SOHA NEWS
Kết quả của nghiên cứu mới thử thách dòng thời gian mà ngành khảo cổ học vẫn quen thuộc, khi chỉ ra rằng dạng sống đơn giản đã có thể tồn tại và thịnh vượng từ 890 triệu năm trước. Những hóa thạch của loài bọt biển cổ đại mới được phát hiện gần đây đang trở thành ứng cử viên của danh hiệu “dấu vết động vật cổ xưa nhất từng được phát hiện”, khi nó “già” hơn những mẫu bọt biển khác tới 350 triệu năm.
Giáo sư ngành khảo cổ Elizabeth Turner tin chắc mình tìm thấy hóa thạch của một loài bọt biển bám đá ngầm tồn tại từ hàng trăm triệu năm trước. Cô phát hiện ra mẫu vật hiếm có này khi quan sát các mẫu đá lấy từ miền Tây Bắc Canada, giáo sư Turner cũng đã xuất bản nghiên cứu trên tạp chí Nature .
Các nhà nghiên cứu không biết nhiều về những ngày đầu sự sống bắt đầu hiện hữu trên Trái Đất, bởi lẽ các hóa thạch của thời điểm cổ xưa này không có nhiều. Sử dụng các bằng chứng có trong gen, các nhà khoa học xác định bọt biển xuất hiện lần đầu trong khoảng hơn 541 triệu năm trước, tuy nhiên hóa thạch bọt biển không nhiều khiến lịch sử của dạng sống đơn giản này có nhiều thiếu sót.
Phát hiện mới của giáo sư Turner có thể là một trong nhiều mảnh ghép còn thiếu, giúp ta vẽ nên toàn cảnh sự sống thuở ban đầu, khi động vật có thể còn chưa đặt chân lên bờ.
Một phần mẫu vật mới cho thấy cấu trúc hiển vi của con bọt biển cổ đại.
“Tôi đã may mắn bắt gặp được một số mẫu vật hiếm trong thời gian đi làm một nghiên cứu bậc tiến sĩ khác từ rất lâu rồi, trong nghiên cứu một mẫu khuẩn hóa thạch”, cô Turner nói. “Khi lên bậc giáo sư, tôi đã có cho mình những cơ hội nhất định, tôi đã có thể quay lại những khu vực từng tiến hành nghiên cứu và thu thập nhiều dữ liệu hơn”.
Cô tìm thấy trong mẫu đá những hóa thạch mang hình dáng của một khung xương thuộc về một loài bọt biển cổ đại, có tuổi thọ lên tới 890 triệu năm. Còn bọt biển có gai, hay còn gọi là loài keratose demosponges hiện đại, sở hữu một khung xương 3 chiều được làm từ vật chất hữu cơ cứng cáp có tên spongin.
Cấu trúc xương bao gồm những đường ống nối liền nhau, được phủ một lớp tinh thể calcite. “Bộ xương hữu cơ này có những đặc điểm rõ ràng, và không hề tồn tại một mẫu vật nào có thể so sánh với nó”, giáo sư Joachim Reitner, người duyệt báo cáo của cô Turner trước khi xuất bản cho hay.
Khung xương spongin 3D của bọt biển hiện đại.
Cuộc đời con bọt biển
Bọt biển cổ đại sống tại những góc ẩn khuất, trên một rặng đá ngầm chứa đầy từ vi khuẩn. Những vi sinh vật này sở hữu khả năng quang hợp, chuyển được năng lượng có trong ánh sáng thành năng lượng hóa học.
Những “ốc đảo giàu oxy” này, kết hợp với nguồn dinh dưỡng sản sinh ra bởi cụm vi khuẩn sẽ là môi trường lý tưởng cho bọt biển định cư. Những con bọt biển này đã xuất hiện sớm hơn khoảng 90 triệu năm so với mốc được ước đoán trước đây, là thời điểm xuất hiện những điều kiện nhất định có thể hỗ trợ đa dạng sinh học.
“[Bọt biển] hoàn toàn có thể yên vị, sống đời thanh thản suốt hàng trăm triệu năm mà chẳng cần tiến hóa”, cô Turner nhận định.
Bọt biển.
Khoảng 800 triệu năm trước, mức oxy trong khí quyển Trái Đất đột ngột tăng, đây là thời điểm mà khoa học gọi là sự kiện tạo oxy của Đại địa chất Tân Nguyên sinh. Bầu khí quyển và khắp các đại dương chứng kiến lượng oxy dâng cao đột biến. Nhưng những con bọt biển có thể đã chịu được cảnh thiếu oxy, và sinh trưởng dưới nguồn không khí tới từ vi khuẩn.
Giai đoạn từ khoảng 635 triệu và 720 triệu năm trước, Trái Đất hứng chịu kỷ băng hà Cryogenian, nhưng nhiều khả năng bọt biển không bị ảnh hưởng bởi sự kiện hủy diệt sự sống mặt đất. Phát hiện mới của cô Turner là “dấu mốc của hiểu biết” trong chặng đường nghiên cứu cây sự sống của động vật, chỉ cho ta thấy tuổi thọ của động vật cao hơn ta tưởng.
Hành trình dài của động vật
Rất nhiều hóa thạch có niên đại từ kỷ Cambri, là 540 triệu năm trước khi đa dạng sinh học của Trái Đất đạt điểm cực thịnh. “Hóa thạch động vật là chủ đề nhiều người thích thú, và càng gây chú ý khi chúng thuộc về thời điểm những sinh vật Trái Đất tiến hóa lần đầu”, giáo sư David Bottjer công tác trong ngành sinh học và khoa học Trái Đất cho hay. “Câu chuyện vẫn luôn như vậy, nó đề cập vấn đề liệu đã từng có những sinh vật tồn tại thịnh vượng trước kỷ Cambri, trước sự kiện bùng nổ Cambri”.
Các nhà nghiên cứu sẽ dùng hai cách để tìm câu trả lời. Phương pháp đầu tiên dựa vào hóa thạch. Trong cách thứ hai, các nhà khoa học tìm cách đọc giờ hiển thị trên chiếc đồng hồ kích thước hiển vi, có thể giúp người xem ước tính cách thức các dạng sống tiến hóa theo thời gian. Nhìn vào tốc độ DNA tiến hóa đồng đều, các bằng chứng nằm tại gen có thể xác định mức độ đa dạng sinh học của thời điểm hóa thạch kia còn sống.
“Chiếc đồng hồ cỡ phân tử chỉ ra động vật đã tồn tại rực rỡ trên Trái Đất trước thời điểm kỷ Cambri”, ông Bottjer nhận định. Trước đây, các nhà khoa học tin rằng phải cần tới cấu trúc xương đã tinh thể hóa của bọt biển thì mới xác định được sự tồn tại của sinh vật. Các nghiên cứu sau này đã tìm thấy một số loài bọt biển không để lại khung xương tinh thể hóa.
Hình minh họa sự kiện bùng nổ sinh vật của kỷ Cambri.
Nếu như hóa thạch có thể phức tạp và đa dạng đến vậy trước cả khi kỷ Cambri tới, thì rõ ràng động vật đã tiến hóa trước khi lượng sinh vật sống bùng nổ đột ngột. Nghiên cứu mới cũng chỉ ra ở thời điểm sinh vật sống bắt đầu tồn tại, nhiều khả năng chúng sở hữu cơ thể khó bảo quản, không để lại hóa thạch. Đây là lúc sinh vật chưa sở hữu khung xương, vỏ cứng hay xương ngoại. Cô Turner hiểu một dòng thời gian gợi ý rằng sự sống tồn tại lâu hơn ta vẫn nghĩ sẽ “có có thể khiến một số nhà khoa học hoang mang”.
Giáo sư Bottjer nhận định đây là nghiên cứu có nền tảng rất tốt. Ông đồng thời thừa nhận những kết quả mới sẽ làm dấy lên nhiều cuộc tranh luận.
“Tôi nói với học sinh là những hóa thạch thuộc thời kỳ tiền Cambri sẽ khiến nhiều người phải lên tiếng, bởi lẽ đây là thời điểm vẫn rất sớm so với tiến trình tiến hóa”, ông Bottjer nói. “Thông thường, hậu duệ của sinh vật sẽ không sở hữu mọi đặc điểm của tổ tiên khi chúng tiến hóa sau này, nên việc nghiên cứu sẽ đòi hỏi sự khéo léo. Tôi trông đợi tới lúc nghe câu trả lời của cộng đồng khoa học”.
Độ tuổi của hóa thạch có thể gây kinh ngạc, nhưng việc nó là những gì còn sót lại của một con bọt biển lại chẳng khiến ai bất ngờ. Bọt biển sống đời đơn giản, xuất hiện khá thường xuyên trong kho tàng hóa thạch, thậm chí đã từng có nghiên cứu cho thấy chúng đã xuất hiện từ rất sớm, hơn nhiều với ước đoán.
Nhìn về quá khứ để xây dựng tương lai
Bước tiếp theo của nghiên cứu, giáo sư Turner sẽ tìm hiểu xem đâu là thời điểm bọt biển xuất hiện lần đầu, nếu như chúng đã có mặt ở thời điểm 890 triệu năm trước.
“Những ngày đầu của sinh vật này vẫn còn bí ẩn, dù chúng tôi đã phát hiện được gì trong báo cáo nghiên cứu này”, cô Turner nói. “Điều cần làm là chọn lọc một số mẫu đá có niên đại trong khoảng thời gian tương tự, có thể là cổ xưa hơn nữa, để tìm những dấu vết của những sinh vật cổ xưa hơn - có thể giống bọt biển hay có thể lại là một loài sinh vật phức tạp nào khác nữa”.
Cô nhận định rằng ai để mắt tìm kiếm với một cái đầu mở cho những khả năng mới, bởi lẽ các nhà nghiên cứu sẽ không thể biết mình sẽ tìm được gì đâu.
Những nhà khảo cổ học tương lai này sẽ đi tìm sự sống ngoài Trái Đất.
“Nếu cố tìm những sinh vật có vẻ ngoài quen thuộc, chúng ta sẽ thất bại, bởi lẽ những thứ ta vẫn quen quá phức tạp so với dạng sống thời điểm đầu”, cô nhận định. “Chúng ta phải thực sự xem lại cách nhìn, xem liệu thân thể động vật của thời điểm đó sẽ được lưu giữ ra sao”.
Nghiên cứu mới còn có thể đóng góp công sức cho tiến trình tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Khi camera tự hành lia tới những phiến đá kỳ lạ trên một hành tinh khác, có ai dám chắc ta sẽ không thấy dấu vết của những dạng sống đã từng ngự trị nơi xa?
“Nếu chúng ta có thể tìm thấy thứ gì đó trên những hành tinh khác, có thể chúng sẽ có hình dạng của sinh vật thuộc kỷ tiền Cambri hơn là một phiến đá triệu năm tuổi có chứa xương voi ma mút”, giáo sư Bottjer nói.