Hoá thạch giống giun hơn 555 triệu năm tuổi viết lại lịch sử sự sống trên Trái Đất

Hóa thạch hơn 555 triệu năm tuổi

Sinh vật nhỏ bé này được bảo quản trong độ trong suốt đáng kinh ngạc và câu chuyện mà nó kể lại vừa bí ẩn vừa mang tính đột phá. Câu hỏi được các nhà khoa học đưa ra lúc này là sinh vật cổ xưa này nắm giữ những bí mật nào về các hệ sinh thái sớm nhất trên Trái Đất và nó có thể định hình lại hiểu biết của chúng ta về quá trình tiến hóa như thế nào?

Phát hiện hóa thạch hấp dẫn ở Nam Australia xa xôi đã làm sáng tỏ một chương quan trọng trong lịch sử sự sống trên Trái Đất: nguồn gốc của nhóm Ecdysozoa, một siêu loài rộng lớn bao gồm các loài động vật lột xác như côn trùng, giáp xác và giun tròn. Mặc dù là nhóm động vật lớn nhất và đa dạng nhất trên hành tinh nhưng nhóm Ecdysozoa từ lâu đã là một bí ẩn đối với các nhà khoa học do không có bằng chứng hóa thạch rõ ràng về tổ tiên ban đầu của chúng, mặc dù các nghiên cứu phân tử cho thấy chúng tồn tại trong thời kỳ tiền Cambri.

Tạp chí Current Biology lại công bố kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy, Uncus dzaugisi, một sinh vật giống giun hơn 555 triệu năm tuổi được tìm thấy trong các tảng đá cổ đại của Công viên quốc gia Nilpena Ediacara (NENP), miền Nam Australia. Các nhà khoa học đã xác nhận rằng, Uncus dzaugisi là thành viên lâu đời nhất của nhóm Ecdysozoa. Hóa thạch nhỏ bé này được khai quật từ đá sa thạch tiền Cambri của Công viên quốc gia Nilpena Ediacara, đã thu hẹp khoảng cách quan trọng trong hồ sơ hóa thạch, cung cấp bằng chứng được tìm kiếm từ lâu về nhóm Ecdysozoans trước vụ nổ kỷ Cambri.

"Đây là một khám phá vô cùng thú vị. Nhóm Ecdysozoans rất phổ biến trong hồ sơ hóa thạch kỷ Cambri và chúng tôi biết rằng chúng không tự nhiên xuất hiện. Nhưng cho đến nay, chúng tôi vẫn chưa có bằng chứng hóa thạch cụ thể nào để xác nhận điều đó", Ian Hughes, nhà nghiên cứu thuộc Đại học Harvard (Mỹ) cho biết. Đáng chú ý, khám phá này không chỉ xác nhận các giả thuyết lâu đời mà còn làm nổi bật tầm quan trọng của các địa điểm như Công viên quốc gia Nilpena Ediacara, nơi đá sa thạch hạt mịn lưu giữ các chi tiết phức tạp của sự sống cổ đại.

Trên thực tế, Công viên quốc gia Nilpena Ediacara là một kỳ quan địa chất. Các lớp đá sa thạch tiền Cambri của công viên, từng là đáy biển cổ đại, chứa rất nhiều hóa thạch ghi lại sự sống từ hơn nửa tỷ năm trước. Sự bảo tồn đáng chú ý của những hóa thạch này phần lớn là nhờ vào thành phần trầm tích độc đáo của khu vực.

"Nhiều lớp trầm tích mà chúng tôi có có hạt tương đối thô. Nhưng đá sa thạch ở một số lớp mới tại Công viên quốc gia Nilpena Ediacara có hạt rất mịn, cho phép các chi tiết tinh tế hơn và bảo tồn các loài động vật nhỏ hơn", nhà nghiên cứu Ian Hughes giải thích. Sự bảo tồn phi thường này cho phép các nhà nghiên cứu không chỉ nghiên cứu các hóa thạch riêng lẻ mà còn tìm hiểu được toàn bộ hệ sinh thái; các thảm vi khuẩn bao phủ đáy biển vào thời điểm Uncus dzaugisi tạo ra một môi trường, nơi các sinh vật bị chôn vùi và hóa thạch với độ chi tiết đặc biệt.

Cũng theo lời kể của Ian Hughes, nhóm nghiên cứu của ông đã sử dụng các công cụ cầm tay để khai quật hóa thạch từ sườn đồi đá một cách cẩn thận và các lớp trầm tích bên dưới Công viên quốc gia Nilpena Ediacara đã cung cấp một bức ảnh chụp nhanh về Trái Đất trước khi động vật bắt đầu đào hang qua trầm tích. Rồi hệ sinh thái cổ đại cũng được ghi lại một cách sống động dưới các lớp thảm vi khuẩn dày, cuối cùng bị bao phủ và nén lại bởi trầm tích trong hàng thiên niên kỷ.

Cửa sổ vào quá trình tiến hóa ban đầu

Điểm khác biệt của Uncus dzaugisi so với các hóa thạch tiền Cambri khác là nó có mối liên hệ rõ ràng với nhóm Ecdysozoans hiện đại. Bởi trước đó, dù đã có hơn 100 chi hóa thạch Ediacaran được tìm thấy và xác định nhưng không có chi nào trước đây liên kết với nhóm Ecdysozoa. Việc xác định Uncus dzaugisi giúp làm rõ nguồn gốc và sự đa dạng hóa nhanh chóng của các loài Ecdysozoan trong thời kỳ bùng nổ kỷ Cambri. Đây cũng là lần đầu tiên hóa thạch cung cấp bằng chứng trực tiếp về các dạng sống của nhóm Ecdysozoan ban đầu từ thời tiền Cambri.

Hóa thạch này có một số đặc điểm độc đáo như: thân hình trụ, tỷ lệ chiều dài trên chiều rộng nhất quán, lớp biểu bì cứng và các dấu vết cong cho thấy đây là một sinh vật năng động, có khả năng vận động - một đặc điểm hiếm có trong số những loài cùng thời bởi nhiều loài trong số đó hầu như không di chuyển. Những đặc điểm này liên kết chúng với giun tròn hiện đại và các loài khác thuộc nhóm Ecdysozoan, cung cấp những hiểu biết vô giá về quá trình thích nghi ban đầu của nhóm loài này.

"Đây là một phát hiện đáng chú ý, vì nó đặt nhóm Ecdysozoan vào thời kỳ tiền Cambri, hỗ trợ cho lý thuyết rằng dòng dõi này có trước thời kỳ bùng nổ Cambri. Nhóm Ecdysozoan rất đa dạng và chiếm rất nhiều hốc, nên việc thực sự xác định được một loài ban đầu và xem nhóm Ecdysozoan đã làm gì, là một khám phá tuyệt vời", nhà nghiên cứu Ian Hughes nhận định. Được biết, với sự hỗ trợ từ NASA, nhóm nghiên cứu cũng đã sử dụng các công cụ tiên tiến như quét laser 3D để bảo quản hóa thạch bằng kỹ thuật số. Công nghệ này cho phép phân tích chi tiết mà không cần loại bỏ mẫu vật, đảm bảo địa điểm này vẫn nguyên vẹn cho các thế hệ tương lai.

Các nhà nghiên cứu tin rằng, Quaestio simpsonorum hoạt động giống như một máy hút bụi dưới nước cổ đại, lang thang dưới đáy biển và tiêu thụ các chất dinh dưỡng như tảo và vi khuẩn cực nhỏ. Khi di chuyển, nó để lại những vệt trên lớp thảm hữu cơ phủ lên đáy biển - một loại chất nhờn tiền sử giàu dinh dưỡng.

Khi tham gia nghiên cứu này,  Ian Hughes cũng tiết lộ rằng: “Một trong những khoảnh khắc thú vị nhất khi khai quật lớp nền, nơi tìm thấy nhiều Quaestio simpsonorum là khi chúng tôi lật một tảng đá, phủi sạch nó và phát hiện ra thứ rõ ràng là một hóa thạch. Sự bất đối xứng trái-phải rõ ràng của sinh vật này đặc biệt đáng chú ý. Nó đánh dấu một sự phát triển tiến hóa quan trọng cho phép động vật làm những việc khác nhau với mỗi bên cơ thể, ám chỉ đến các cơ chế di truyền sau này sẽ tạo ra các loài động vật phức tạp hơn”.

Rõ ràng, mỗi khám phá mới lại thêm một mảnh ghép vào câu đố về cách sự sống tiến hóa từ các sinh vật đơn bào đơn giản thành loạt động vật phức tạp mà chúng ta thấy ngày nay. Và việc phát hiện ra Uncus dzaugisi có ý nghĩa vượt ra ngoài sự tồn tại của chính nó. Bằng cách xác nhận sự hiện diện của nhóm Ecdysozoans trong thời kỳ tiền Cambri, Uncus dzaugisi  còn cung cấp một khuôn khổ mới để chúng ta hiểu cách các sinh vật này tương tác với môi trường của chúng và mở đường cho sự bùng nổ đa dạng sinh học của kỷ Cambri.

Các nghiên cứu trong tương lai sẽ đi sâu hơn vào hệ cơ và mối quan hệ sinh thái của hóa thạch, làm phong phú thêm kiến thức của chúng ta về quá trình tiến hóa của động vật thời kỳ sơ khai. Như Ian Hughes đã tóm tắt: “Nhóm Ecdysozoans không chỉ xuất hiện từ hư không. Với Uncus dzaugisi, giờ đây chúng ta có một cửa sổ nhìn vào thời điểm sự sống trên Trái Đất thực hiện những bước đầu tiên hướng tới các hệ sinh thái phức tạp mà chúng ta biết ngày nay”.