Le monde des insectes regorge d'espèces magnifiques et éblouissantes. Les poissons d'argent n'en font pas partie. Les insectes ressemblent à de minuscules plombs de pêche, avec leurs proportions de larmes et leur teint gris plomb. Ils vivent dans des sous-sols et des pièces moisies, où ils grignotent des pellicules et des reliures de livres. Et contrairement à la plupart des insectes, ils n'ont pas d'ailes, mais se faufilent dans la vie sur leur ventre.
Mais ces charognards domestiques sont un aperçu de l'histoire avant les mammifères ou les dinosaures - un aperçu du mystérieux premier insecte, qui, selon les paléontologues, ressemblait à un poisson d'argent. Cette créature primordiale ne pouvait pas voler non plus. Le vol a transformé les insectes, les lançant sur une trajectoire vers l'abondance :aujourd'hui, dans presque tous les coins de la Terre, quelque 10 quintillions d'insectes chassent, pollinisent et digèrent. Lorsque les insectes ont existé pour la première fois, cependant, une telle immensité n'était pas le cas. Les ailes - et l'absence d'ailes - peuvent expliquer pourquoi.
Les insectes préservés sont dispersés dans le temps et dans l'espace, avec moins de 10 000 espèces décrites dans la littérature scientifique. Bien que les fourmis fossiles à elles seules soient plus nombreuses que les dinosaures fossiles, les insectes nichés dans la roche et l'ambre ne représentent qu'une fraction des 5,5 millions d'espèces vivantes estimées. "La tendance que nous voyons dans les archives fossiles est que les insectes sont vraiment rares", explique Jessica Ware, conservatrice au Musée américain d'histoire naturelle de New York, qui étudie l'évolution des libellules.
Ce qui complique encore les choses, c'est que les fossiles d'insectes les plus anciens possibles sont écrasés et petits, invitant à une interprétation mais pas de réponses claires. Ware dit qu'il n'est pas inhabituel que des membres distincts de son laboratoire arrivent à des conclusions différentes sur la même partie du corps; ce qui pourrait ressembler à une aile d'insecte fossilisée sous un microscope pour Ware pourrait apparaître comme une jambe à un autre chercheur, dit-elle.
Les premiers insectes proposés remontent au Dévonien, la période géologique qui a commencé il y a 420 millions d'années. En 2004, deux entomologistes ont fait valoir qu'une paire de mâchoires vieilles de 400 millions d'années d'à peine un dixième de millimètre de long devait appartenir au plus ancien insecte connu. Ils ont également affirmé que la mandibule ressemblait si étroitement à celle d'un éphémère que cet insecte devait également avoir des ailes. Mais plus d'une décennie plus tard, un autre duo d'entomologistes a réanalysé les mâchoires et a rétorqué que le spécimen n'avait pas d'attributs d'insectes ; il s'agissait probablement d'un autre invertébré aux longues jambes, un mille-pattes, ont-ils déclaré.
Le statut de cet animal n'a pas encore été définitivement résolu. Sandra R. Schachat, paléo-entomologiste et chercheuse à l'Université d'Hawaï, pense que l'idée d'un insecte volant vieux de 400 millions d'années est difficile à soutenir sans aucune aile fossile à pointer. Un fragment d'œil composé découvert de l'autre côté de l'Atlantique ressemble plus clairement à un insecte, dit-elle.
Le reste a été trouvé à Gilboa, New York, au milieu des troncs d'arbres fossilisés de la première forêt connue au monde. Le globe oculaire, plusieurs millions d'années plus jeune que la mâchoire écossaise, « semble vraiment appartenir à Archaeognatha , dit Schachat, se référant à l'ordre que les biologistes utilisent pour classer les queues de poil, des parents sans ailes des lépismes argentés qui existent encore aujourd'hui.
Mais pendant des dizaines de millions d'années après ce globe oculaire, il n'y a rien dans les archives fossiles d'insectes. Schachat et d'autres entomologistes appellent cela le "Hexapod Gap", qui fait référence aux six pattes - "hexa" plus "pod" - des insectes et de leurs proches cousins. Cet écart a duré il y a environ 385 millions à 325 millions d'années, jusqu'à ce que, du côté le plus récent, des pièces de buggy soient à nouveau saupoudrées dans les archives fossiles.
Dans un article publié en 2018 dans la revue Proceedings of the Royal Society B , Schachat et ses collègues ont examiné plusieurs théories expliquant pourquoi les anciens insectes avaient une phase de disparition. Peut-être que quelque chose dans l'environnement a changé et que seuls quelques insectes ont survécu dans cet espace vide de 60 millions d'années. Ou peut-être que les animaux n'étaient pas réellement absents - à la place, seuls leurs fossiles l'étaient.
En fin de compte, l'équipe a constaté que les causes environnementales ne semblaient pas expliquer les bogues manquants. Ils ont estimé les quantités d'oxygène dans l'air du Dévonien à partir de traces chimiques préservées et ont déterminé qu'il aurait dû y avoir une atmosphère suffisamment saine pour que les insectes anciens puissent respirer.
De plus, cette époque contient des fossiles d'animaux ressemblant à des araignées, des mille-pattes et des mille-pattes, tous de la taille d'insectes et faits de choses similaires. "Nous voyons beaucoup plus de fragments d'arachnides et de mille-pattes que d'insectes possibles", explique Schachat. C'est un signe que les bons types de sédiments existaient pour préserver les petits invertébrés.
Au lieu de cela, Schachat et ses collègues disent que cet écart reflète le fait que les insectes étaient beaucoup plus rares à l'époque. Ce qui a fait la différence en permettant aux insectes de s'emparer du monde moderne, ont-ils conclu, ce sont les ailes - en particulier, le fait que l'Hexapod Gap reflète une période où les insectes ne les avaient pas encore évolués. "Les archives fossiles peuvent enregistrer avec précision l'impact transformateur de l'évolution du vol des insectes", ont-ils écrit dans l'étude.
Avant les ailes, les insectes étaient confinés à ramper, comme le font encore les lépismes argentés, ou dépendaient autrement de l'équivalent préhistorique de l'auto-stop dans les bagages. Puis des ailes d'insectes se sont développées - la première preuve fossile de celles-ci remonte à 324 millions d'années, juste après la fin de l'Hexapode Gap. Et, soudain, le ciel leur appartenait.
Mis à part quelques centaines d'espèces connues de bristletails, de lépismes argentés et de leurs parents les thermobies, presque tous les insectes ont des ailes ou, dans le cas de groupes comme les puces, ont perdu ces appendices d'ancêtres volants au cours de leur histoire évolutive. "Une fois que les insectes ailés apparaissent dans les archives fossiles, ils constituent tout à coup la grande majorité de ce que nous voyons", déclare Schachat.
Puis des ailes d'insectes se sont développées, et soudain, le ciel était à eux.
Les ailes sportives pimentaient l'apparence et le comportement des insectes, changeant la façon dont ils attrapaient la nourriture, s'accouplaient et échappaient aux prédateurs. Les insectes volants peuvent être des bourdons ou des fléchettes, de petites ou de grandes créatures. Certaines espèces ont atteint des proportions gigantesques :des insectes vieux de 300 millions d'années appelés mouches-griffons avaient des ailes qui s'étendaient sur plus de deux pieds.
"Avoir des ailes vous permet d'ouvrir votre espace de niche", explique Ware. "Il y avait toute l'atmosphère qui n'était pas utilisée."
Les insectes ont battu les chauves-souris, les oiseaux et les ptérosaures dans les airs pendant des centaines de millions d'années et y ont prospéré. "Il y a de très, très bonnes raisons de croire que les ailes ont facilité la diversité et l'abondance des insectes", déclare Schachat. Ils se sont diversifiés dans de nouvelles espèces, prenant non seulement le ciel, mais aussi s'enfouissant dans le sol et nageant dans l'eau douce alors qu'ils voyageaient dans de nouvelles zones et revendiquaient de nouveaux rôles écologiques. En habitant tant de coins de la planète, les insectes ont façonné la vie.
Pour des organismes aussi influents, les insectes restent débordants de secrets. Comment ils ont appris à voler en premier lieu est une question ouverte. Il n'y a pas encore de découvertes d'un insecte ancien avec des structures intermédiaires en forme d'ailes, dit Schachat. Peut-être qu'une des premières espèces a expérimenté le vol à voile; des bristletails arboricoles modernes ont été observés glissant vers des troncs d'arbres. Peut-être, selon une autre hypothèse, les ailes des insectes auraient-elles commencé comme des branchies.
Retracer les insectes jusqu'à leurs racines n'est pas simplement un exercice académique, dit Ware, c'est essentiel. Ces animaux sont si essentiels à l'agriculture et à l'alimentation humaine que, si tous les insectes étaient éliminés, notre espèce mourrait dans environ trois mois, souligne-t-elle.
"Comprendre leur évolution, c'est sous-estimer 400 millions d'années de vie sur Terre", explique Ware. "C'est ce qui se rapproche le plus d'une machine à voyager dans le temps." Nous vivons parmi les deux extrêmes de l'évolution des insectes - les animaux qui bourdonnent et voltigent au-dessus de nous, et les poissons d'argent primitifs à nos pieds, héritiers d'une lignée terrestre.
