Explosion cambrienne

Le récit

Le problème de Darwin

Quand Charles Darwin a publié L’Origine des espèces, en 1859, il y avait une chose qui le préoccupait. Dans les roches les plus anciennes alors connues, celles de la période du Cambrien, les fossiles apparaissaient déjà nombreux et de beaucoup de types : coquilles, crustacés, vers. Avant ces roches, il ne semblait y avoir rien. Si les animaux descendaient les uns des autres au cours de longues périodes, où étaient leurs ancêtres ? Darwin a admis que c’était une difficulté sérieuse pour sa théorie et a écrit qu’il faudrait en trouver une explication plus tard. Il avait raison : la réponse est arrivée, en partie, avec les découvertes suivantes.

Le Cambrien et son « explosion »

Le Cambrien commence il y a environ 539 millions d’années et dure jusqu’à il y a environ 485 millions d’années. Pendant les vingt premiers millions d’années environ, les paléontologues voient dans les fossiles un changement très rapide : apparaissent des animaux avec des coquilles, des squelettes et des corps complexes, et beaucoup des grands groupes d’animaux qui existent aujourd’hui. On parle d’« explosion cambrienne ». Mais attention : vingt millions d’années, c’est un temps très long à notre échelle. Ce n’était pas un jour, ni une vraie explosion. C’était une phase de diversification très rapide, par rapport aux milliards d’années qui l’avaient précédée.

Une partie de l’effet vient aussi du fait que les coquilles et les os se conservent mieux que les corps mous. Avant le Cambrien, il existait déjà des animaux, comme le montrent les fossiles d’Ediacara et les traces de vers, mais sans parties dures, ils ne laissaient pas grand-chose. Quand les animaux ont appris à se construire des coquilles de calcium et d’autres minéraux, les fossiles sont devenus beaucoup plus nombreux. Les spécialistes discutent de la part de l’« explosion » qui est réelle et de la part qui est due à cet effet.

Une mer pleine de monstres

Les mers du Cambrien étaient peuplées de créatures qui semblent sorties de l’imagination. Les trilobites, lointains parents des crabes et des insectes, avaient un corps divisé en trois parties et une carapace segmentée ; on en a décrit des milliers d’espèces, et ils ont vécu pendant environ 270 millions d’années. Il y avait aussi des animaux comme Anomalocaris, un prédateur long en général de 30 à 40 centimètres (certaines espèces peut-être un demi-mètre), avec deux gros bras pour attraper et une bouche circulaire. Opabinia avait cinq yeux et une trompe terminée par une pince ; Hallucigenia, un corps de ver avec des épines, a été reconstituée à l’envers pendant plus de dix ans, avant qu’on comprenne comment elle était vraiment.

Beaucoup de ces animaux sont connus grâce à des gisements exceptionnels, où même les parties molles se sont conservées. Le plus célèbre est le schiste de Burgess, dans les montagnes Rocheuses canadiennes. Il a été découvert en 1909 par le paléontologue américain Charles Walcott, qui a récolté des milliers de fossiles. Un autre est Chengjiang, en Chine, d’environ 518 millions d’années, trouvé en 1984 par le paléontologue Hou Xianguang ; il a même livré les premiers poissons semblables à des vertébrés, comme Haikouichthys.

Des yeux, des crocs et des armures

Quelque chose a changé dans la façon dont les animaux vivaient. Les premiers prédateurs actifs sont apparus, et par conséquent les proies ont eu besoin de défenses : coquilles, épines, cuirasses, capacité de creuser et de se cacher. Les yeux complexes sont apparus : les trilobites avaient des yeux composés avec des lentilles de calcite, un minéral transparent. Voir permet de mieux chasser et d’échapper aux prédateurs, et à chaque amélioration de celui qui attaque, celui qui se défend doit à son tour s’améliorer. Les spécialistes parlent d’une « course aux armements ».

Pourquoi est-ce arrivé ?

Personne ne le sait avec certitude. Les hypothèses sont nombreuses et ce fut probablement une combinaison. Peut-être que l’augmentation de l’oxygène dans les mers a rendu possibles des animaux plus grands et plus actifs. Peut-être que la chimie des océans a changé, avec plus de calcium disponible pour construire des coquilles. Peut-être que la naissance de nouveaux prédateurs a été importante. Peut-être que certains gènes qui contrôlent le développement du corps, les gènes Hox, avaient déjà évolué et ont permis de construire des corps de nombreuses manières différentes. Le climat, les continents en mouvement et le niveau des mers ont pu compter aussi. Le débat scientifique est très vif.

Une chose est certaine : après le Cambrien, le monde animal n’a plus jamais été le même. Presque tous les grands groupes d’animaux que nous connaissons, des mollusques aux vertébrés, aux crustacés, aux vers, se retrouvent dans ces mers.