Images au microscope optique de kystes euglénoïdes de l’Holocène au récent lac Vouliagmeni en Grèce. Les spécimens mesurent entre 20 et 30 micromètres de diamètre. Notez les motifs ressemblant à des empreintes digitales qui sont une caractéristique commune à toutes les formes fossiles. CRÉDIT Andreas Koutsodendris, Université de Heidelberg
Cachés dans l’ombre, les euglénoïdes constituent un groupe fascinant de protistes unicellulaires qui ne sont ni végétaux ni animaux.
Les plantes photosynthétisent et les animaux mangent. Les euglénoïdes font les deux. En spirale le long des fonds troubles des étangs d’eau douce peu profonds avec leurs longs flagelles, ils se nourrissent de matières organiques, tout en utilisant leurs chloroplastes pour convertir le CO2 et l’eau lumineuse en sucres. En raison de ce statut intermédiaire, les euglénoïdes ont été placés près de la base même de la branche eucaryote de l’arbre de vie qui comprend toutes les plantes, champignons et animaux. Cependant, même si les euglénoïdes ont probablement évolué il y a plus d’un milliard d’années, ils semblent n’avoir laissé que très peu de traces fossiles.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Review of Palaeobotany and Palynology, une équipe de scientifiques néerlandais, américains, britanniques, allemands et australiens jette un nouvel éclairage sur un groupe de microfossiles « problématiques » restés un mystère pendant près d’un siècle. En comparant des kystes fossiles microscopiques dans des sédiments d’étangs vieux de 200 millions d’années provenant de carottes forées en Allemagne et aux Pays-Bas à des restes paléozoïques beaucoup plus anciens et beaucoup plus jeunes dans des lacs holocènes en Grèce, et enfin à des protistes vivants dans un étang en Australie, l’étude les chercheurs établissent une histoire évolutive des euglénoïdes de 400 millions d’années.
Qu’est-ce qu’il y a dans un nom?
En 2012, Bas van de Schootbrugge, alors à l’Université Goethe de Francfort-sur-le-Main, et Paul Strother du Boston College, alors qu’ils travaillaient sur une variété de microfossiles problématiques dans les sédiments autour de la limite Trias-Jurassique, ont réalisé que les kystes striés circulaires qu’ils que nous voyions, il pourrait s’agir en fait de kystes euglénoïdes. “Nous avions à notre disposition cet incroyable matériel de forage qui contenait de nombreux microfossiles non identifiés, y compris certains des restes de papillons les plus anciens sur lesquels nous avons publié en 2018”, a déclaré Bas van de Schootbrugge, aujourd’hui à l’Université d’Utrecht. Paul Strother poursuit : « Certains des microfossiles que nous avons rencontrés présentaient une étonnante similitude avec les kystes d’Euglena, un représentant moderne décrit par des collègues slovaques. Le problème était qu’il n’y avait qu’une seule publication dans le monde faisant cette affirmation ».
Plus troublant encore : après une revue approfondie de la littérature, van de Schootbrugge et Strother se sont rendu compte que le même type de microfossile avait reçu de nombreux noms différents. Les scientifiques travaillant sur les tranches de temps du Quaternaire et de l’Holocène ont utilisé Concentricystes, faisant référence à un possible kyste d’algues aux nervures concentriques. Mais les chercheurs du Mésozoïque ont utilisé Pseudoschizaea, pensant à l’origine qu’il pourrait s’agir d’une spore de fougère. Des fossiles encore plus anciens du Permien, du Dévonien, du Silurien et de l’Ordovicien étaient connus sous le nom de Circulisporites et Chomotriletes.
Carte paléographique reconstituée de l’intervalle limite Trias-Jurassique. L’encart cartographique montre l’emplacement des quatre carottes échantillonnées en Europe : (1) carotte Schandelah-1 (Allemagne), (2) carotte Winterswijk (Pays-Bas), (3) carotte Boust, (France), (4) carotte Mingolsheim ( Allemagne). La carte est modifiée à partir de van de Schootbrugge et al. (2020) et Bos et al. (2023).
La microscopie électronique à transmission
Après que les auteurs eurent démêlé la confusion taxonomique, compilant ainsi près de 500 sources documentaires liées à l’un des quatre taxons, des techniques de microscope plus avancées étaient nécessaires pour établir l’ultrastructure des kystes à l’aide de la microscopie électronique à transmission (TEM). Cela a nécessité la sélection de spécimens uniques, l’intégration et le découpage en micro-tomes par Wilson Taylor, co-auteur de l’Université du Wisconsin-Eau-Claire. Étant donné que les spécimens des carottes du Trias et du Jurassique étaient pour la plupart endommagés, l’équipe s’est tournée vers le palynologue Andreas Koutsodendris de l’Université de Heidelberg (Allemagne), qui a eu accès à des carottes de l’Holocène et du Pliocène contenant d’abondants spécimens bien conservés.
Andreas Koutsodendris a déclaré : « Je rencontre régulièrement ces kystes dans des carottes forées dans des lacs, par exemple dans le lac Vouliagmeni en Grèce que nous avons étudié ici, mais leur affinité biologique n’a jamais été élucidée. En fait, les kystes sont fréquemment mentionnés dans les publications de collègues, mais personne n’a pu vraiment mettre le doigt dessus.» Wilson Taylor a poursuivi : « Nous avons été très surpris par l’ultrastructure des kystes. La structure du mur ne ressemble à rien de ce que l’on connaît. Les nervures ne sont pas des ornements, comme dans le cas du pollen et des spores, mais font partie de la structure du mur », a déclaré Wilson Taylor. “La structure en couches des murs est également clairement différente de celle de nombreuses autres algues vertes d’eau douce”, a poursuivi Taylor.
Une incertitude tenace
Bien que l’analyse TEM ait initialement ajouté plus de mystère, les résultats concordent avec une étude publiée en 2021 par un autre groupe de collègues qui a examiné l’ultrastructure des Pseudoschizaea. Au moins, il a été possible de montrer que les concentricystes de l’Holocène et du Pliocène et les pseudoschizaea du Jurassique sont en fait les mêmes. Mais il restait une incertitude tenace : l’absence de kystes produits par les euglénoïdes vivants. Wilson Taylor : « Nous avons contacté plusieurs biologistes travaillant sur des euglénoïdes vivants, mais aucun n’avait réussi à faire enkyster les euglénoïdes en laboratoire, permettant ainsi l’extraction et l’analyse TEM des kystes ».
La vie microscopique aux antipodes
Entre Fabian Weston. Par hasard, Strother et van de Schootbrugge sont tombés sur de superbes vidéos publiées sur YouTube par Fabian Weston, passionné de microscopie, de Sydney, en Australie. En 2020, Fabian Weston avait placé une goutte d’eau prélevée dans un étang voisin de Nouvelle-Galles du Sud sur une lame de microscope et, à l’aide de sa configuration avancée du Protist Lab, avait filmé Euglena alors qu’elle se déplaçait gracieusement dans et hors du champ de mise au point. Pour des raisons qui restent mal comprises mais qui pourraient être liées au dessèchement de l’eau sous la lamelle, Euglena se met alors en boule et forme une paroi épaisse avec des nervures qui s’apparente aux kystes trouvés dans les archives fossiles. « Sans le vouloir, Fabian a fourni un élément de preuve clé. Il est probablement la seule personne sur la planète à avoir été témoin de l’enkyste d’Euglena au microscope », a déclaré Strother.
Importance et prochaines étapes
Sur la base de toutes les pièces du puzzle disponibles, les auteurs relient ainsi les euglénoïdes d’un étang en Australie à des kystes fossiles vieux de plus de 400 millions d’années, établissant ainsi un enregistrement temporel profond des euglénoïdes. “Cela ouvre la porte à la reconnaissance d’exemples encore plus anciens, par exemple issus de documents précambriens qui remontent à la racine même de l’arbre de vie eucaryote”, a déclaré Strother. « Maintenant que nous savons quels organismes ont produit ces kystes, nous pouvons également les utiliser pour des interprétations paléo-environnementales. Leur abondance autour de deux des plus grands événements d’extinction massive des 600 derniers millions d’années est un signe révélateur de certains bouleversements majeurs sur les continents liés à l’augmentation des précipitations dans des conditions climatiques extrêmes à effet de serre.
Van de Schootbrugge a conclu : « Peut-être en raison de leur capacité à s’enkyster, ces organismes ont enduré et ont survécu à toutes les extinctions majeures de la planète. Contrairement aux mastodontes détruits par les volcans et les astéroïdes, ces minuscules créatures ont tout résisté. En élargissant leurs recherches, l’équipe a l’intention de se rendre prochainement en Australie pour rechercher des kystes d’Euglena préservés dans les sédiments des étangs et des lacs de Nouvelle-Galles du Sud.
Exemples stratigraphiques de Chomotriletes sl 1. Chomotriletes sp. Illion Shale (Utica, New York, États-Unis) ; échantillon S14-2, Silurien (Wenlock). 2. Pseudoschizaea sp., noyau de Winterswijk (Pays-Bas) WINT15-02 ; échantillon 15,5 mbs, Rhétique supérieur (Trias) 3. Pseudoschizaea sp. Noyau de Boust (N France) ; échantillon BOUST_44_58 des Argiles de Levallois, Rhétique supérieur (Trias). 4. Pseudoschizaea sp. Noyau Schandelah-1 (Allemagne du Nord); échantillon SCH_338_00 du Contorta Schichten, Rhétique moyen (Trias). 5 Pseudoschizaea sp. Noyau Schandelah-1 (Allemagne du Nord); échantillon SCH_338_00 du Contorta Schichten, Rhétique moyen (Trias). 6. Pseudoschizaea sp. Noyau Schandelah-1 (Allemagne du Nord); échantillon SCH_335_50 du Contorta Schichten, Rhétique moyen (Trias). 7. Pseudoschizaea sp. Noyau de Mingolsheim (Allemagne du Sud) ; échantillon MING41A des lits Triletes, Rhétique supérieur (Trias). 8. Concentricystes sp. du lac Vouliagmeni, Grèce. (Holocène). 9. Concentricystes sp. Carotte IODP U1478, canal du Mozambique (Pliocène), montrant des côtes tronquées (cercle). 10. Concentricystes sp. Carotte IODP U1478, canal du Mozambique (Pliocène), montrant les ramifications des côtes (flèche). 11. Concentricystes sp. Noyau IODP U1478, Canal du Mozambique (Pliocène).
Reconnaissance d’un enregistrement étendu de kystes euglénoïdes : implications pour l’extinction massive de la fin du TriasRevue de Paléobotanique et Palynologie (accès libre)
Astrobiologie,
2024-01-28 11:12:18
1706433752
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