FOSSILE, notion de

Le terme fossile dérive du latin fodere, qui signifie « creuser », « extraire en creusant ». Jusqu'au xviii^e siècle, il désignait non seulement les restes « pétrifiés » de plantes et d'animaux, mais aussi toute substance extraite du sol ou du sous-sol (roches, minéraux, minerais...). Ce n'est qu'à la suite d'un long débat, remontant à l'Antiquité, que la thèse de l'origine organique des fossiles d'aspect animal ou végétal finit par s'imposer voici environ deux siècles : il s'agissait là non pas de simples « jeux de la nature » se formant spontanément dans le sol, mais bien des restes d'êtres vivants ayant vécu dans le passé et que les roches avaient conservés en leur sein (comme le démontra, dès le milieu du xvii^e siècle, le savant danois Nicolas Sténon). Cette définition moderne des fossiles recouvre donc des objets très divers, d'origine animale ou végétale, ayant subi, après leur enfouissement, des transformations plus ou moins profondes (minéralisation, etc.). Elle concerne non seulement les restes des organismes eux-mêmes, mais aussi les résultats de leurs activités : traces de locomotion, terriers, œufs, etc.

La fossilisation est un phénomène complexe qui aboutit à des résultats variés : dans le cas d'un mammouth découvert dans le sol gelé de l'Arctique, c'est le cadavre lui-même qui est conservé presque sans changement, mais, à l'autre extrême, un fossile peut être un moulage naturel qui ne reproduit, par exemple, que la forme d'une coquille alors entièrement remplacée par de la roche. Fréquemment, il subsiste une partie du matériau biologique d'origine, combinée à des substances minérales ayant pénétré le fossile après son enfouissement. La science qui étudie les fossiles est appelée paléontologie.

Les fossiles et le passé de la Terre

Dans une conception de l'histoire de la Terre profondément marquée par le récit de la Genèse, le Déluge biblique fut souvent invoqué autrefois pour expliquer la formation des fossiles, considérés comme les restes d'êtres vivants victimes de cette inondation généralisée. Ils ne témoignaient ainsi que d'un événement unique. Dès le xvii^e siècle, pourtant, certains savants, comme Robert Hooke en Angleterre, voyaient en eux des « médailles de la Création », des documents pouvant servir à reconstituer l'histoire lointaine du monde. Bien que l'idée ait été reprise notamment par Buffon, il fallut attendre la fin du xviii^e siècle pour que cette approche soit réellement mise en pratique, avec notamment les travaux du topographe anglais William Smith, qui constata que les couches géologiques pouvaient être caractérisées par les fossiles qu'elles contiennent. C'est sur cette base que put s'édifier la stratigraphie, la science qui étudie les couches géologiques ou strates : celle-ci rendait possible une reconstitution de l'histoire géologique de notre planète, qui se révélait beaucoup plus longue que ce que les chronologies bibliques envisageaient.

Les différences observées entre les fossiles mis au jour dans les différentes formations géologiques témoignaient de changements considérables, survenus au cours du temps, dans la faune et la flore. Seul le concept d'extinction des espèces pouvait rendre compte de ces différences, mais il se heurta longtemps à des objections théologiques et philosophiques (des éléments de la Création divine avaient-ils pu disparaître totalement ?). Au tournant des xviii^e et xix^e siècles, l'évidence finit par s'imposer, grâce notamment aux travaux de Georges Cuvier : les fossiles montraient de façon indiscutable que de très nombreuses espèces animales et végétales s'étaient éteintes sans descendance. Qui plus est, la distribution des fossiles dans les strates de l'écorce terrestre révélait une succession de faunes et de flores disparues, témoignant d'une très longue histoire de la Terre et de ses habitants.

La cause des remplacements fauniques et floristiques survenus au cours des temps géologiques fut l'objet de vifs débats durant le xix^e siècle. Si Cuvier et ses adeptes privilégiaient des catastrophes brutales et de grande ampleur ayant pu exterminer des populations entières de faune et de flore, ce concept se révéla impossible à appliquer à l'ensemble de l'histoire du monde vivant. Les conceptions évolutionnistes, invoquant des transformations des espèces au cours du temps, triomphèrent dans la seconde moitié du xix^e siècle avec la théorie de la sélection naturelle de Charles Darwin. Même si cette dernière était largement fondée sur des observations biologiques, les arguments paléontologiques en sa faveur étaient nombreux et ils allaient contribuer fortement au succès de l'évolutionnisme à la fin du xix^e siècle.

Paléobiologie et histoire du monde vivant

Depuis les travaux des pionniers de la paléontologie au début du xix^e siècle, la signification scientifique des fossiles est demeurée fondamentalement la même : ils représentent une source d'information irremplaçable pour reconstituer, de façon réaliste, l'histoire du monde vivant et son évolution depuis son origine, il y a plus de trois milliards d'années. En dépit du développement de méthodes nouvelles de phylogénie moléculaire, précieuses pour analyser – grâce, notamment, à l'étude de l'ADN – les relations de parenté entre les espèces actuelles, les données issues de la paléontologie demeurent indispensables parce qu'elles fournissent une dimension historique inaccessible par d'autres approches. Elles donnent, en effet, la possibilité d'étudier la biologie des organismes disparus. Cette paléobiologie, qui s'appuie sur le principe de l'actualisme (le présent est la clé du passé), considère les fossiles en tant qu'êtres vivants et se propose de reconstituer leur mode de vie, leurs adaptations, leurs relations écologiques avec les autres espèces disparues... En élargissant encore davantage le champ d'étude de ces fossiles, on parvient à obtenir des informations sur les environnements du passé. La reconstitution des géographies et des climats au cours des temps géologiques s'appuie donc largement sur les fossiles et leur répartition géographique. De plus, en analysant les fossiles du point de vue géochimique, on accède à des informations quantitatives sur divers paramètres de ces milieux du passé (température, composition de l'atmosphère, etc.).

Même si les fossiles sont loin d'être rares, la fossilisation ne peut se produire que dans des conditions bien particulières. Ces dernières, quand elles sont réunies, sont susceptibles d'assurer la conservation de restes organiques qui, dans la majorité des cas, sont détruits après la mort. Le message transmis par les fossiles est de ce fait notoirement incomplet, même si les efforts des paléontologues visent à remédier à cet état de choses, mais il est irremplaçable pour comprendre l'évolution du monde vivant et, plus largement, l'histoire de la Terre.