Les anciens trilobites avaient des yeux de cristal, et ils restent un mystère : ScienceAlert

La nature a essayé des approches assez farfelues pour résoudre les problèmes de la vie au fil des siècles, et cela est vrai pour la vision.

L’un des premiers exemples d’œil complexe reposait peut-être sur un matériau plutôt inhabituel pour focaliser la lumière, que l’on ne trouve pas dans les organismes modernes. Les yeux appartenaient à un groupe d'animaux disparus appelés trilobites, et leurs yeux étaient faits de cristal dur, un minéral connu sous le nom de calcite – une étrange petite bizarrerie qui nous donne une idée de la façon dont ces premiers animaux percevaient le monde qui les entourait.

Les trilobites ont disparu il y a environ 250 millions d'années, mais existaient déjà environ 300 millions d'années auparavant. Il existe également de nombreux plans corporels de trilobites dans les archives fossiles, ce qui suggère que ces 300 millions d'années ont été très réussies. Et comme leurs étranges yeux étaient en pierre, ils étaient souvent magnifiquement préservés dans les nombreux fossiles qu’ils laissaient derrière eux.

C’est ainsi que l’on sait que les trilobites avaient des yeux composés comme les insectes, constitués d’amas d’unités de photoréception appelées ommatidies, chacune possédant ses propres photorécepteurs et lentilles. L'examen des sections brisées des lentilles fossilisées révèle un matériau cristallin constitué de calcite.

La calcite pure est transparente, donc, en théorie, la lumière pourrait la pénétrer et se concentrer là où les photorécepteurs pourraient la détecter. Comme pour la vision des insectes, il y avait probablement un compromis : les trilobites ne voyaient probablement pas en haute résolution spatiale, mais ils étaient particulièrement sensibles au mouvement.

Il y avait trois sortes de ces yeux trilobites. Le plus ancien et le plus courant est un type connu sous le nom d'holochroal, dans lequel de petites ommatidies étaient recouvertes par une seule membrane cornéenne, les lentilles adjacentes étant en contact direct les unes avec les autres.

L'œil abathochroal n'est visible que dans la famille des Eodiscidae ; les petites lentilles sont chacune recouvertes d'une fine cornée.

Enfin, l'œil schizochroal n'est visible que dans le sous-ordre des Phacopina. Les lentilles sont plus grandes, largement séparées et chacune possède sa propre cornée. Selon les scientifiques, ils étaient probablement hautement spécialisés.

L’œil holochroal est celui qui ressemble le plus aux yeux d’apposition modernes observés chez certains insectes et crustacés, et les scientifiques pensent qu’ils fonctionnent de la même manière. Chaque ommatidium fonctionne individuellement et l’image que voit l’insecte est une mosaïque de toutes les images combinées.

Les choses deviennent cependant un peu délicates avec la calcite. La calcite possède l’une des biréfringences les plus fortes de la nature. Cela signifie qu'il a deux indices de réfraction ; la lumière sera divisée deux fois lorsqu'elle traverse la calcite, les deux rayons se déplaçant à des vitesses différentes, produisant une double image.

Pour les petites ommatidies, comme on le voit dans l'œil holocroal, il est peu probable que cela pose un problème ; la déviation des rayons est inférieure à celle de l'organe sensible à la lumière.

Pour les yeux schizochroiens, la biréfringence représente davantage un problème. Le cristal n'est pas flexible, donc les plus grandes ommatidies ne peuvent pas changer de focalisation pour réduire l'effet. Au lieu de cela, les scientifiques ont découvert que les yeux schizochroaux ont ce que l’on appelle une structure de lentille double.

Cela signifie que la lentille comporte deux couches, chacune avec un indice de réfraction différent, qui pourraient corriger la biréfringence, presque comme les trilobites avaient des lunettes intégrées. Les lentilles de ce type ont été inventées séparément par les mathématiciens René Descartes et Christian Huygens au XVIIe siècle, ignorant que les trilobites les avaient devancés.

Malgré toute notre compréhension des différentes structures de l'œil du trilobite, nous ne comprenons toujours pas vraiment comment fonctionnait l'œil schizochroal, s'il était similaire à un œil d'apposition ou s'il faisait quelque chose différemment, comme le suggère la structure différente.

Une étude récente a montré que les yeux schizochroaux sont beaucoup plus complexes que nous le pensions, ce qui nous rapproche. Chaque lentille s'est avérée recouvrir son propre petit œil composé, formant une sorte d'"hyper-œil".

Il est même possible que nous nous soyons totalement trompés sur la vision des trilobites. Une étude de 2019 se demande si les cornées calcitiques pourraient avoir été des artefacts du processus de préservation, ce qui implique que leurs yeux en cristal sont beaucoup moins uniques que beaucoup le pensent.