L’évolution animale précoce a-t-elle commencé par un comportement prédateur ?

Les premières formes d’animaux étaient-elles plus enclines à une nature prédatrice ou à un filtrage passif comme les éponges ?

Une nouvelle étude sur les anémones de mer pourrait offrir quelques réponses. La recherche indique que l’évolution des anémones de mer, et potentiellement l’évolution précoce des organismes multicellulaires, a été largement façonnée par un mode de vie prédateur.

Larves prédatrices

L’étude, dirigée par le Dr Thomas W. Holstein de l’Université de Heidelberg, s’est concentrée sur les jeunes stades biologiques ou les larves de l’anémone de mer Aiptasia.

Contrairement aux croyances antérieures, ces larves chassent et se nourrissent activement de proies vivantes. Ils ne dépendent pas des algues comme on le pensait auparavant. Utilisant des cellules urticantes spécialisées et un réseau neuronal rudimentaire, ces larves capturent et dévorent leurs proies.

« Dans sa forme la plus simple, la gastrula se développe à partir d’une sphère creuse de cellules, la blastula, formant un stade larvaire avec l’intestin et la bouche ; imaginez pousser une balle vers l’intérieur d’un côté. Tous les animaux passent par ce stade de gastrula, qui pourrait également avoir existé au début de l’évolution animale », a déclaré le Dr Holstein.

Un organisme modèle

L’anémone de mer Aiptasia revêt une importance en tant que modèle pour la recherche sur l’endosymbiose chez les coraux et autres cnidaires.

« Les coraux vivent dans des eaux pauvres en nutriments et, sous forme de larves ou de jeunes polypes, absorbent les cellules d’algues symbiotiques. Chez Aiptasia, cependant, ce processus est important pour les adultes mais ne conduit pas à la croissance et à l’installation des larves, ce qui suggère que la nutrition est une étape cruciale dans la fermeture du cycle de vie », a déclaré le Dr Holstein.

Ira Mägele, membre du groupe de recherche, a fourni des preuves cruciales. Elle a découvert que même à la fin du stade gastrula, les larves d’Aiptasia utilisent activement leurs cellules urticantes pour chasser des proies correspondant à leur taille, les consommant et les digérant ensuite.

Pertinence d’Aiptasia

Alors que les coraux, en particulier dans les eaux déficientes en nutriments, absorbent les cellules d’algues symbiotiques pendant leurs stades de larves ou de jeunes polypes, Aiptasia ne montre pas cette dépendance pendant leur phase larvaire.

Selon les chercheurs, des études en laboratoire sur les conditions nutritionnelles ont montré que la nourriture destinée aux minuscules larves d’Aiptasia devait être suffisamment petite et vivante. Les larves de Nauplius des copépodes Tisbe mesurent 50 à 80 micromètres – une taille similaire à celle des larves d’Aiptasia – ce qui en fait un aliment idéal.

Dans ces conditions, les larves se sont développées de manière constante, puis se sont installées et se sont métamorphosées en polypes primaires.

«De cette façon, nous avons pu pour la première fois cultiver des polypes matures ainsi que leurs descendants», a expliqué Mägele.

« En fermant ainsi le cycle de vie d’Aiptasia, il sera enfin possible de réaliser les expériences de génétique moléculaire nécessaires aux études fonctionnelles sur cet organisme modèle endosymbiotique clé », a noté la co-auteure de l’étude, la Dr Elizabeth Hambleton.

Redéfinir l’hypothèse de la gastrula

Les découvertes du Dr Holstein remettent en question l’hypothèse de longue date de la gastrula proposée pour la première fois par le théoricien de l’évolution Ernst Haeckel au 19e siècle. Alors que Haeckel imaginait la gastrula comme une entité passive filtrant les particules semblable aux éponges, l’Aiptasia gastrula raconte une histoire différente. Il présente un mode de vie prédateur avec des cellules urticantes spécialisées adaptées à la chasse.

Cette nature prédatrice, que l’on retrouve également chez certains organismes unicellulaires et simples vers, pourrait avoir joué un rôle central dans l’évolution des organismes multicellulaires, stimulant même potentiellement le développement de systèmes nerveux sophistiqués.

L’étude est publiée dans la revue PNAS.

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