L’origine de la bioluminescence marine remonte à l’aube de la vie complexe

Les fonds marins regorgent de merveilles encore inconnues, et les récentes découvertes d’une équipe internationale de chercheurs en sont la preuve. Leurs travaux révèlent l’existence de huit organismes marins dotés d’une luminosité jusqu’alors inconnue, remontant à l’ère du Cambrien, il y a environ 540 millions d’années.

Des coraux lumineux dans les profondeurs océaniques

Sous la direction de Danielle DeLeo de l’Institution Smithsonian, les chercheurs ont identifié huit organismes présentant une bioluminescence jusqu’alors inconnue. Si les coraux des eaux peu profondes sont rarement bioluminescents, ceux des profondeurs océaniques peuvent arborer des couleurs vibrantes et des spectacles captivants. Le but de ces fascinants affichages lumineux intrigue depuis longtemps les scientifiques, qui supposent qu’ils pourraient servir à attirer de grands prédateurs pour effrayer les petits organismes marins qui se nourrissent des coraux, ou encore à attirer des proies.

Les recherches génétiques se sont appuyées sur les découvertes de Manabu Bessho-Uehara, chercheur de l’Université de Nagoya, et d’Andrea Quattrini, de l’Institution Smithsonian. Dans une étude précédente, Bessho-Uehara avait identifié plusieurs nouveaux coraux bioluminescents dans les profondeurs marines, le conduisant à soupçonner l’existence de nombreux autres spécimens encore non identifiés.

De nouvelles espèces bioluminescentes découvertes

Bessho-Uehara et Quattrini ont mené des travaux de terrain, des eaux peu profondes jusqu’aux abysses, notamment à la station marine Sugashima de l’Université de Nagoya, près de la ville de Toba au Japon central, afin de trouver davantage de spécimens bioluminescents. Ils ont ainsi découvert une bioluminescence jusqu’alors inconnue chez deux types d’Hexacorallia (coraux mous) et cinq types d’Octocorallia.

«J’étais enthousiaste, car nous étions les premiers à découvrir la bioluminescence au niveau du genre dans cinq genres : les coraux Bullagumminzoanthus, Keratosidinae et Corallizoanthus, ainsi que les plumes de mer Echinoptilum et les éventails de mer profonde Metallogorgia», a déclaré Bessho-Uehara à propos de cette découverte.

Remonter aux origines de la bioluminescence

En utilisant les découvertes de l’équipe sur les organismes modernes, une équipe multidisciplinaire comprenant le Musée national d’histoire naturelle de la Smithsonian, l’Université internationale de Floride, l’Institut de recherche de l’aquarium de Monterey Bay, l’Université de Californie et le Harvey Mudd College, a utilisé les informations génétiques de ces organismes pour construire un arbre phylogénétique permettant de retracer les origines de la bioluminescence chez les anthozoaires, la classe d’organismes marins qui comprend les coraux et les organismes similaires.

Les résultats des chercheurs suggèrent que la bioluminescence est apparue pour la première fois chez un ancêtre commun des coraux Octocorallia. En combinant ces données avec les archives fossiles, l’équipe a découvert que cet ancien corail existait pendant la période du Cambrien, il y a environ 540 millions d’années, ce qui en fait l’organisme bioluminescent le plus ancien connu à ce jour.

Un éclairage nouveau sur l’écologie du Cambrien

Ces découvertes offrent également un aperçu de l’évolution des organismes, qui s’est principalement déroulée dans les océans pendant l’ère du Cambrien. À cette époque, les invertébrés ont développé des yeux dotés de photorécepteurs sensibles à la lumière. Cela suggère la possibilité passionnante d’interactions médiées par la lumière entre les anthozoaires et les organismes dotés de photorécepteurs, jetant ainsi un éclairage nouveau sur l’écologie d’une période cruciale de l’évolution de la vie.

Lorsqu’il a pris connaissance des résultats, la première pensée de Bessho-Uehara a été que «l’océan regorge de merveilles». Il a ajouté : « Je me souviens avoir été tellement émerveillé lorsque nous avons découvert que la bioluminescence était apparue deux fois plus tôt qu’on ne le pensait auparavant ».

Légende illustration : Photo de laboratoire de la bioluminescence de la fougère de mer Funiculina sp. observée sous lumière rouge. (crédit : Manabu Bessho-Uehara © 2020 MBARI)

L’étude, “Evolution of bioluminescence in Anthozoa with emphasis on Octocorallia,” a été publiée dans Proceedings of the Royal Society B  le 24 avril 2024 – DOI: 10.1098/rspb.2023.2626.