ThienNhien.Net – Một trong những loài sinh vật hóa thạch bí ẩn nhất – một nhóm các sinh vật đa bào tồn tại trong khoảng thời gian tương đối ngắn trong khoảng 575 đến 542 triệu năm trước ở kỷ Ediacaran, Đại Tân Nguyên Sinh, đã giúp các nhà khoa học khám phá những bí ẩn về lịch sử sự sống trên Trái đất.
Hóa thạch kỳ lạ của Ediacaran
Nhóm sinh vật Ediacaran tồn tại ngay trước sự ra đời và phát triển của các hệ động vật phức tạp. Việc phát hiện ra các mẫu hóa thạch của loài này cũng là một câu chuyện tình cờ.
Sau Thế chiến thứ 2, nhà địa chất học Reginald Sprigg lúc đó đang hy vọng tìm được uranium trên dãy Flinders cách bang Adelaide của Australia khoảng 500 dặm về phía Bắc để cung cấp cho chương trình thử nghiệm bom nguyên tử mới của Anh. Ánh sáng mặt trời từ góc thấp chiếu xuống những tảng đá trên đồi khiến Sprigg chú ý đến một vài chỗ gợn và lõm trên đá. Sau khi quan sát và thử nghiệm, ông phát hiện ra đó chính là dấu vết của những sinh vật thân mềm kỳ lạ và viên đá đó có niên đại từ thời tiền sử.
Chỉ vài năm sau tại Leicestershire, nước Anh, một cậu học sinh tên là Roger Mason cũng tìm thấy những dấu vết của các sinh vật tương tự trên các tảng đá trong khu rừng Charnwood.
Cả hai hóa thạch xuất hiện tại Anh và Australia đều tích tụ bên lề của các siêu lục địa cổ.
Khám phá của Sprigg trở thành đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học suốt 50 năm sau. Nhà cổ sinh học Martin Glaessner sau đó đã đưa ra giả thuyết rằng chính loài sinh vật này là thủy tổ của các loài động vật hiện nay. Tuy nhiên dưới ánh sáng của khoa học hiện đại, giả thuyết này đã được xác minh là không đúng.
Sinh vật Ediacaran là bằng chứng của sự sống trong thời kỳ đầu của lịch sử Trái đất và chúng đại diện cho một thế giới khác – một thế giới cách biệt với chúng ta bởi thời gian.
Sinh vật Edicaran thực chất là gì? Một loài sinh vật không miệng, không ruột và không hậu môn. Nói cách khác, chúng không có bất cứ đặc tính nào của các loài tiến hóa trong khoảng thời gian xảy ra vụ nổ Cambrian 542 triệu năm trước, vốn là các dạng thể cơ bản cho mọi loài sinh vật có mặt trên Trái Đất.
Vậy làm thế nào mà sinh vật Kỷ Ediacaran có thể tồn tại khi chúng không có các cơ quan hấp thu dinh dưỡng? Câu trả lời có thể là do cấu trúc mỏng dẹt của chúng. Một số nhà khoa học giả thiết rằng Ediacaran là một dạng màng tế bào có thể thẩm thấu dinh dưỡng trực tiếp từ nước biển. Điều này có thể liên quan đến những thay đổi căn bản về môi trường Trái đất từ khoảng 600 triệu năm trước đây khi các tảng băng khổng lồ bắt đầu tan.
Các sinh vật Ediacaran có hình dáng cơ thể chưa từng thấy ở các sinh vật hóa thạch. Chúng kì lạ đến nỗi các nhà khoa học phải phân chúng thành một loài riêng. Nhà cổ sinh vật học người Đức Adolph Seilacher đã đưa ra thuật ngữ “Vendobionta” để chỉ toàn bộ các sinh vật Ediacaran.
Điều đặc biệt nữa về sinh vật Ediacaran là cách chúng lưu lại trên hóa thạch. Trái với suy luận của các nhà cổ sinh vật học rằng các loài thân mềm chỉ có thể tìm thấy dưới dạng trầm tích hạt mịn, hóa thạch Ediacaran được tìm thấy ở dãy Flinders và rừng Charnwood lại ở dạng đá sa thạch thô – một loại đá ít thấy có hóa thạch.
Đến tận năm 1967, nhà cổ sinh vật học S. B. Misrah mới tìm thấy hóa thạch của loài Ediacaran kỳ lạ và bí ẩn này trong đá bột hạt mịn tại khu vực Mistaken Point, Newfoundland, loại đá mà các nhà khoa học từng giả thiết.
Hiện nay Ediacaran được tìm thấy tại tất cả các lục địa trên thế giới và trong tất cả các loại đá, chứng tỏ chúng phân bố rộng khắp Trái đất trong quá khứ. Vậy chúng ra đời và biến mất như thế nào?
Sự xuất hiện và biến mất của Ediacaran
Có vẻ như Ediacaran xuất hiện nhờ hai điều kiện liên quan.
Thứ nhất, nghiên cứu trên các đồng vị Crom cho thấy có hai lần oxi trong khí quyển tăng ở cuối Đại Nguyên sinh. Một lần là ở khoảng 2,45 đến 2,2 tỉ năm trước, khi oxy tăng trong cả khí quyển và cả các vùng đại dương nông. Sau đó là thời gian khoảng 0,8 đến 0,542 tỷ năm trước, khi hiện tượng tăng oxy trong không khí xảy ra dưới đáy biển sâu. So sánh mốc thời gian cho thấy dường như sự kiện tăng oxy lần hai phần nào liên quan đến sự ra đời và phát triển của Ediacaran.
Lý do thứ hai đặt giả thiết về sự xuất hiện của Ediacaran là nhờ sự kết thúc thời kỳ đóng băng của Trái Đất ở kỷ Cryogenian, thời gian ngay trước khi Ediacaran xuất hiện. Mặc dù ở Kỷ Crygenian, nhiều sinh vật vẫn tồn tại trong băng không mấy khó khăn như tảo xanh và tảo đỏ – có niên đại cổ hơn Ediacaran – nhưng chúng không thể có cấu tạo đa bào như Edicaran. Chỉ đến khi môi trường sống trên Trái đất trở lên tốt hơn, các sinh vật phức tạp mới bắt đầu phát triển.
Vậy tại sao Ediacaran chỉ tồn tại trong khoảng 60 triệu năm mặc dù chúng từng chiếm vị trí thống trị trên Trái đất? Câu trả lời có liên quan đến lý do khiến Ediacaran để lại hóa thạch thân mềm của chúng trên đá sa thạch thô. Các giả thuyết cho rằng Ediacaran sống cộng sinh với một loại rêu vi khuẩn mà hiện nay có thể thấy ở các góc phòng tắm lâu ngày không được cọ rửa. Loại vi khuẩn này đã giúp lưu giữ xác các loài Ediacaran và để lại dấu vết trên lớp cát mà chúng đã sinh sống hoặc cũng có thể hai loài này đã sống theo kiểu cộng sinh.
Sau vụ nổ Cambrian, rêu vi khuẩn trở thành mồi cho các loài sinh vật đã tiến hóa với ưu điểm cấu tạo có miệng, ruột và hệ dinh dưỡng. Những loài này đã tàn phá hệ sinh thái Ediacaran và khiến chúng tuyệt chủng.
Năm 2008, nhà nghiên cứu Bing Shen thuộc Viện Đại học Bách khoa Virginia (Mỹ) và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng Ediacaran không chỉ sinh sống ở các ổ sinh thái như các loài sinh vật khác mà chúng chiếm giữ vị trí thống trị rất sớm trong lịch sử tiến hóa.
Sinh vật Ediacaran và bài học về lịch sử sự sống Trái Đất
Bài học đầu tiên và quan trọng là sự tiến hóa có thể diễn ra rất nhanh, trái ngược với lập luận của Darwin về thời gian cần cho sự tiến hóa. Tốc độ phát triển của sinh vật Ediacaran ngay sau Kỷ Cryogenian đã chứng minh một cách rõ ràng rằng sự tiến hóa của những sinh vật đa bào phức tạp luôn sẵn sàng và chúng chỉ chờ đợi một sự bùng nổ.
Thứ đến là bài học về sự hóa thạch: không phải lúc nào cũng diễn ra trên những loại đá nhất định. Hóa thạch cũng có thể được tìm thấy trên sao Hỏa – nơi người ta tin rằng có môi trường sống tương tự Trái đất trong thời cổ đại.
Thứ ba, bằng chứng về sự sống của tảo xanh và tảo đỏ trong thời kỳ Trái đất đóng băng cho thấy các sinh vật có thể sống trong băng – môi trường sống tương tự ở sao Mộc.
Câu chuyện về Ediacaran cho thấy, trong lịch sử tiến hóa luôn tồn tại một phòng thí nghiệm khổng lồ không chỉ giúp kiểm chứng những lý thuyết về sinh thái học của Trái đất mà còn có thể khám phá lịch sử tiến hóa của các hành tinh tương tự chúng ta.
