Prototaxites : il est inclassable !

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Ce ne sont pas des champignons. Ce ne sont pas des lichens. Voilà le résultat des nouvelles analyses menées par une équipe de paléontologues de l’université d’Édimbourg, tout juste prépubliées. Prototaxites ne ressemble à aucun organisme vivant connu !

Jamais fossile n’aura autant dérouté les spécialistes. Plus de cent soixante ans après la découverte du premier spécimen au Canada, sa véritable nature échappe une fois de plus aux meilleurs spécialistes. Quelle étrange créature ! Une sorte de plante sans feuille, en forme d’obus, et surtout immense, avec plus de 2 mètres de haut et 91 centimètres de large – certains atteignant même jusqu’à neuf mètres de hauteur et plus d’un mètre de diamètre ! Et on en retrouve partout dans le monde. Il y a 400 à 350 millions d’années, les prototaxites dominaient l’ensemble des organismes terrestres.

Chimiquement différent

“C’est l’une des plus grandes énigmes de la paléobotanique, témoigne la spécialiste Christine Strullu-Derrien, affiliée au MNHN, le Muséum national d’histoire naturelle, qui accumule des données sur ces fossiles depuis des années. On comprend bien que les petits organismes puissent avoir été présents à cette époque, mais des choses aussi imposantes, c’est très intrigant.”

Algue, champignon, lichen ? Depuis le début, ces géants n’en finissent pas d’interroger sur leur identité. Conifère ? L’hypothèse originelle portée par son découvreur, le géologue John William Dawson, a vite été évacuée : à cette époque, au début du dévonien, la végétation éparse plafonnait à quelques dizaines de centimètres de haut. Impossible qu’un arbre ait pu surgir si brutalement – les conifères apparaîtront 100 millions d’années plus tard. Quant aux algues, elles ne peuvent survivre seules, à long terme, que dans des milieux aquatiques. Depuis les années 2000, seules deux hypothèses fiables avaient émergé : le champignon et le lichen – symbiose entre une algue et un champignon… Hypothèses démenties aujourd’hui par la nouvelle analyse menée par le géochimiste Corentin Loron, sur un spécimen appelé Prototaxites taiti, du chert de Rhynie, en Écosse, un écosystème de sources chaudes du Dévonien exceptionnellement bien préservé.

L’hypothèse du champignon géant est une tentative de faire rentrer au chausse-pied des formes fossiles dans ce qui existe actuellement, et ça ne va pas

C’est en effectuant, pour la première fois, une comparaison moléculaire entre le géant et les espèces fossiles qui s’étendaient autour que l’équipe écossaise est arrivée à la conclusion d’espèces ­chimiquement différentes. “Nos données ne permettent pas de placer les prototaxites au sein des basidiomycètes ou des ascomycètes, même au sein d’un groupe souche. Il est également peu probable que Prototaxites soit le résultat d’une augmentation de la complexité au sein d’une branche fongique à divergence précoce, écrivent les chercheurs. Nous concluons que Prototaxites n’était pas un champignon.” En effet, d’après leurs analyses, Prototaxites taiti possède des composants aliphatiques, aromatiques et phénoliques très semblables aux produits de fossilisation de la lignine, mais aucun produit de fossilisation caractéristique de la chitine ou du chitosane, diagnostiqués dans tous les groupes de champignons existants et éteints, y compris ceux préservés dans le chert de Rhynie.

Un peu déprimant

L’étude, envoyée aux spécialistes, déclenche aussitôt un débat. Le biologiste Marc-André Selosse, au MNHN, se régale. “L’hypothèse du champignon géant est une tentative de faire rentrer au chausse-pied des formes fossiles dans ce qui existe actuellement, et ça ne va pas. Les prototaxites sont des colosses par rapport aux plantes terrestres de dix à vingt centimètres qui les entourent : ils ne peuvent pas se nourrir à partir de ces ressources.” À l’université Stanford, le paléobotaniste Kevin Boyce, qui scrute les fossiles de prototaxites depuis environ vingt ans, rétorque : “Ce ne serait un problème que si la croissance était rapide, mais il s’agit de structures robustes et durables ; elles étaient parfois même transportées comme des troncs d’arbre dans les rivières. Elles ont pu croître lentement pendant une longue période. Certaines d’entre elles présentent même des anneaux de croissance. Se nourrir d’une végétation réduite aurait donc pu suffire.”

Il a dû s’agir d’une évolution indépendante d’un organisme multicellulaire complexe de grande taille, aujourd’hui totalement éteint

Mais la structure interne de P. taiti semble elle aussi écarter l’hypothèse fongique : jusqu’à présent, les caractéristiques microscopiques des prototaxites décrivaient deux types de filaments entremêlés, mais non connectés – typiques des champignons ou des lichens. Or, la nouvelle analyse morphologique fait état de connexions entre ces filaments dans la zone médullaire, au cœur de l’organisme. “C’est un peu déprimant pour moi”, confie Marc-André Selosse, qui défend depuis le début des années 2000 l’hypothèse d’un lichen. Selon lui, seul le support d’un organisme capable de synthétiser sa propre matière organique – donc photosynthétique, comme une algue – a pu permettre aux mystérieux prototaxites d’atteindre de telles tailles. “D’ailleurs, un des fossiles possède des sortes d’indentations de l’axe qui laissent penser qu’il y avait peut-être quelque chose de porté latéralement, comme des feuilles… Tout ça nous met quand même dans la ligne verte”, estime Marc-André Selosse.

Un mangeur !

Mais pour Kevin Boyce, pas question de ligne verte : “Les rapports isotopiques très variables du carbone des fossiles de prototaxitesindiquent qu’il s’agit d’un ‘mangeur’, nourri par le carbone présent dans le sol. Leur anatomie et leur forme générale ne correspondent pas à celles d’un organisme photosynthétique, quelle que soit la lignée à laquelle il est apparenté ou non.”

Le doute s’installe : et si Prototaxites n’appartenait à aucun groupe connu du vivant ? Et si ces géants étaient des dinosaures : d’énormes organismes ayant régné sur Terre pendant 50 millions d’années, et désormais éteints, un règne fantôme en quelque sorte… L’équipe écossaise insiste : formation de grandes structures multicellulaires de différents types de tubes ; composition de tubes riches en composants phénoliques aromatiques ; et mode de vie hétérotrophe… “Nous n’avons trouvé aucun groupe existant présentant l’ensemble des caractéristiques de Prototaxites, écrivent-ils. Il est préférable de le considérer comme un membre d’un groupe d’eucaryotes non décrit jusqu’à présent et entièrement éteint.”

Un nouveau règne

Certains spécialistes regrettent néanmoins qu’un seul spécimen ait servi d’analyse : P. taiti, qui diffère du point de vue anatomique de P. logani, celui qui a servi à Dawson pour créer le genre. “Ça ne fait que poser d’autres questions, estime Christine Strullu-Derrien, qui préconise de multiplier ces analyses sur les différents fossiles. P. logani a été trouvé avec une plante qui faisait un mètre de haut. Dans le chert de Rhynie, la végétation ne dépasse pas 30 centimètres, mais P. taiti est aussi beaucoup plus petit. Si on les plaçait chacun à leur époque dans leur environnement, on pourrait comparer avec les plantes et les animaux… À 400 millions d’années, la microfaune est majoritairement dans le sol, mais 50 millions d’années plus tard, c’est complètement différent, on commence à avoir des animaux qui sortent de l’eau.” 

Les prototaxites nous ouvrent une fenêtre sur ces paysages anciens et illustrent la diversité et la complexité écologiques de cette époque

D’autres chercheurs questionnent une méthodologie peut-être un peu trop légère des analyses. “Je ne suis pas convaincue par les données géochimiques selon lesquelles toutes les cellules qu’ils ont analysées faisaient partie de l’organisme : certains composés liés à la chitine sont présents dans certaines et pas dans d’autres… Qu’est-ce que cela signifie ?”, interroge la paléobotaniste Patricia Gensel, à l’université de Caroline du Nord, qui continue de privilégier l’hypothèse du champignon – tout en admettant qu’une symbiose de différents organismes puisse produire cette structure unique.

Mystère dans le mystère

Quoi qu’il en soit, actuellement, rien ne ressemble aux prototaxites. “C’est une avancée significative, salue Marc-André Selosse. Donc soit les descendants sont très différents et on ne voit pas très bien qui ce serait ; soit c’est éteint. Et ce raisonnement s’applique qu’il s’agisse d’une symbiose ou d’un organisme à part entière.” “Il a dû s’agir d’une évolution indépendante d’un organisme multicellulaire complexe de grande taille, aujourd’hui totalement éteint”, estime pour sa part Kevin Boyce. “Et nous pouvons nous attendre à trouver des organismes différents de tout organisme vivant aujourd’hui”, ajoute Patricia Gensel. L’idée d’un nouveau règne du vivant ne peut plus être écartée.

De quoi relancer le mystère dans le mystère : la disparition brutale de ces géants dévoniens, il y a 350 millions d’années. Les arbres, émergeant peu à peu à cette époque, ont-ils dévoré leur espace vital ? Les organismes avec lesquels ils étaient associés ont-ils disparu ? “Si on imagine que les plantes terrestres deviennent plus grandes et opèrent une compétition pour la lumière, alors on peut penser qu’ils se sont éteints parce qu’ils étaient moins efficaces à réaliser cette niche écologique : la niche chlorophyllienne nous donne quand même une bonne piste pour expliquer leur disparition, puisque les premières forêts apparaissent au dévonien, développe Marc-André Selosse, qui peine à abandonner l’hypothèse lichen. Cette dernière cause n’est réaliste que si les prototaxites étaient photosynthétiques et entraient en compétition pour la lumière, tandis que toute augmentation de la biomasse primaire n’entraînerait probablement pas l’extinction d’un champignon parasite ou saprotrophe.” Sans oublier les vagues d’extinctions qui se sont succédé… “Ils ont pu passer à la trappe de façon tout à fait aléatoire”, ajoute Marc-André Selosse. 

Tout un paysage

“Peut-être ont-ils été abondants à 400 millions d’années puis n’ont été que résiduels ensuite… ça change aussi l’histoire par rapport à un organisme ‘commun’”, propose Christine Strullu-Derrien. Quel était leur rôle écologique et environnemental ? Servaient-ils de nourriture ? Faisaient-ils de l’ombre ? “C’est tout un monde qu’on ne connaît pas”, répond la chercheuse. Un monde énigmatique au sein duquel le géant Prototaxites a régné il y a 400 millions d’années, côtoyant d’autres organismes tout aussi mystérieux. “Les prototaxites nous ouvrent une fenêtre sur ces paysages anciens et nous aident à dresser un tableau plus précis de leur aspect, tout en illustrant la diversité et la complexité écologiques de cette époque”, appuie le biologiste de l’évolution Matthew Nelsen, au Field Museum of Natural History de Chicago. Tout un monde qui reste à découvrir.