Gửi bình luận
Sự xuất hiện đồng thời của động vật trong hồ sơ hóa thạch được ví như "vụ bùng nổ" từ kỷ Cambri (từ 539 triệu đến 485 triệu năm trước) và dường như chống lại quy luật tiến hóa vốn dựa trên tốc độ thích nghi từ từ.
Một nghiên cứu do các nhà khoa học Anh tại Đại học Oxford khởi động đã đưa chúng ta đến gần hơn với việc làm sáng tỏ một câu hỏi muôn thuở luôn làm giới khoa học tò mò kể từ thời Charles Darwin: động vật đầu tiên xuất hiện trong lịch sử Trái đất khi nào? Những phát hiện này gần đây đã được công bố trên tạp chí Xu hướng sinh thái và tiến hóa.
Động vật xuất hiện lần đầu tiên trong hồ sơ hóa thạch vào khoảng 574 triệu năm trước. Sự xuất hiện đồng thời của chúng trong hồ sơ hóa thạch được ví như "vụ bùng nổ" từ kỷ Cambri (từ 539 triệu năm đến 485 triệu năm trước) và dường như chống lại quy luật tiến hóa vốn dựa trên tốc độ thích nghi từ từ. Nhiều nhà khoa học (gồm cả bản thân Darwin) tin rằng những loài động vật đầu tiên thực sự đã tiến hóa từ rất lâu trước kỷ Cambri, nhưng họ không thể giải thích tại sao chúng lại vắng mặt trong hồ sơ hóa thạch.
Ví dụ, phương pháp "đồng hồ phân tử" gợi ý rằng động vật tiến hóa lần đầu tiên xuất hiện cách đây 800 triệu năm, trong giai đoạn đầu của đại Tân Nguyên Sinh (1 tỉ đến 539 triệu năm trước). Cách tiếp cận này sử dụng tốc độ mà các gien tích lũy đột biến để xác định thời điểm mà hai hay nhiều loài sống có chung một tổ tiên. Nhưng mặc dù đá từ Tân Nguyên Sinh sớm có chứa các vi sinh vật hóa thạch, chẳng hạn như vi khuẩn và sinh vật nguyên sinh, không có hóa thạch động vật nào được tìm thấy.
Điều này đặt ra một vấn đề nan giải cho các nhà cổ sinh vật học: liệu phương pháp đồng hồ phân tử có đánh giá quá sớm thời điểm động vật lần đầu tiên xuất hiện không? Hoặc có phải động vật đã xuất hiện trong thời kỳ đầu đại Tân Nguyên Sinh nhưng quá mềm và dễ vỡ nên dấu tích đã mất sạch?
Để điều tra vấn đề này, một nhóm nghiên cứu do tiến sĩ Ross Anderson (Khoa Khoa học Trái đất của Đại học Oxford) làm chủ nhiệm, đã tiến hành công trình đánh giá kỹ lưỡng nhất cho đến nay về các điều kiện lưu tồn để tìm ra những hóa thạch động vật sớm nhất.
Tiến sĩ Ross Anderson cho biết: “Những động vật đầu tiên có lẽ thiếu vỏ hoặc bộ xương làm từ khoáng chất và sẽ cần những điều kiện đặc biệt để hóa thạch. Một số trầm tích đá bùn kỷ Cambri cho thấy khả năng lưu tồn đặc biệt, ngay cả đối với các mô động vật mềm và dễ vỡ. Chúng tôi suy luận rằng những điều kiện này, được gọi là kiểu bảo tồn Burgess Shale-Type (BST), cũng xảy ra trong đá Neoproterozoi. Do vậy, việc thiếu hóa thạch trong đá Neoproterozoi sẽ chứng tỏ sự vắng mặt thực sự của động vật vào thời điểm đó”.
Để điều tra, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một loạt kỹ thuật phân tích trên các mẫu trầm tích đá bùn kỷ Cambri từ gần 20 địa điểm, để so sánh những hóa thạch kiểu BST với những hóa thạch chỉ bảo tồn các tàn tích từ khoáng chất (chẳng hạn như bọ ba thùy). Các phương pháp này gồm thực hiện công nghệ quang phổ tia X phân tán năng lượng và nhiễu xạ tia X tại Khoa Khoa học và vật liệu Trái đất của Đại học Oxford, bên cạnh việc thực hiện công nghệ quang phổ hồng ngoại tại trung tâm Diamond Light Source ở Anh.
Phân tích cho thấy các hóa thạch có khả năng bảo tồn theo kiểu BST rất giàu một loại đất sét kháng khuẩn gọi là berthierine. Trong các mẫu có thành phần nhiều hơn 20% berthierine, khoảng 90% trường hợp chứa hóa thạch BST.
Tiếp đó, việc lập bản đồ khoáng chất ở cấp độ vi mô của hóa thạch BST tiết lộ một loại đất sét kháng khuẩn khác, được gọi là kaolinite. Loại này dường như liên kết trực tiếp với các mô đang phân hủy ở giai đoạn đầu, tạo thành một quầng bảo vệ trong quá trình hóa thạch.
Tiến sĩ Anderson cho biết thêm: “Sự hiện diện của các loại đất sét này là yếu tố dự báo chính về việc liệu đá có chứa hóa thạch BST hay không. Điều này cho thấy rằng các hạt đất sét hoạt động như một hàng rào kháng khuẩn giúp ngăn vi khuẩn và các vi sinh vật khác phân hủy các chất hữu cơ”.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã áp dụng kỹ thuật này để phân tích các mẫu từ nhiều mỏ đá bùn Neoproterozoi giàu hóa thạch. Phân tích cho thấy hầu hết chúng không có các thành phần cần thiết là dấu hiệu bảo quản BST. Tuy nhiên, ba trầm tích ở Nunavut (Canada), Siberia (Nga) và Svalbard (Na Uy) có thành phần gần như giống hệt với BST-đá từ kỷ Cambri. Chỉ có điều, không có mẫu nào từ 3 mỏ này chứa hóa thạch động vật, cho dù các điều kiện có thể thuận lợi cho việc lưu tồn chúng. Lưu ý cả ba mỏ trên đều nằm ở những vùng lạnh lẽo quanh năm.
Tiến sĩ Anderson nói thêm: 'Sự tương đồng trong việc phân bố đất sét với hóa thạch trong các mẫu Neoproterozoi sơ khai hiếm hoi này và với các trầm tích kỷ Cambri đặc biệt cho thấy rằng, trong cả hai trường hợp, đất sét gắn với các mô đang phân hủy và các điều kiện thuận lợi cho việc bảo quản BST đều có sẵn trong cả hai khoảng thời gian. Điều này cung cấp “bằng chứng đầu tiên về sự vắng mặt của động vật” và ủng hộ quan điểm rằng động vật đã không tiến hóa vào đầu đại Tân Nguyên Sinh, trái với một số ước tính của đồng hồ phân tử”.
Theo các nhà khoa học, nghiên cứu cho thấy độ tuổi xưa nhất có thể có đối với nguồn gốc của động vật là khoảng 789 triệu năm, dựa theo trầm tích từ mỏ ở Svalbard. Nhóm hiện có ý định tìm kiếm các trầm tích Neoproterozoi sớm hơn với các điều kiện phù hợp để bảo tồn BST. Điều này giúp sẽ xác nhận tuổi của động vật bị thiếu trong hồ sơ hóa thạch chỉ vì chúng thực sự không có mặt, chứ không phải vì hóa thạch không thể lưu tồn.
Tiến sĩ Anderson nói thêm: 'Việc lập bản đồ thành phần của những loại đá này ở cấp độ vi mô cho phép hiểu rõ bản chất của hồ sơ hóa thạch đặc biệt theo cách mà chúng ta chưa từng làm được trước đây. Cuối cùng, điều này có thể giúp xác định hồ sơ hóa thạch có thể bị sai lệch như thế nào đối với việc bảo tồn một số loài và mô nhất định, làm thay đổi nhận thức của chúng ta về đa dạng sinh học qua các thời đại địa chất khác nhau”.
