• Biofilms microbiens préhistoriques.

    On évalue que 90% des bactéries de l'environnement se trouvent dans des sociétés structurées que l'on appelle des biofilms. Ces biofilms constituent des modes d'organisation fascinants: ils assurent la coordination de la physiologie, du métabolisme et de la défense des microorganismes qui y habitent. Ces biofilms protègent de façon redoutable les microhabitants contre la dessiccation, la chaleur, la prédation et les agressions chimiques du milieu.

    La génétique mise en branle pour l'échafaudage d'un biofilm est très complexe. Les bactéries doivent communiquer (par perception du quorum ou de la densité), produire une matrice ou un ciment cohésif (protéines, sucres complexes et ADN) et adapter leur métabolisme à une vie collective.

    Les premières bactéries qui ont colonisé notre planète sont probablement apparues il y a plus de 3,8 milliards d'années sur une terre qui se refroidissait après des centaines de millions d'années de chaos et d'embrasement. Les conditions sur cette planète en ébauche étaient d'une extrême violence... Un environnement invivable et irrespirable... du moins suivant les standards que nous avons de la "vie". L'oxygène n'était pas encore de ce monde; il faudra attendre au Paleoproterozoic (2,500–1,600 Mya), lors de la Grande Oxydation, pour que la respiration aérobie puisse émerger.

    Biofilms microbiens préhistoriques.

     Stromatolites modernes. Hamelin Pool, Shark Bay, Australia.

    Les plus vieux témoins de la présence de structures organisées de procaryotes remontent à quelques 3,2 à 3,4 milliards d'années. Ces colonies portent le nom de stromatolites. Ces colonies bactériennes pouvaient atteindre des tailles considérables: une indication de la rareté, sinon de l'absence, de prédateurs pendant 2,8 milliards d'années. Puis, il y a 450 millions d'années les stromatolites disparaissent presque du registre fossile.  Cette période est synchrone avec l'émergence des premiers eucaryotes et l'évolution des métazoaires, dont les premiers représentants devaient brouter à même les vastes pâturages bactériens.

     

    Pour mieux comprendre les stromatolites cliquez sur ces deux liens pour voir de courts vidéos: Stromatolites A  et Stromatolites B

     

    Il est assez certains que les cyanobactéries (algues bleu-vert) étaient largement les principaux architectes des stromatolites à l'Archéen (4,0 - 2,5 milliards d'années). Ces organismes, probablement les premiers êtres photosynthétiques, pouvaient utiliser la lumière du soleil et le CO2 pour leur besoin nutritionnel et leur prolifération. Ce faisant, elles modelèrent l'atmosphère terrestre pour assurer la présence d'oxygène en concentration suffisante pour ouvrir la voie aux eucaryotes.

    La présence de stromatolites à l'Ordovicien est assez rare. Par contre les lits microbiens (microbial mats) sont plus fréquents. Nous avons affaire à de véritables biofilms - ou du moins aux structures sédimentaires que les bactéries ou les algues ont laissées en héritage sur la géologie.

     Les photos qui suivent proviennent de ma collection personnelle.

    Biofilms microbiens préhistoriques.

    Ce bloc de 20 X 40 X 50 cm montre des structures ondulées en lamelles. Elles sont fort probablement (90% de certitude) les couches sédimentaires laissées par les microorganismes ayant vécus il y a quelques 450 millions d'années.

    Biofilms microbiens préhistoriques.

    Détail du bloc sédimentaire trouvé à Montréal en 2015. On peut y voir des structures lamellaires représentant des couches successives où les microorganismes se sont installés au fil du temps.

     

    Ces structures microbiennes, bien que fascinantes, passent inaperçues pour la vaste majorité des paléontologues amateurs.  Étant microbiologiste de formation, les stromatolites m'enthousiasment au plus haut point. Non seulement ils sont la gravure des premiers êtres vivants sur terre, mais ils démontrent qu'un bagage génétique complexe était déjà en place moins d'un milliard d'années après la naissance de notre planète... les procaryotes et leurs sociétés ont dominé en maitres incontestés pendant au moins 2 des 5 milliards d'années de l'âge de notre terre...

     


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  • Les trilobites ont dominé l'Histoire de la terre du Cambrien inférieur (~535 millions d'années) à la fin du Permien (~250 millions d'années). Trois-cent millions d'années d'une Histoire qui les a vus se faire façonner par l'Évolution, se répandre dans virtuellement tous les plans d'eau pré-historiques et atteindre l'ahurissante diversité de plus de 18,750 espèces! Puis, lors de la grande extinction de masse de la fin du Permien, ils disparaissent complètement des registres de Mère Nature.  Aucun survivant, aucune descendance.  Seules les pierres garderont le souvenir figé de leur règne majestueux. Et les paléontologues ramasseront ces pierres pour en dégager les petits Golems; la plupart du temps fragmentés, parfois complets.

    Suivre les trilobites à la trace...

    Voici un exemple de trilobite provenant du Maroc.  C'est un Flexicalymene sp. que j'ai acheté dans une brocante à Montréal pour la modique somme de 10$. Ces trilobites sont très communs. Bien qu'ils soient la plupart du temps mal conservés ils n'en demeurent pas moins d'agréables témoins d'une histoire fort lointaine et qui fut le berceau de notre espèce.

    Suivre les trilobites à la trace...

    Voici une sélection de mes répliques de trilobites pour bien vous imprégner de leur morphologie.

    Patiemment, avec une minutie presque maniaque, les professionnels et les collectionneurs pourront reconstituer l'apparence de ces armées d'arthropodes fascinants. Malheureusement, très peu de renseignements nous sont parvenus sur leur mode de vie au quotidien. La plus grande part de ce que nous en savons provient de déductions basées sur la morphologie et les ornements de leur cuirasse, et leurs yeux d'une improbable architecture. (Voir une de mes précédentes chroniques sur les yeux des trilobites: ici). Les analogies, parfois bancales, avec certains arthropodes vivants arriveront tant bien que mal à apaiser notre inconfort face à ce qui restera, au bout du compte, le secret de notre Terre perdue dans l'immensité de cet Univers vieux de 14 milliards d'années.

    Mais attendez, quelques indices nous apportent un éclairage sur les comportements des trilobites... Ces animaux ont laissé des traces... nous pouvons les pister et deviner leurs déplacements, s'ils galopaient pour fuir, ou s'enfouissaient pour un repos postprandial....

    L'ichnologie ici encore, ouvre des pages inédites du grand livre des trilobites. Les exemples suivants sont tirés de ma collection.

    Suivre les trilobites à la trace...

    Afin de nous y retrouver, voici un croquis présentant les déplacements probables des trilobites et les traces qu'ils ont laissées sur les sédiments des divers plans d'eau.  Ces traces ont été préservées par des eaux calmes et se sont figés tel quel.  Les traces fossiles portent des noms suivant une nomenclature identique à celle utilisées pour nommer les espèces vivantes établie par Linnée. 

    Les trilobites étaient des arthropodes soit des animaux dont les segments articulés comportaient des pattes.  Ces pattes étaient multiples et donnaient à l'animal des habiletés de locomotion pouvant le faire passer du stade au repos à la course sans doute rapide; soit pour fuir, poursuivre une proie ou poursuivre un(e) partenaire de ses assiduités.

    Suivre les trilobites à la trace...

    Ce spécimen de Cruziana sp. a été acquis de eBay.  Il montre très nettement les déplacements d'un ou de quelques trilobites alors qu'ils se déplaçaient en marchant.  Le déplacement est identifiable aux petits remblais laissés par les pattes lors de la traction sur les sédiments meubles. (Cane Hill Member of the Hale formation, Carbonifère inférieur, ~323 Ma)

    Suivre les trilobites à la trace...

    Un autre exemple de ce qui pourraient être des Cruziana.  Ces traces ont été trouvées sur le Mont-Royal à Montréal. Elles sont moins bien définies que pour l'exemple précédent.  La nature de la roche ou son âge plus lointain (Ordovicien ~450 Ma) sont peut-être en cause.  Il faut donc garder l'hypothèse que ces traces auraient été faite par un autre animal. L'empreinte pourrait être un Didymaulichnus sp.

    Suivre les trilobites à la trace... 

    Suivre les trilobites à la trace... 

    Les figures ci-haut, présentent deux exemples de traces de repos probablement laissées par des trilobites.  Ces beaux spécimens remontent à l'Ordovicien et on été mis au jour sur le site du Mont-Royal à Montréal.  Ils sont de tailles différentes, mais ils présentent la même structure bilobée et bombée.  Il n'est pas possible de dire quel espèce de trilobite s'était ainsi assoupi dans les sédiments. Par contre, la grande taille de l'échantillon de 2014 laisse à penser qu'un Isotelus sp. était le poids lourd en cause.

    Si vous regardez en haut à gauche sur le Rusophycus de droite vous distinguerez (en bleu) une structure en trident.  C'est un autre ichnofossile, et il est intéressant.  Il a été possiblement laissé par un vers (et cette trace peut-être assignée au genre Phycodes).  Le reste est pure spéculation: le vers s'est-il creusé des galeries pour se nourrir des restes d'un repas ou d'excréments du trilobite? Ou le trilobite s'est-il attaqué au vers dans un dessein de prédation et d'alimentation (Praedichnia). Le mystère restera complet, mais encore une fois, le grand plaisir de l'ichnologiste est d'avoir cette latitude pour spéculer à partir de ses trouvailles.

    Trouver les restes fossilisés d'un organisme ayant vécu il y a des centaines de millions d'années est un intense plaisir. Chaque petite trouvaille, même fragmentaire nous place devant un témoignage qu'un livre ne peut rendre avec la même intensité. Lorsque je tiens un trilobite de pierre dans ma main, je vois au-delà du calcaire, je me transporte dans un lieu sous marin peuplé de créatures aux formes parfois familières, à une période si reculée que l'imagination a du mal à en saisir la réelle portée: un-demi milliard d'années! Tenir dans la paume de mes mains la trace laissée par un trilobite offre une expérience qui, pour moi, est encore plus chargée d'émotions: là, 450 millions d'années plus tôt, un trilobite s'était reposé ou caché. Depuis, la terre a fait deux fois le tour de la voie Lactée.  Cette trace est d'une certaine façon, plus vivante; elle narre une petite tranche de vie et voilà l'imagination qui peut, librement, vagabonder dans des directions, ma foi!, fort stimulante.  Cette trace, j'ai été le premier à y poser les yeux après tout ce temps...


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  •  Lorsque l'on pense à la paléontologie, on imagine des dinosaures ou plutôt les os qu'ils ont daigné laisser à titre posthume.  Une petite minorité de ces os ont résisté à l'assaut des prédateurs, des éléments, des bactéries.  Et une petite partie de ce qui s'est fossilisée au fil du temps nous est parvenu.  Patiemment, ces os sont assemblés et permettent de reconstituer des Brontosaures, des Tyrannosaures, des Tricératops.  À plus petite échelle (mais tout de même fascinant) on retrouve restes fossilisés de coquillages, crinoïdes, bryozoaires et de Trilobites.  Les trilobites sont les fossiles les plus prisés par les collectionneurs et certains spécimens se vendent des centaines, voire des milliers de dollars.

    Les restes fossilisés nous renseignent sur la morphologie et donnent des indices sur le mode vie de ces animaux.  Mais, ces restes sont trop "morts" pour nous en révéler beaucoup sur les comportements des animaux, lorsqu'ils étaient bien vivants. 

    Voilà où intervient l'ichnologie; la science des traces et des empreintes.

    On appelle ichnofossile, une trace ou une empreinte qui s'est fossilisée. Cette branche de la paléontologie regroupe quelques centaines de chercheurs à travers le monde.  Selon mes standards, ce sont d'admirables Sherlock Holmes qui procèdent par déductions à partir d'une série d'indices qui sont soit imprimés dans la pierre, ou qui ont modelé les sédiments en fonction du comportement d'un organisme alors qu'il était bien vivant!

    Laisser une trace vieille d'un demi-milliard d'années...

    Voici des traces modernes laissées sur le sable d'une plage.  On peut en dire beaucoup sur l'animal qui a laissé ces traces: c'est un bipède, il est pied-nu, on peut déduire son poids, si c'est un homme ou une femme, son âge probable, s'il boîte, s'il a les pieds plats ou non, s'il marche sur la pointe des pieds ou sur les talons, s'il a les genoux tournés vers l'intérieur... Marche-t-il lentement, rapidement ou court-il? On connaît aussi sa direction. On peut savoir s'il s'est arrêté ou a changé de direction subitement...

    Tous ces renseignements nous laissent froids et sont assez banals, voire sans aucun intérêt, parce que sur une plage, on ne mène pas d'enquête et on ne s'étonne pas de trouver des traces d'Homo sapiens comme nous.  Mais imaginez que ces traces proviennent d'un homme de néanderthal! Voilà un détail qui donne une toute autre dimension à nos observations.  On remonte l'Histoire vers la Pré-Histoire.

    Les dinosaures ne sont pas les seuls à avoir laissé leurs traces.  Les invertébrés comme les crustacés, les arthropodes et les vers ont aussi tracé dans les sédiments des sillons, des ridules et autres empreintes qui nous sont parvenus sous forme d'ichnofossiles. Il faut pour les étudier, mettre le genou à terre, se rapprocher, voire utiliser une loupe.  Mais ces petites contorsions sont rétribuées par des informations fascinantes sur les petits organismes qui brassaient les sédiments des mers et autres plans d'eau il y a des centaines de millions d'années.  

    Voici quelques exemples de ma collection personnelle (trouvés à Montréal et Gentilly) .

    Laisser une trace vieille d'un demi-milliard d'années...

     

    Phymatoderma sp. Cette structure arborescente a été laissée par un organisme que nous ne pouvons identifier avec certitude.  Peut-être un vers ou un petit arthropode. L'organisme en question s'est visiblement concentré à fouiller les sédiments à la recherche de nourriture.  Tel un petit bulldozer, il s'est déplacé parallèle au fond et a étendu ses recherches (et ses trouvailles).  Cette trace a été faite il y a 450 millions d'années environ à l'Ordovicien supérieur.

    Laisser une trace vieille d'un demi-milliard d'années...

     

    Chondrites. De la même période que notre Phymatoderma, nous trouvons ces chondrites.  Elles semblent moins bien définies, mais la structure en arborescence est similaire.  Probablement laissée aussi par un vers ou un petit arthropode. Il semble que l'animal avait un corps flexible comme le dénote les constrictions sur le trajet des galleries. Un vers semble donc être un très bon candidat pour ce travail.

    Laisser une trace vieille d'un demi-milliard d'années...

     

    Voici un spécimen intéressant préservé en relief convexe. On y distingue des irrégularités longitudinales. Un vers marin a pu le produire (tentativement assigné à Halapoa sp.)

     

    Dans ma prochaine capsule paléontologique, je présenterai les indices laissés par les trilobites. 


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  • Plaçons-nous à la fin de l'Ordovicien, période à laquelle appartenaient les gastéropodes que j'ai tirés de la rocaille préhistorique.  Ce qui va devenir le Québec (la flèche rouge) est sous les tropiques. La température au-dessus des océans y est dans les 24-26C (qui va chuter dramatiquement vers la fin).  La concentration en CO2 est de 8-20X celle d'aujourd'hui.

    Cannibalisme chez les gastéropodes?

    http://histoiredutemps.free.fr/images/im-terrestre/animal.arma/carte_debut_ordovicien.jpg

     

    Revenons maintenant à ces gastéropodes. Portons notre attention sur le #10 que j'ai coloré pour les besoins de la cause.

    Cannibalisme chez les gastéropodes?

     

    ... et dont j'ai tiré le portrait en macrophotographie. C'est un Lophospira beatrice. À peine 1,5 cm de longueur. Coincé dans la bouche de sa coquille: un Lophospira beatrice juvénile. Je peux émettre deux hypothèses pour expliquer ce phénomène.  Le hazard a pu, lors du déplacement des sédiments, mettre en contact ces deux gastéropodes.  Toutefois, la position du juvénile, assez profondément enfouie dans l'ouverture du plus gros, pourrait suggérer un acte de cannibalisme.  Cette hypothèse n'est pas frivole; le cannibalisme entre gastéropodes est bien décrit et a été rapporté dans de rares échantillons de fossiles.

    Cannibalisme chez les gastéropodes?

    J'ai voulu obtenir une modélisation pour mieux voir l'agencement des deux gastéropodes.  À l'aide de 12 photos, j'ai assemblé un modèle grâce au logiciel Helicon 3D.  Voici le résultat. L'ouverture et le péristome du Lophospira juvénile étaient hors de la cavité du plus gros.

    Cannibalisme chez les gastéropodes?

     

    Les gastéropodes prédateurs ont une façon élégante de tuer les palourdes, les brachiopodes et les autres gastéropodes.  Ils doivent tout d'abord forer un trou dans la coquille, ce qui n'est pas une mince affaire.  Le processus peut prendre entre quelques heures et quelques jours.  Le prédateur commence par utiliser un acide pour décalcifier la coquille et la ramollir. Puis, il utilise sa radula (des dents) pour racler et passer de part en part de la coquille.  Il ne lui reste plus qu'à plonger son proboscis dans la chair de la victime et en aspirer la substance.  Le résultat est visible par la présence d'un petit trou circulaire d'environ 1 mm.  Si vous vous promenez sur les plages des mers du sud, portez une attention aux coquillages.  Vous en trouverez avec ce genre de trou.

    Cannibalisme chez les gastéropodes?

     

    Figure tirée de l'article: Cannibalism in Gastropods

     

    Il faudrait extraire mon petit gastéropode du plus gros pour avoir la confirmation de cet épisode dramatique. Ce qui sera impossible. Mais la paléontologie est aussi une affaire de spéculation.  J'aime toutefois cette possibilité offerte de laisser les déductions nous mener dans les méandres de la préhistoire.  J'adore laisser mon imagination plonger dans ces mers sans poissons et voir cette faune variée qui fut le précurseur de tout ce qui nage, marche, rampe et pousse autour de nous.


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  • Nos escargots modernes sont redevables à leur très lointains ancêtres qui ont pu naviguer à travers les cinq grandes périodes d'extinction massives qui ont rayé plus de 90% de tous les êtres vivants de l'Histoire de la terre. Certains représentants de ces gastéropodes (qui marchent sur l'estomac) ont continué leur lente marche évolutive et nous ont dotés d'une variété impressionnante de plus de 40,000 espèces vivantes de nos jours.  Mais le nombre d'espèces dépassait probablement 100,000 depuis l'explosion du Cambrien (il y a 541 à 485 millions d'années). Les premières traces de ces mollusques remonteraient à 600 millions d'années environ. 

    L’escargot des jardins (Cepaea hortensis) et le savoureux escargot de Bourgogne (Helix pomatia) nous sont bien connus. Mais avouons que nous en savons fort peu sur l'histoire et encore moins la préhistoire de ces mollusques au beurre à l'ail, légèrement caoutchouteux sous la dent.

    Une excursion dans certaines carrières et le long des affleurements sur le bord des routes est propres à combler quelques unes de nos lacunes.

    La ville de Gentilly au Québec offre un terrain privilégié pour nous plonger dans la PréHistoire, celle d'il y a 450 millions d'années. Une période appelée l'Ordovicien et qui a suivie l'explosion de la biodiversité puis la Grande Extinction du Cambrien. Une période qui se terminera avec une autre Grande Extinction; celle l'Ordovicien-Silurien avec la disparition de 27 % des familles et de 57 % des genres d'animaux marins et une estimation de 85 % au niveau des espèces vivant alors.  Une grande glaciation a probablement été à l'origine de cette extinction de masse.

    Nous sommes dans la formation géologique de Pontgravé où le roc appartient au groupe de Richmond.  Ce roc garde les vestiges fossiles de la vie intense qui peuplait la mer il y a 450 millions d'années.  Des gastéropodes y foisonnaient; pour peu qu'on se mette le genou à terre et l'oeil au sol, on repartira avec une moisson, ma foi! plus que satisfaisante.  Isolés à travers la petite rocaille, ou toujours assemblés dans des blocs avec d'autres créatures avec lesquelles ils cohabitaient, les gastéropodes fossiles captent l'attention du passionné. Dix petites minutes en génuflexion en plein soleil m'ont suffit pour en ramasser une quinzaine.  Gardez en mémoire le numéro 10 de la figure suivante.  J'y reviendrai cette semaine: il raconte une histoire intéressante...

    Les gastéropodes de la préhistoire

    #1 et 5: Holopea sp.; #7: Lophospira sp., #14: Clathrospira subconica, et les autres: Paupospira beatrice (anciennement Lophospira beatrice)

    Les gastéropodes de la préhistoire

    Ce genre d'assemblage est fréquemment trouvé sur le site de Gentilly.  Les gastéropodes y sont profondément enfouies dans la matrice telles qu'ils étaient au moment de l'ensevelissement sous les sédiments.

     


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