4 pattes

Arbre phylogénétique montrant la position des tétrapodes dans l’arbre de la vie.

Les premiers tétrapodes vivaient probablement en milieu aquatique et ont ensuite gagné le milieu terrestre. En même temps qu’un changement important de locomotion, le passage du milieu aquatique au milieu aérien fut accompagné de changements métaboliques ainsi que de changements au niveau de l’appareil respiratoire. D’après les fossiles datant d’il y a environ 400 millions d’années, comme Tiktaalik, leurs ancêtres auraient des points communs avec les coelacanthes, qui vivent dans les profondeurs marines et ont conservé un nombre étonnant de caractères morphologiques ancestraux (même s’ils ont continué à évoluer comme tous les autres organismes vivants).

Carapace ou ailes ?

Arbre phylogénétique montrant la position des coléoptères dans l’arbre de la vie.

Le biologiste du début du 20ème siècle J.B.S. Haldane est souvent crédité de la citation suivante : “Dieu a un goût immodéré pour les scarabées”, car les coléoptères forment le groupe d’animaux dans lequel on dénombre le plus d’espèces (on pense qu’il pourrait y en avoir environ 1.5 million). On trouve des coléoptères dans un grand nombre d’environnements, y compris des coléoptères aquatiques comme les dytiques, des coléoptères qui mangent du bois comme les capricornes, d’autres qui mangent d’autres insectes comme les cicindèles. Certains coléoptères sont très charismatiques comme la coccinelle, le bousier, la luciole, la lucane cerf-volant

Les coléoptères ont un plan d’organisation typique des insectes, avec 6 pattes, une tête, un thorax et un abdomen, mais n’utilisent qu’une paire d’ailes pendant le vol, l’autre paire, les élytres, restant fixe. Ces élytres ont probablement une fonction protectrice, et elles sont le plus souvent très solides. Elles peuvent être très colorées, comme chez la coccinelle, et ont servi à faire des bijoux dans certaines cultures humaines, ou bien ont été incluses dans des vêtements et oeuvres d’art en Asie du sud est.

C’est dans la poche !

Arbre phylogénétique montrant la position des marsupiaux dans l’arbre de la vie

Tous les marsupiaux ont une poche dans laquelle le petit grimpe pour finir son développement. Cette poche varie cependant dans son organisation. Dans la plupart des espèces, seules les femelles ont une poche, mais chez l’oposum aquatique le mâle a aussi une poche, dans laquelle sont situés ses organes génitaux. L’ouverture de la poche se fait par devant ou par derrière selon les espèces, selon ce qui permet de protéger au mieux les petits. Ainsi, la poche du kangourou s’ouvre par devant, mais celle du koala ou de l’oposum aquatique, par derrière. A l’intérieur de la poche se trouvent des tétines que les petits utilisent pour se nourrir.

Il y a trois grands groupes de mammifères : les monotrèmes, comme l’ornithorynque, les marsupiaux, et les mammifères euthériens comme l’homme, la baleine, le chat, la chauve-souris… Les marsupiaux sont des mammifères originaires de l’Océanie et de l’Amérique du Sud. Du fait de la tectonique des plaques, ils ont été séparés des mammifères euthériens pendant de nombreux millions d’années, et ont développé des formes ressemblant fort aux formes que l’on connaît parmi les mammifères euthériens, qui sont originaires d’Europe, Asie, Amérique du Nord ou Afrique. On trouve ainsi chez les marsupiaux des équivalents de nos loups, taupes, souris, écureuils volants… Autant d’exemples d’évolution convergente, que l’on interprète comme suit. Sur tous les continents, on trouvait des niches écologiques équivalentes : des prairies, des forêts, des arbres… Chacune de ces niches offrait des opportunités de spécialisation aux animaux qui y vivaient. C’est ainsi que des loups et des taupes sont apparues dans les prairies, ou des écureuils volants dans les arbres. Et ce, à partir d’ancêtres marsupiaux, ou bien euthériens.

Digérer en plusieurs fois

Arbre phylogénétique montrant la position des ruminants dans l’arbre de la vie

Les ruminants se nourrissent d’herbes et de plantes, dont la cellulose est difficile à digérer. Cette molécule est pourtant riche en énergie, car c’est un polymère de molécules de glucose, une des bases de notre métabolisme énergétique. Afin d’exploiter cette ressource, les ruminants ruminent, et donc mâchent plusieurs fois l’herbe qu’ils ont brouté, en faisant des va et vient entre la bouche et l’estomac, qui est plus complexe que le nôtre. En plus de cette action mécanique, les ruminants sécrètent beaucoup de salive et ont recours à des microorganismes qui les aident à digérer l’herbe. Ainsi, dans la panse des ruminants, des bactéries, par exemple du genre Ruminococcus, cassent le cellulose en molécules de glucose. Une partie du glucose est ingéré par l’animal, mais le reste est utilisé par d’autres microbes comme source d’énergie, ce qui produit des molécules d’hydrogène, qui sont alors utilisées par d’autres microorganismes, des Archées, qui produisent du méthane… Ce méthane est relargué, principalement par la bouche, lorsque la vache éructe. Sur un an, la quantité de méthane produite par une vache laitière est de plus de 100kgs, ce qui fait de l’agriculture intensive un important contributeur à la production globale de méthane, et donc au réchauffement climatique. De nombreuses études s’intéressent au fonctionnement de la panse des ruminants, ce qui a notamment conduit au développement des fameuses “vaches à hublot”…

6 pattes

Arbre phylogénétique montrant la position des insectes dans l’arbre de la vie

Tous les insectes ont 6 pattes, toutes placées au niveau du thorax, qui se situe entre la tête et l’abdomen. Les crustacés peuvent en avoir plus, de même que les chélicérates (qui comprennent les araignées) qui en ont 8. Certains insectes semblent dévier de la règle toutefois : ainsi certaines chenilles, les larves des papillons, semblent avoir un très grand nombre de pattes. En vérité, elles ont 6 pattes, situées sur le thorax, mais peuvent avoir un grand nombre d’appendices supplémentaires, qu’on appelle des pseudopodes (étymologiquement, “fausses pattes”), par exemple des ventouses, qui sont situées sur l’abdomen. Au moment de la métamorphose, qui permet à la chenille de devenir un papillon, ces fausses pattes disparaissent et seules restent chez le papillon les 6 pattes placées sur le thorax.

Animaux à squelette externe

On pense que les premiers arthropodes sont apparus il y a environ 600 millions d’années. Parmi les arthropodes existant aujourd’hui, on trouve les onychophores, les tardigrades, les scorpions et araignées, les crustacés, et les insectes. Grâce à leur squelette externe, les arthropodes ont aussi laissé de nombreux fossiles, parmi lesquels les trilobites, qui ont disparu il y a 250 millions d’années lors d’une extinction massive qui définit la limite entre les périodes géologiques du Permien et du Trias.

Animaux à vertèbres

On pense que les premiers vertébrés sont apparus il y a environ 600 millions d’années. Les vertébrés sont caractérisés par un squelette, qui peut être osseux, comme chez les mammifères, les reptiles ou les poissons, ou cartilagineux, comme chez les requins et les raies. Tous ces animaux possèdent donc un squelette interne ; d’autres animaux, tels que les étoiles de mer et oursins, ne possèdent pas un tel squelette. D’autres animaux, cousins plus éloignés, ont eux développé un autre type de squelette, externe celui-ci : il s’agit des arthropodes, comme les insectes, les crustacés, les scorpions et les araignées.

Insectes à deux ailes

Les mouches et les moustiques au sens large forment l’ordre des diptères (étymologiquement “2 ailes”). Le dernier ancêtre commun de tous les diptères date d’environ 300 millions d’années (voir le site http://www.timetree.org/). Les diptères font partie du vaste groupe des insectes. L’ancêtre commun des insectes portait 4 ailes. Chez les diptères, les ailes postérieures sont réduites à de petits balanciers, qui maintiennent l’équilibre pendant le vol, et qu’on appelle les haltères. Le nombre d’ailes a également varié dans d’autres lignées d’insectes au cours de l’évolution. Chez les strepsiptères, un groupe d’insectes parasites, ce sont les ailes antérieures qui sont devenues des balanciers similaires aux balanciers des diptères. Chez les coléoptères, comme par exemple les coccinelles, les ailes antérieures constituent une carapace souvent colorée. Chez les poux, les deux paires d’ailes ont été perdues.

Vision trichromatique

La vision des couleurs chez les animaux repose sur des protéines particulières, qu’on appelle les “opsines”, et qui répondent à des longueurs d’onde spécifiques. La plupart des mammifères ne possèdent que 2 types de récepteurs : ils voient le monde en bicolore. Certains mammifères marins ou rongeurs nocturnes n’en ont même qu’un seul. D’autres animaux en ont plus, ou possèdent des récepteurs avec des propriétés différentes; par exemple des abeilles ont trois récepteurs comme les humains, mais l’un d’entre eux répond à la lumière ultraviolette plutôt qu’à la lumière rouge. Chez les primates, deux groupes ont une vision trichromatique, alors que les autres n’ont que deux types de pigments : les singes hurleurs d’une part, et les singes catarrhiniens d’autre part, un grand groupe qui contient par exemple les macaques, les hommes, les chimpanzés, les gorilles et les orang-outans… Plusieurs possibilités sont envisagées pour expliquer pourquoi ces lignées de singes ont acquis une vision trichromatique. Une hypothèse est que la sensibilité aux rouges permettrait de mieux détecter leur nourriture (fruits mûrs ou jeunes feuilles). Une autre est qu’elle permettrait de mieux interpréter les émotions de leurs congénères (ne rougit-on pas quand nous éprouvons de fortes émotions ?)… Quoi qu’il en soit, il s’agit bien d’un nouvel exemple de convergence évolutive.

Hétérotrophie : consommer de la matière vivante

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les organismes vivants sont composés d’eau et de molécules riches en carbone, ou plus exactement, en carbone sous sa forme “réduite”, comme dans les liaisons carbone-hydrogène, qui sont riches en énergie. Afin de constituer ces molécules, les êtres vivants doivent exploiter une source de carbone. Les animaux et les champignons sont des hétérotrophes, ce qui signifie qu’ils trouvent cette ressource en consommant d’autres êtres vivants, où les atomes de carbone sont déjà présents sous une forme réduite (et donc riche en énergie). Ils peuvent se nourrir d’organismes vivants, ou bien d’organismes morts, mais leur source de carbone est toujours organique (c’est-à-dire issue de matière vivante) et sous sa forme réduite. Au contraire, les autotrophes comme les plantes vertes obtiennent leur carbone à partir du gaz carbonique (ou dioxyde de carbone,  CO2) présent dans l’air, où le carbone est sous sa forme “oxydée”, peu riche en énergie. Ces organismes sont capables de lier les atomes de carbone et d’hydrogène grâce à l’énergie lumineuse (un phénomène appelé “photosynthèse”); un peu comme les panneaux solaires transforment la lumière en chaleur ou en électricité. Certains microorganismes autotrophes (parmi les Bactéries et Archées) n’utilisent pas l’énergie solaire pour obtenir du carbone réduit, mais une énergie chimique, contenue dans des molécules non vivantes, provenant par exemple des sources d’eau chaude au fond des océans.