Les premiers animaux se reproduisaient comme des fraisiers, et c’est pour ça que l’évolution a failli rester bloquée

Les tout premiers animaux de la Terre se multipliaient comme un pied de fraisier dans un potager : en envoyant des tiges rampantes au bout desquelles poussait un clone, génétiquement identique au parent. Ce mode de vie tranquille a un prix que des chercheurs de l’université de Cambridge viennent de chiffrer dans un modèle : il a maintenu la diversité du vivant quasiment à l’arrêt pendant des millions d’années. Il a fallu le stress des eaux côtières, instables et dangereuses, pour pousser ces êtres vers la reproduction sexuée, et déclencher enfin l’explosion de formes qui mène jusqu’à nous.

L’énigme que ce travail éclaire est l’une des plus tenaces de la paléontologie. Après des milliards d’années de vie microscopique, la période édiacarienne (de 635 à 539 millions d’années) voit apparaître les premiers vrais animaux, parfois grands. Certains, comme Fractofusus, pouvaient atteindre deux mètres de haut. Et puis… presque rien. Ces créatures restent peu nombreuses et peu variées pendant longtemps, avant une seconde vague qui relance brutalement l’évolution. Pourquoi ce surplace ? La réponse, proposée par Emily Mitchell et Andrea Manica de Cambridge dans la revue Nature Ecology and Evolution, tient au sexe, ou plutôt à son absence.

Des animaux qui ressemblaient à des fougères

Oubliez la gueule, les pattes ou les yeux. Ces animaux primitifs n’avaient ni bouche, ni organes, ni moyen de se déplacer : ils absorbaient les nutriments de l’eau autour d’eux, et ressemblaient davantage à des fougères qu’à quoi que ce soit de familier. On savait déjà qu’ils se reproduisaient de façon asexuée, en émettant des clones par des stolons, ces tiges horizontales que le fraisier déploie aujourd’hui pour coloniser un massif. Au bout de la tige, un nouvel individu identique au précédent. La disposition des fossiles de Fractofusus trahit d’ailleurs ce schéma : les plus jeunes se développent en cercle autour des plus vieux, comme une colonie qui essaime sur place.

Dans les eaux riches et calmes de l’époque, la recette marchait à merveille. « La vie était plutôt agréable durant l’Édiacarien, le besoin de sexe était donc assez limité », résume Emily Mitchell, qui a dirigé l’étude. Sans prédateur, avec des nutriments en abondance et peu de voisins gênants, aucune pression ne poussait à changer. Le piège était là : reliés les uns aux autres par leurs stolons, ces organismes partageaient les ressources au lieu de se les disputer. Or la compétition est, depuis des milliards d’années, l’un des grands moteurs de l’évolution. En la neutralisant, le clonage a éteint le moteur.

Pour le démontrer, l’équipe a étudié les fossiles de Mistaken Point, à Terre-Neuve, l’un des plus riches gisements édiacariens au monde, en combinant scan laser, analyse spatiale et intelligence artificielle. Puis elle a fait tourner des milliers de simulations de communautés animales sous différentes stratégies de reproduction, en laissant un réseau de neurones repérer celles qui collaient le mieux aux fossiles réels. Cette méthode, le calcul bayésien approché, leur a permis de remonter des données vers les causes : c’est bien la faible dispersion liée au clonage qui explique le peu d’espèces des premiers temps.

Le coup de fouet du stress côtier

Tout bascule quand la vie quitte les profondeurs pour des eaux moins profondes. Là, les marées, les tempêtes, les variations de température et de nutriments rendent l’existence précaire. « Si vous vous retrouvez soudain dans un environnement où vous êtes pratiquement décimés plusieurs fois par an, alors tout change », explique la chercheuse. « Le stress favorise essentiellement la reproduction sexuée, et quand elle apparaît, on observe une augmentation considérable des distances de dispersion. » En produisant des descendants tous différents, et capables d’aller coloniser ailleurs, le sexe offre soudain ce que le clone ne pouvait pas : de la variété, et des chances de survie quand le milieu se déglingue.

C’est cette transition qui coïncide avec la fameuse « seconde vague » de l’Édiacarien, vers 560 à 550 millions d’années, puis avec l’explosion cambrienne une fois les animaux devenus mobiles. L’idée que le stress soit un déclencheur d’innovation n’est pas neuve en biologie, mais la voir gravée dans les plus anciens animaux du monde a quelque chose de vertigineux. La même logique se lit, en accéléré, chez des organismes bien actuels : le fraisier, donc, mais aussi de nombreux coraux, ou les ascidies de nos ports, qui alternent volontiers clonage tranquille et reproduction sexuée selon que la vie est douce ou rude.

Pour situer ces étapes dans le temps long, voici le calendrier de la diversification animale tel que le décrivent l’étude et ses sources.

Reste une humilité de méthode, comme toujours quand on lit dans 500 millions d’années de roche : ce scénario s’appuie sur un modèle calé sur des fossiles, pas sur une observation directe. Mais il offre une explication cohérente à un blanc gênant de notre histoire. Si nous existons avec nos bouches, nos yeux et nos jambes, c’est peut-être parce que, un jour, des êtres immobiles ont cessé de se contenter du confort, et que la difficulté les a obligés à inventer la différence. Nous avions déjà raconté comment de récents fossiles chinois avancent le moment où la vie animale explose vraiment : le récit de nos origines se réécrit, calendrier en main.

Questions courantes

Les premiers animaux se reproduisaient-ils vraiment comme des fraisiers ?
Oui, par analogie. Ils émettaient des stolons, des tiges rampantes au bout desquelles poussait un clone, exactement le mécanisme que le fraisier utilise aujourd’hui pour coloniser un massif.

Pourquoi le clonage a-t-il freiné l’évolution ?
Parce que reliés par leurs stolons, ces animaux partageaient les ressources sans se concurrencer. Or la compétition est un moteur de l’évolution : sans elle, et avec des clones tous identiques, la diversité est restée presque figée.

Qu’est-ce qui a déclenché la reproduction sexuée ?
Selon l’étude, la colonisation de zones côtières instables, soumises aux marées, tempêtes et variations de température. Ce stress aurait favorisé le sexe, qui produit des descendants variés capables de coloniser de nouveaux milieux.

De quand datent ces premiers animaux ?
Les plus anciens connus sont datés de 574 millions d’années, durant la période édiacarienne (635 à 539 millions d’années). La seconde vague de diversification se situe vers 560 à 550 millions d’années.

Où l’étude a-t-elle été publiée ?
Dans la revue Nature Ecology and Evolution, par Emily Mitchell et Andrea Manica de l’université de Cambridge.

Article créé en collaboration avec l’IA.