Évolution des champignons

DES MILLIARDS D’ANNÉES SUR TERRE ?

Yolande Dalpé

Durant l’évolution, l’homme se serait séparé des primates il y a environ 7 millions d’années (7 Ma) et ces derniers existeraient depuis 55 Ma. L’apparition des plantes à fleurs s’est vue reculée de 100 à 175 Ma lors de la découverte de nouveaux et plus anciens fossiles. À cause de leurs fructifications éphémères et de leur texture charnue, les champignons macroscopiques, du type bolet, amanite, chanterelle, se fossilisent très mal. En comparaison avec les insectes, les plantes et les vertébrés, il existe bien peu de fossiles fongiques disponibles. Un bon nombre a été retrouvé dans l’ambre ou à l’intérieur de structures végétales, racines, tiges, sous forme de filaments ou de spore microscopiques.

Voici, en quelques paragraphes, un bref aperçu des types de fossiles fongiques connus avec des références aux publications scientifiques qui les décrivent. Quelques-uns d’entre eux ont suscité ou suscitent toujours des controverses quant à leur appartenance au monde fongique.

En 2017, un paléontologue chinois, Dr Huang Diying de l’Institut de géologie et paléontologie de Nanjing, et ses collègues néo-zélandais et américains, ont découvert en Chine dans de l’ambre jaune de type birman de mini-champignons complets montrant nettement un pied surmonté d’un chapeau circulaire porteur de lames. Daté d’environ 100 Ma, de la période du Crétacé (voir le tableau du repère géologique), l’artéfact ressemble étrangement à de mini-marasmes d’aujourd’hui. Il s’agit du fossile fongique le plus complet découvert à ce jour et également le plus ancien trouvé dans l’ambre. Les précédentes découvertes dataient de 90 et 20 Ma respectivement. L’ambre fossilisé résulte de la polymérisation des résines de conifères anciens apparus sur terre au Silurien il y a environ 420 Ma.

Au moment de l’écoulement de la résine, des organismes (insectes, champignons, plantes et même petits vertébrés) s’y sont empêtrés, piégés et ainsi conservés pour l’éternité. Vérifiez attentivement votre collier d’ambre, vous y observerez peut-être des fossiles !

Poinar (2016) présente une revue de littérature sur les champignons macromycètes la plupart conservés dans l’ambre. Il y décrit une diversité de groupes allant des polypores, vesses-de-loup, nids d’oiseau, mycènes, coprins, clavaires et même morilles.

Toujours en 2017, des chercheurs américains ont découvert dans le nord du Brésil un spécimen entier d’un champignon aux allures contemporaines de nos agarics actuels qu’ils ont nommé Gondwanagaricites magnificus, l’agaric fossile du Gondwana. Ce dernier possède un chapeau et un pied d’apparence charnue ainsi que des lamelles bien distinguables en microscopie. Daté de 115 Ma, du Crétacé, il provient de la formation Crato reconnue pour ses calcaires stratifiés porteurs d’innombrables fossiles particulièrement bien conservés, probablement enfouis dans les sédiments d’un lagon salé, l’absence d’oxygène l’aurait protégé de la dégradation pendant ces millions d’années.

Pendant plusieurs décennies, les plus anciens fossiles de champignons connus dataient de 400-450 Ma soit de la fin du Dévonien au début de l’Ordovicien et provenaient de la chaille de Rhynie, Aberdeen en Écosse (Taylor et al 1995). Les structures filamenteuses, vésiculeuses et arbusculaires incluses dans des tiges et des cellules de plantes ont,

auprès des chercheurs, rapidement trouvé leur équivalent morphologique chez les symbiotes mycorhiziens arbusculaires (Pirozynski & Dalpé 1989). Ci-contre des illustrations de spores et vésicules du Dévonien sont mises en parallèle avec des structures de champignons actuels. Étant inféodées aux organes végétaux, le lien entre l’association symbiotique mycorhizienne, entre les racines des plantes et des champignons microscopiques aux spores globulaires se fit aisément et avec suffisamment de certitudes pour formuler l’hypothèse que la symbiose champignon-plante ait jouée et joue toujours un rôle primordial dans l’établissement de la végétation et a déterminé les séquences d’évolution de la vie sur terre.

En mai 2019, un consortium canadien-belge a publié les résultats de leur inventaire de microfossiles organiques extraits de boues solidifiées provenant de schistes estuariens estimés à 890-1010 Ma situés sur l’Île Victoria dans les Territoires-du-Nord-Ouest (Loron et al 2019). Bizarrement, une forte proportion du matériel arbore des formes globuleuses telles des vésicules à paroi lisse, quelquefois granuleuse ou même épineuse, et à double épaisseur, souvent rattachées à un pied cylindrique. Les fossiles seraient de nature organique et contiennent de la chitine, deux attributs des champignons. La vésicule ci-contre en illustre la morphologie.

La plus récente recension de littérature, publiée en janvier 2020, décrit du matériel filamenteux, ramifié et anastomosé trouvé dans des schistes de dolomite au Congo. Le matériel daterait d’entre 715-810 Ma (Bonneville et al 2020).

L’originalité du travail vient de la panoplie d’outils utilisés pour caractériser les fossiles, allant de la microscopie optique, électronique et confocale et de diverses approches spectroscopiques pour démontrer la nature fongique du matériel par le biais de la présence de carbone, de matière organique et de chitine dans les parois cellulaires.

La palme de l’ancienneté présumée d’ancêtre des champignons sur terre revient à une équipe suédoise. En 2017, ils ont publié leur recherche sur des structures filamenteuses, composées de carbone montrant des ramifications et s’anastomosant entre elles. Les illustrations fournies possèdent des caractères morphologiques bien similaires aux filaments ramifiés et anastomosés des champignons microscopiques actuels. Le remarquable de ces observations vient de ce que le matériel a été extrait de laves de basalt âgées de 2.4 milliards d’années (2400 Ma) soit durant le Précambrien, formées lors de l’éruption dans les fonds marins. Les échantillons proviennent plus précisément du bassin du Griqualand en Afrique du Sud. Ces découvertes soulèvent plusieurs réflexions dont celle que les champignons auraient d’abord évolué en milieu marin sous des conditions extrêmes pour ensuite émerger et coloniser les milieux terrestres. Il est intéressant de mentionner que l’on estime l’âge des bactéries sur terre à 3800 Ma, des organismes à l’organisation interne cellulaire beaucoup plus primitive que celle des champignons.

Parmi les fossiles attribués potentiellement aux champignons figure probablement la plus intrigante et imposante des structures fossiles après les dinosaures. Nommé Prototaxites , le premier spécimen du genre origine de la Gaspésie et a été découvert en 1859 par le paléontologue canadien John William Dawson (voir encadré) qui l’a nommé P. loganii en l’honneur de son collègue et compatriote géologue William Edmond Logan (voir encadré). Le fossile de Dawson daterait d’entre 350 et 400 Ma.

Aucun besoin de jumelles ou de microscope pour observer ce fossile. Il ressemble à un immense tronc ayant plus d’un mètre de diamètre et près de 8 mètres de hauteur. En coupe transversale on note des cercles concentriques ce qui a incité Dawson à l’apparenter à un tronc de gymnosperme et le nommer Prototaxites, littéralement « ancêtre de conifère ». Des analyses anatomiques et biochimiques subséquentes ont démenti l’appartenance du fossile aux gymnospermes. Au fil des décennies, la nature du fossile fut reliée à des tapis de mousses ou d’hépatiques enroulés, à des lichens, à des algues bleues ou des algues géantes ou à une symbiose entre tous ces organismes. Le premier chercheur à associer Protoatxites à un champignon est A.H. Church en 1919, mais peu de gens l’ont pris au sérieux. Plus récemment, diverses analyses d’anatomie, de microscopie, de biochimie, la recherche d’isotope et la connaissance plus approfondie de la vie au Dévonien mènent à proposer l’hypothèse qu’il s’agit d’un champignon ayant vécu en symbiose avec soit des mousses, des algues, ou des bactéries ou encore l’ensemble de ces combinaisons. L’énigme demeure encore vivante dans le monde de la paléontologie…

La découverte de fossiles se poursuit et les techniques et méthodologies dans la pratique de la paléontologie ne cessent d’évoluer. Les dernières années ont reculé l’existence de champignons fossiles microscopiques de centaines de millions d’années. C’est donc dire l’importance de ces organismes dans l’évolution de la vie sur terre et la longue histoire de leur association symbiotique au travers des âges.

Références:

Bengston et al 2017 Fungus-like mycelial fossils in 2.4 billion-year old vesicular basalt. Nature Ecology and Evolution DOI:10.1038/s41559- 017-0141; http://www.nature.com/articles/s41559-017-0141.

Bonneville et al 2020 Molecular identification of fungi microfossils in a Neoproterozoic shale rock. Science Advances; 6 : eaax7599 Church AH 1911 Thalassopĥyta and the subaerial transmigration. Oxford Botanical Memoirs 3: 1-95..

Dawson JW 1859. On fossil plants from the devonian rocks of Canada. Quarterly Journal of the Geological Society of London 15: 477-488. Graham et al 2010 Rolled liverwort mats explain major Prototaxites features. American Journal of Botany 97(7):1079-1086.

Heads et al 2017 The oldest fossil mushroom. PlosOne https://doi.org/10.1371/journal.pone.0178327

Huang et al 2017 Mycophagous rove beetles and highly diverse mushrooms in the Cretaceous. Nature Communications 8

Loron et al 2019 Organic-walled microfossils from the late Mezoproteozoic to early Neoproteozoic lower Shaler Supergroup (Arctic Canada)

: Diversity and biostratigraphic significance. Precambrian Research 321: 349-374 https://doi.org/10.1016/j.precamres.2018.12.024 Pirozynski, KA, Dalpé Y. 1989 Geological history of the Glomaceae with particular reference to mycorrhizal symbiosis. Symbiosis 7: 1-36. Poinar G 2016. Fossil fleshy fungi (mushrooms) in Amber. Fungal Genomics and Biology 6:2 DOI: 10.4172/2165-8056.1000142

Taylor et al 1995 Fossil arbuscular mycorrhizae from Early Devonian. Mycologia 87(4):560-573.

Cet article de Yolande Dalpé a paru dans le bulletin du Cercle de Mycologues Amateurs de l’Outaouais (MAO), « La corne d’abondance », volume 36 numéro 1, et est publié avec l’autorisation de l’auteure et de l’éditeur