race date de l'Ordovicien moyen et contient de nombreux fragments d'une coquille osseuse appartenant au poisson sans mâchoire Astrapis (Astrapis). Dans les années 1970-1980, il a été possible de trouver des copies complètes de ces anciens vertébrés, tels que Arandaspis d'Australie et Sacambaspis d'Amérique du Sud, plus tard également trouvés en Australie.


Fig. 8.6 Un seul petit fragment d'une plaque (d'environ un millimètre de diamètre) provenant de la coquille coriace du poisson anatolépis maxillaire cambrien (Anatolepis) - l'un des plus anciens vertébrés avec des os (illustration fournie par l'US Geological Survey)

Tous ces poissons sans mâchoire ordoviciens n'étaient pas plus compliqués que des machines de filtrage recouvertes de fines plaques de coquille osseuse. Leurs larges corps plats n'avaient presque pas de parties saillantes - ni nageoires ni pointes. Seule une bouche en forme de fente pour l'absorption de l'eau, qui était remplie de nourriture, et une simple queue asymétrique. Au lieu de la carapace lamellaire, comme le ptéraspis, ces poissons étaient recouverts de centaines de minuscules fragments d'os qui ressemblaient à de la cotte de mailles. De minuscules yeux et des rangées de tubules à la surface du corps (lignes latérales) leur ont permis de capturer le mouvement de l'eau autour. Tous ces poissons ordoviciens sont extrêmement rares par rapport à la plupart des autres animaux de l'époque. Il était également déprimant de constater qu'aucun poisson similaire du Cambrien n'était connu.

Enfin, dans les années 1970, Jack Repacky, paléontologue de l'US Geological Survey, a commencé à travailler avec des micro-fossiles, les soi-disant conodontes, du grès de Deadwood dans le Wyoming, datant du Cambrien tardif. Dissolvant des fossiles calcifiés à la recherche de conodontes (composés de phosphate de calcium, comme les os vertébraux), il trouva des fragments d'une forme intéressante et réalisa que devant lui se trouvaient des morceaux d'une coquille coriace d'un poisson sans mâchoire anatolepis (voir Fig. 8.6). Plus tard, de nombreux débats ont éclaté sur l'appartenance de ces échantillons à la colonne vertébrale. En conséquence, ils ont résolu, et aujourd'hui l'anatolepis est considéré comme le plus ancien vertébré connu, d'où sont restés des fossiles osseux.

LIENS DE CONNEXION

Ainsi, en trouvant progressivement des fossiles de vertébrés dans des races toujours plus anciennes, nous nous retrouvons finalement dans des sédiments qui se sont formés avant l'apparition des os. Actuellement, des fragments de la coquille coriace d'anatolépis sont toujours les plus anciens restes fossiles d'une créature qui avait des os. Tous les animaux les plus anciens étaient à corps mou, constitués de cartilage et de tissus moins durables, qui ne pouvaient se fossiliser qu'occasionnellement, dans les conditions les plus favorables.

Comme il n'y avait plus de découvertes de fossiles osseux, les biologistes et les paléontologues ont essayé de relier les liens évolutifs entre les vertébrés et leurs ancêtres, et ont décidé de le faire de bas en haut.

Ici, nous ne manquons pas de matériel, car de nombreux organismes intermédiaires reliant les vertébrés au reste du règne animal ont survécu à ce jour, et de nombreux fossiles sont restés des autres. Les mammifères, les oiseaux, les reptiles, les amphibiens et les poissons appartiennent au type de chordés, qui sont nommés ainsi parce que leurs embryons (et parfois des adultes) ont une longue chaîne de cartilage flexible (chorda) qui longe le dos et soutient tout le corps. Chorda est le précurseur de la colonne vertébrale.

Les plus proches parents des chordés appartiennent à un autre type, les semi-chordés (Fig. 8.7). Aujourd'hui, ils sont représentés par l'intestin et les cirrus. Intestinaux (ils sont intestinaux), ils rappellent à un observateur non préparé des vers ordinaires, mais leurs embryons possèdent les rudiments de l'accord et le vrai pharynx (pharynx) que tous les chordés ont. De plus, leur tronc nerveux longe le dos et le tube digestif le long du ventre; cette configuration est caractéristique de la plupart des chordés, alors que chez les invertébrés c'est le contraire: le tronc nerveux longe l'abdomen, le tube digestif le long du dos. Cette ressemblance anatomique est confirmée par des caractéristiques embryologiques caractéristiques des chordés. Enfin, l'analyse moléculaire de l'ADN montre que les hémichordés sont très proches de l'ancêtre commun de tous les vertébrés,ainsi que les parents invertébrés les plus proches - les échinodermes (notamment les étoiles de mer, les holothuries, les oursins, etc.).

Le lien suivant sur le chemin des vertébrés est un groupe représenté par plus de 2 000 espèces qui vivent dans les océans du monde entier. Nous parlons de coquillages ou d'ascidies (Fig. 8.7). Comme le tractus intestinal, les ascidies ne ressemblent pas à un observateur inexpérimenté des poissons, mais l'impression extérieure est trompeuse. Les individus adultes sont moches, ressemblent à un sac de gelée et filtrent l'eau de mer à travers le corps de leur panier. Mais les larves des tuniciens rappellent beaucoup les poissons ou les têtards; ils ont un accord bien développé, une longue queue musclée avec des muscles appariés et une tête avec une grande gorge. Ce ne sont que quelques-unes de leurs caractéristiques les plus importantes. Encore une fois, la direction de l'évolution peut être tracée au niveau des embryons, et les preuves embryologiques sont soutenues par des molécules, démontrant clairement que les coquilles sont plus proches des vertébrés que tout autre invertébré marin.

Le dernier lien entre les invertébrés et les vertébrés est la lancette (Branchiostoma) (voir Fig. 8.7). Ce morceau de chair discret n'a généralement que quelques centimètres de longueur, mais si vous le regardez, il s'avère qu'il est très similaire au poisson, bien qu'il ne s'agisse pas de poisson. La lancette a une longue corde flexible qui soutient le corps et est équipée de nombreux ligaments musculaires en forme de V situés sur toute la longueur de l'animal; grâce à ces ligaments, il flotte parfaitement. Les fibres nerveuses des lancelettes courent le long du dos et le tube digestif le long de l'abdomen, comme tous les chordés. Il n'y a ni mâchoire ni dents, mais la bouche mène au pharynx avec un sac branchial, où l'animal attrape de la nourriture. Les lancelettes n'ont pas de vrais yeux, seulement une tache photosensible à l'avant du corps, leur permettant de distinguer la lumière de l'ombre. Ces créatures passent toute leur viecreusant sa queue dans le limon inférieur, ne dépassant que sa tête et haletant pour les particules de nourriture.


Fig. 8.7 Origine des chordés d'invertébrés; La version originale décrite par Walter Garstang et Alfred C. Romer il y a plus d'un siècle. Les variantes de la structure de nombreux individus adultes (par exemple, les tuniciers adultes) se sont révélées être des branches évolutives sans issue, mais les larves de coquille conservent une longue queue et d'autres caractéristiques qui ont ensuite joué un rôle important dans l'origine des chordés plus avancés (photo de Karl Buell de Donald R. Prothero, Evolution: What the Fossils Say et Why It Matters (New York: Columbia University Press, 2007), fig. 9.4)

Enfin, plusieurs fossiles de lancettes bien conservés démontrent que ces animaux existaient déjà au début du Cambrien - précisément au moment où l'évolution des poissons a commencé. Parmi ces fossiles se trouvent le Pikaia, trouvé dans les schistes de Burgess au Canada (voir chapitre 6), et le fossile similaire de Yunnanozoon appartenant à la faune de Shenyang (Chine), datant du Cambrien précoce (il y a 518 millions d'années).

Plus de détails sur le livre peuvent être trouvés sur le site Web de l'éditeur .

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