Le supergroupe de poissons Otophysi, connu pour son audition améliorée, comprend les deux tiers des espèces de poissons d’eau douce vivantes. Auparavant, on pensait qu’ils étaient originaires d’eau douce avant l’éclatement du supercontinent Pangée, ce qui implique un écart de près de 80 millions d’années entre leur origine et le plus ancien fossile connu. Cependant, la découverte d’Acronichthys maccognoi – une espèce d’otophysane d’eau douce nouvellement décrite qui vivait à la fin du Crétacé – remet en question ce point de vue.
Les oreilles qui fonctionnent sous l’eau nécessitent une anatomie différente de celle qui détecte les sons se propageant dans l’air.
De nombreux vertébrés terrestres ont développé une structure semblable à un tympan qui vibre en réponse aux ondes sonores.
Ce tympan déplace un ensemble d’os semblables à ceux de Rube Goldberg dans l’oreille moyenne – chez l’homme, le marteau, l’enclume et l’étrier – qui amplifient le son et piquent l’oreille interne remplie de liquide, qui tremble et finalement bouscule les poils qui envoient des signaux au cerveau.
Mais les ondes sonores dans l’eau traversent un poisson, qui a une densité similaire à celle de l’eau environnante.
Le poisson a donc développé une vessie remplie d’air – essentiellement une bulle – qui vibre en réponse aux sons qui le traversent.
Ces vibrations sont transférées à l’oreille interne du poisson de manière rudimentaire chez la plupart des poissons d’eau salée, ce qui limite leur audition aux notes graves inférieures à environ 200 Hz.
Les poissons otophysiens, cependant, ont développé des « osselets » osseux entre la vessie respiratoire et l’oreille interne – un système appelé appareil wébérien – pour amplifier et étendre la gamme de fréquences que les oreilles peuvent détecter. Le poisson zèbre, par exemple, peut entendre des fréquences allant jusqu’à 15 000 Hz, ce qui n’est pas loin de la limite de 20 000 Hz des humains.
La raison pour laquelle ces poissons ont besoin d’entendre les hautes fréquences reste un mystère, même si cela peut être dû au fait qu’ils vivent dans des environnements divers et complexes, des ruisseaux tumultueux aux lacs statiques.
« La raison pour laquelle Acronichthys maccagnoi est si passionnant est qu’elle comble une lacune dans nos archives sur le supergroupe des otophysans », a déclaré le professeur Neil Banerjee, chercheur à l’Université Western.
« Il s’agit du plus ancien membre du groupe en Amérique du Nord et fournit des données incroyables pour aider à documenter l’origine et l’évolution précoce de tant de poissons d’eau douce vivant aujourd’hui. »
Acronichthys maccagnoi vivait à la fin du Crétacé il y a environ 67 millions d’années.
Les auteurs ont capturé des micro-tomodensitogrammes du fossile de 4 cm de long et ont examiné sa structure wébérienne.
Ils ont également analysé le génome et la morphologie des poissons modernes pour réviser la généalogie des poissons d’eau douce et simuler la réponse en fréquence de la structure de l’oreille moyenne du poisson fossile.
Leur modèle suggère qu’il y a 67 millions d’années, les poissons otophysiens avaient une ouïe presque aussi sensible que le poisson zèbre aujourd’hui.
« Nous ne savions pas s’il s’agissait d’un appareil weberien entièrement fonctionnel, mais il s’avère que la simulation a fonctionné », a déclaré le Dr Juan Liu, paléontologue à l’Université de Californie à Berkeley.
« L’appareil weberien a juste une puissance de sortie un peu inférieure, ce qui signifie une sensibilité inférieure à celle d’un poisson zèbre. »
« Mais le pic, la fréquence la plus sensible, n’est pas trop inférieur à celui du poisson zèbre – entre 500 et 1 000 Hz – ce qui n’est pas trop mal du tout et ce qui signifie que l’audition à des fréquences plus élevées aurait dû être obtenue chez ce vieux poisson otophysan. »
Cette découverte suggère que la transition des espèces marines vers les espèces d’eau douce s’est produite au moins deux fois au cours de l’évolution des otophysiens.
Les chercheurs estiment qu’il y a environ 154 millions d’années (époque du Jurassique supérieur) une nouvelle période de divergence pour les otophysiens des espèces marines vers les espèces d’eau douce, après que la Pangée ait commencé à se désagréger il y a environ 200 millions d’années.
« Les dinosaures sont assez passionnants, donc beaucoup de temps et d’efforts ont été consacrés à eux, nous en savons donc beaucoup sur leur apparence, mais nous n’avons fait qu’effleurer la surface lorsqu’il s’agit de comprendre la diversité des poissons d’eau douce préhistoriques », a déclaré le Dr Don Brinkman, conservateur émérite au Royal Tyrell Museum.
« Il y a encore tellement de choses que nous ne savons pas, et un site fossilifère ici même au Canada nous donne la clé pour comprendre les origines des groupes qui dominent désormais les rivières et les lacs du monde entier. »
