27.3 : Phylogénie animale

Compétences à développer

• Interpréter l'arbre phylogénétique des métazoaires
• Décrire les types de données que les scientifiques utilisent pour construire et réviser la phylogénie animale
• Énumérez certaines des relations au sein de l'arbre phylogénétique moderne qui ont été découvertes à la suite de données moléculaires modernes

Les biologistes s'efforcent de comprendre l'histoire évolutive et les relations des membres du règne animal, et de toute la vie, d'ailleurs. L'étude de la phylogénie vise à déterminer les relations évolutives entre les phylums. Actuellement, la plupart des biologistes divisent le règne animal en 35 à 40 phylums. Les scientifiques développent des arbres phylogénétiques, qui servent d'hypothèses sur les espèces qui ont évolué à partir de quels ancêtres

Rappelons que jusqu'à récemment, seules les caractéristiques morphologiques et les archives fossiles étaient utilisées pour déterminer les relations phylogénétiques entre les animaux. La compréhension scientifique des distinctions et des hiérarchies entre les caractéristiques anatomiques a fourni une grande partie de ces connaissances. Utilisées seules, ces informations peuvent toutefois être trompeuses. Les caractéristiques morphologiques peuvent évoluer plusieurs fois, et indépendamment, au cours de l'histoire de l'évolution. Des caractéristiques analogues peuvent sembler similaires d'un animal à l'autre, mais leur évolution sous-jacente peut être très différente. Avec l'avancement des technologies moléculaires, la phylogénétique moderne s'appuie désormais sur des analyses génétiques et moléculaires, en plus des données morphologiques et fossiles traditionnelles. Grâce à une compréhension croissante de la génétique, l'arbre évolutif animal a considérablement changé et continue de changer à mesure que de nouvelles analyses d'ADN et d'ARN sont effectuées sur d'autres espèces animales.

Construire un arbre phylogénétique animal

La compréhension actuelle des relations évolutives entre les phyles animaux, ou métazoïques, commence par la distinction entre les « vrais » animaux dotés de véritables tissus différenciés, appelés eumétazoa, et les phyles animaux qui ne possèdent pas de véritables tissus différenciés (comme les éponges), appelés Parazoa. Parazoa et Eumetazoa ont tous deux évolué à partir d'un organisme ancestral commun qui ressemble aux protistes modernes appelés choanoflagellés. Ces cellules protistes ressemblent fortement aux cellules choanocytaires spongieuses d'aujourd'hui (Figure\(\PageIndex{1}\)).

Figure\(\PageIndex{1}\) : Les cellules du choanoflagellé protiste ressemblent à des cellules de choanocytes spongieux. Le fait de battre les flagelles choanocytaires fait passer de l'eau à travers l'éponge, ce qui permet d'extraire les nutriments et d'éliminer les déchets.

Les eumetazoa sont subdivisés en animaux radialement symétriques et en animaux à symétrie bilatérale, et sont donc classés respectivement dans le clade Bilateria ou Radiata. Comme mentionné précédemment, les cnidaires et les cténophores sont des phylums animaux dotés d'une véritable symétrie radiale. Tous les autres Eumetazoa sont membres du clade Bilateria. Les animaux à symétrie bilatérale sont ensuite divisés en deutérostomes (y compris les chordés et les échinodermes) et en deux clades distincts de protostomes (y compris les ecdysozoaires et les lophotrochozoaires) (Figure\(\PageIndex{2}\)). Les ecdysozoaires comprennent les nématodes et les arthropodes ; ils sont nommés ainsi d'après une caractéristique commune du groupe : la mue exosquelettique (appelée ecdyse). Le lophotrochozoa doit son nom à deux caractéristiques structurales, chacune commune à certains phylums du clade. Certains phylums des lophotrochozoaires sont caractérisés par un stade larvaire appelé larves de trochophores, tandis que d'autres se caractérisent par la présence d'une structure nourricière appelée lophophore.

Figure\(\PageIndex{2}\) : Les animaux qui muent leur exosquelette, comme ces (a) cafards sifflants de Madagascar, appartiennent au clade Ecdysozoa. (b) Les phoronidés appartiennent au clade Lophotrochozoa. Les tentacules font partie d'une structure nourricière appelée lophophore. (crédit a : modification d'une œuvre par Whitney Cranshaw, Université de l'État du Colorado, Bugwood.org ; crédit b : modification d'une œuvre par la NOAA)

Lien vers l'apprentissage

Découvrez un arbre de vie interactif ici. Zoomez et cliquez pour en savoir plus sur les organismes et leurs relations évolutives.

Les avancées modernes en matière de compréhension phylogénétique proviennent des analyses moléculaires

Les groupes phylogénétiques sont continuellement débattus et affinés par les biologistes évolutionnistes. Chaque année, de nouvelles preuves apparaissent qui modifient davantage les relations décrites par un diagramme phylogénétique arborescent.

Lien vers l'apprentissage

Regardez la vidéo suivante pour découvrir comment les biologistes utilisent les données génétiques pour déterminer les relations entre les organismes.

Les analyses des acides nucléiques et des protéines ont grandement éclairé l'arbre phylogénétique animal moderne. Ces données proviennent de diverses sources moléculaires, telles que l'ADN mitochondrial, l'ADN nucléaire, l'ARN ribosomal (ARNr) et certaines protéines cellulaires. De nombreuses relations évolutives dans l'arbre moderne n'ont été déterminées que récemment grâce à des preuves moléculaires. Par exemple, un groupe d'animaux précédemment classé appelé lophophorates, qui comprenait des brachiopodes et des bryozoaires, a longtemps été considéré comme des deutérostomes primitifs. Une analyse moléculaire approfondie utilisant des données d'ARNr a révélé que ces animaux étaient des protostomes, plus étroitement apparentés aux annélides et aux mollusques. Cette découverte a permis de distinguer le clade des protostomes, les lophotrochozoaires. Les données moléculaires ont également mis en lumière certaines différences au sein du groupe des lophotrochozoaires, et certains scientifiques pensent que les phylums Platyhelminthes et Rotifères de ce groupe devraient en fait appartenir à leur propre groupe de protostomes appelés platyzoaires.

Des recherches moléculaires similaires aux découvertes qui ont permis de distinguer le clade des lophotrochozoaires ont également révélé un réarrangement spectaculaire des relations entre les mollusques, les annélides, les arthropodes et les nématodes, et un nouveau clade d'ecdysozoaires a été formé. En raison des similitudes morphologiques entre leurs types corporels segmentés, les annélides et les arthropodes étaient autrefois considérés comme étroitement liés. Cependant, des preuves moléculaires ont révélé que les arthropodes sont en fait plus étroitement apparentés aux nématodes, qui constituent désormais le clade des ecdysozoaires, et que les annélides sont plus étroitement apparentés aux mollusques, aux brachiopodes et à d'autres phylums du clade des lophotrochozoaires. Ces deux clades constituent désormais les protostomes.

Un autre changement apporté aux anciens groupements phylogénétiques en raison des analyses moléculaires est l'émergence d'un tout nouveau phylum de vers appelé Acoelomorpha. On a longtemps pensé que ces acœls appartenaient au phylum Platyhelminthes en raison de leur morphologie similaire de « vers plats ». Cependant, des analyses moléculaires ont révélé qu'il s'agissait d'une fausse relation et ont initialement suggéré que les acoels représentaient des espèces vivantes de certains des premiers bilatéraux divergents. Des recherches plus récentes sur les acœlomorphes ont remis en question cette hypothèse et suggéré une relation plus étroite avec les deutérostomes. L'emplacement de ce nouveau phylum reste contesté, mais les scientifiques s'accordent à dire qu'avec des données moléculaires suffisantes, leur véritable phylogénie sera déterminée.

Résumé

Les scientifiques s'intéressent à l'histoire évolutive des animaux et aux relations évolutives entre eux. Les scientifiques utilisent trois principales sources de données pour créer des diagrammes phylogénétiques évolutifs illustrant de telles relations : les informations morphologiques (qui incluent les morphologies développementales), les données des archives fossiles et, plus récemment, les données moléculaires. Les détails de l'arbre phylogénétique moderne changent fréquemment à mesure que de nouvelles données sont collectées, et les données moléculaires ont récemment contribué à de nombreuses modifications importantes de la compréhension des relations entre les phylums animaux.

Lexique

Ecdysozoaires

clade de protostomes présentant une mue exosquelettique (ecdyse)

Eumétazoa

groupe d'animaux avec de véritables tissus différenciés

Lophotrochozoaires

clade de protostomes présentant un stade larvaire de trochophores ou une structure nourricière lophophore

Métazoa

groupe contenant tous les animaux

Parazoa

groupe d'animaux dépourvus de véritables tissus différenciés