Les tétrapodes sont les vertébrés, surtout aériens et terrestres, qui sont, au moins primitivement, pourvus de quatre membres, eux-mêmes pourvus de doigts. Dans la nature actuelle, ils comprennent les amphibiens « modernes », ou lissamphibiens (apodes, salamandres, tritons, grenouilles, crapauds) et les amniotes (« reptiles », oiseaux, mammifères). Ils comptent également un grand nombre de groupes éteints, pour la plupart d'âge paléozoïque (de 540 à 250 millions d'années), qui sont des tétrapodes basaux ou des formes primitives apparentées soit aux lissamphibiens (c'est le cas des temnospondyles et des lepospondyles), soit aux amniotes (anthracosaures, seymouriamorphes). Les tétrapodes font partie d'un grand ensemble monophylétique, les sarcoptérygiens, qui comprend aussi deux groupes de poissons actuels, les cœlacanthes et les dipneustes, ainsi qu'un grand nombre de groupes éteints. Parmi ces derniers, certains sont plus étroitement apparentés aux tétrapodes qu'aux autres sarcoptérygiens et possèdent des narines internes, ou choanes. Ils sont donc regroupés avec eux dans l'ensemble des tétrapodomorphes. C'est au sein des tétrapodomorphes que s'est effectuée la transition évolutive entre poissons et tétrapodes. Les poissons fossiles les plus proches des tétrapodes sont les elpistostégaliens (Panderichthys, Tiktaalik), du Dévonien moyen et supérieur, dont le crâne présentait déjà la structure de celui des tétrapodes, mais qui conservent des nageoires paires dont le squelette interne préfigure celui des membres locomoteurs. Les plus anciens tétrapodes vrais (Ichthyostega, Acanthostega...) sont aussi apparus au Dévonien supérieur, il y 375 millions d'années, mais pouvaient posséder jusqu'à huit doigts, la pentadactylie des tétrapodes n'apparaissant qu'au Carbonifère, environ 20 millions d'années plus tard. Les premiers tétrapodes avaient un mode de vie uniquement aquatique, mais une respiration probablement mixte, par des branchies et des poumons. La capacité de marcher sur la terre ferme, ce que l'on appelle la terrestrialisation, n'a été possible qu'avec la mise en place de l'articulation du poignet et de la cheville, au Carbonifère, et a permis une rapide radiation évolutive des tétrapodes. La transition poisson-tétrapode s'accompagne de plusieurs autres innovations anatomiques, comme celle d'un conduit naso-lacrymal, le développement d'une oreille moyenne (stapes), la réduction des écailles et la perte des nageoires impaires dorsales et anales. Des innovations physiologiques (comme l'excrétion des déchets azotés par les reins, sous forme d'urée ou d'acide urique) apparaissent plus tard, permettant une vie complètement terrestre.
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