Pikaia gracilens

Pikaia vécut durant le Cambrien moyen, il y a environ 508 millions d'années, dans les mers peu profondes qui recouvraient ce qui est aujourd'hui la Colombie-Britannique au Canada. Cette période correspond au cœur de l'explosion cambrienne, l'événement le plus révolutionnaire de l'histoire de la vie sur Terre, durant lequel la quasi-totalité des grands embranchements animaux apparurent en seulement quelques millions d'années. Pikaia est l'un des animaux les plus célèbres du gisement des schistes de Burgess (Burgess Shale), un site fossilifère exceptionnel classé au patrimoine mondial de l'UNESCO. Sa signification dépasse largement sa taille modeste : Pikaia est considérée comme l'un des plus anciens chordés connus.

Pikaia gracilens était une créature minuscule, mesurant environ 5 centimètres de longueur et à peine 1 centimètre de hauteur. Son corps était aplati latéralement, allongé et fusiforme, rappelant vaguement la forme d'une petite anguille ou d'un anchois primitif. Son poids ne dépassait probablement pas quelques grammes. Malgré cette taille dérisoire, Pikaia possédait une organisation corporelle remarquablement sophistiquée pour son époque : des blocs musculaires segmentés (myomères) disposés en chevrons le long du corps, une notocorde rigide servant d'axe de soutien, et une petite tête portant deux tentacules sensoriels. Cette anatomie annonce déjà le plan corporel de tous les vertébrés futurs.

Pikaia se nourrissait probablement par filtration, ingérant de minuscules particules organiques, du phytoplancton et des bactéries en suspension dans l'eau. Sa petite bouche ventrale, dépourvue de mâchoires, aspirait l'eau contenant les nutriments tandis que des structures branchiales filtraient les particules alimentaires. Ce mode d'alimentation par filtration est similaire à celui de l'amphioxus moderne (Branchiostoma), un chordé primitif vivant qui est considéré comme un analogue contemporain de Pikaia. Certains chercheurs suggèrent qu'elle pouvait également gratter des biofilms bactériens sur le fond marin. Son régime alimentaire microphage la plaçait au bas de la chaîne alimentaire cambrienne, en tant que proie pour les prédateurs plus grands comme Anomalocaris.

Pikaia vivait dans les eaux marines peu profondes et tièdes du Cambrien moyen, dans un environnement tropical situé près de l'équateur. Le site des schistes de Burgess représente un ancien récif d'éponges situé au pied d'un escarpement sous-marin abrupt appelé la « cathédrale ». Les coulées de boue sous-marines ensevelissaient périodiquement les communautés du fond marin, préservant les organismes à corps mou dans un détail extraordinaire. Pikaia nageait probablement au-dessus du fond marin, dans la colonne d'eau libre, évitant les prédateurs benthiques. Elle cohabitait avec une communauté foisonnante d'organismes cambriens extraordinaires incluant Anomalocaris, Hallucigenia, Opabinia et Wiwaxia.

L'anatomie de Pikaia est d'une importance capitale pour comprendre l'évolution des vertébrés. Son corps allongé portait une série de myomères (blocs musculaires segmentés) disposés en forme de V ou de chevrons, visibles comme des bandes régulières dans les fossiles. Une notocorde — une tige semi-rigide parcourant toute la longueur du corps — servait d'axe de soutien interne, ancêtre de la colonne vertébrale des vertébrés. Sa tête portait deux petits tentacules dont la fonction exacte reste débattue : organes sensoriels tactiles, chimiorécepteurs, ou structures alimentaires. Une nageoire dorsale basse et continue parcourait le dos, tandis qu'une petite nageoire caudale terminait le corps. Ces caractéristiques la classent fermement parmi les chordés basaux.

Pikaia était un nageur actif qui se déplaçait par ondulation latérale de son corps, propulsé par les contractions alternées de ses myomères segmentés — exactement le même mécanisme que celui utilisé par les poissons modernes. Cette locomotion ondulatoire, rendue possible par la notocorde rigide servant de point d'ancrage aux muscles, était remarquablement efficace pour un animal si primitif. Pikaia nageait probablement en petits groupes dans la colonne d'eau, au-dessus du fond marin, filtrant les particules nutritives en suspension. Sa vitesse de nage était modeste, la rendant vulnérable aux grands prédateurs cambriens. Son mode de vie pélagique la distinguait de nombreux autres animaux du Burgess Shale qui étaient benthiques.

Pikaia fut initialement décrite en 1911 par Charles Doolittle Walcott, le découvreur du gisement des schistes de Burgess, sous le nom de Pikaia gracilens. Le nom du genre fait référence au pic Pika, un sommet montagneux près du site de découverte dans les montagnes Rocheuses canadiennes. Plus de 60 spécimens ont été retrouvés dans les couches de schistes de Burgess. Simon Conway Morris la redécrivit en 1979, reconnaissant son importance comme l'un des chordés les plus anciens. En 2012, une étude détaillée par Jean-Bernard Caron et ses collègues, publiée dans Biological Reviews, confirma la présence de la notocorde et des myomères, solidifiant son statut de chordé basal. Le Musée royal de l'Ontario à Toronto conserve la majorité des spécimens connus.