Các nhà cổ sinh vật học tại Trường đại học Chicago và Viện Hàn lâm Khoa học tự nhiên ở Philadelphia, Hoa kỳ, loan báo đã phát hiện được một mẩu xương cánh tay nhỏ đã hóa thạch trong vùng hồng sa thạch của bang Pennsylvania. Giới khoa học tin rằng khám phá này có thể giúp giải thích về một bước quá độ cực kỳ quan trọng của sự sống trên Trái Đất: Đó là sự tiến hóa của một số giống cá trở thành động vật sống trên đất liền. Nguyễn Lê xin dành câu chuyện “Khoa học và Đời sống” hôm nay để trình bày với quý thính giả một số chi tiết liên quan đến sự kiện này.
Theo khái niệm của một họa sĩ, thì động vật có mẩu xương hóa thạch vừa được tìm thấy trông giống như một con kỳ giông dài khoảng 2/3 mét, có chân ngắn nhưng rất lực lưỡng. Ông Neil Shubin, một nhà sinh học tiến hóa tại trường Đại học Chicago, là trưởng toán nghiên cứu đã tìm thấy mẩu xương hóa thạch vừa kể trong số đất đá được đào bới dọc theo một xa lộ trong bang Pennsylvania thuộc miền đông bắc Hoa Kỳ. Ông Shubin nói rằng mẩu xương hóa thạch này là của một động vật 4 chân sống trong nước ngọt cách đây khoảng 370 triệu năm, trước khi các loài vật bò lên đất liền. Các chi của con vật này ở vào giai đoạn phát triển giữa vây cá và tay chân của loài lưỡng thê, và mang đặc điểm của cả hai. Ông mô tả con vật này như “một tổng hợp của loài cá sơ khai và loài lưỡng thê liên hệ.” Theo ông Shubin, hình dáng của mẩu xương hóa thạch cho thấy rằng tay của con vật này đủ mạnh để chống thân thể của nó lên được. Nhà sinh học này giải thích:
“Chúng ta có thể thấy trong con vật này một số giai đoạn phát triển đầu tiên của các chi, khi các chi được dùng để chống và đẩy cơ thể lên. Rất có thể nó đã dùng những cánh tay này nâng đầu nó lên trên mặt nước để thở. Rất có thể nó đã dùng các chi của nó để di chuyển, ngay cả để đi dưới đáy sông hồ.”
Trong một báo cáo đăng trên tập san khoa học “Science” của Mỹ, các nhà nghiên cứu nói rằng giới khoa học từng nghĩ rằng khả năng nâng thân thể lên này đã phát triển trên bộ. Đây là dấu hiệu đầu tiên cho thấy khả năng này đã xuất hiện vào một thời đại xa xưa hơn thế nhiều.
Một trong các nhà nghiên cứu đó là Tiến sĩ Ted Daeschler thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Tự nhiên ở Philadelphia. Tiến sĩ Daeschler xác nhận rằng cấu trúc cơ thể của động vật 4 chân này cho thấy có nhiều đặc điểm mà lâu nay thường được cho là đã tiến hóa để thích ứng với điều kiện sống trên bộ, thì thật ra đã tiến hóa trong loài cá ngay lúc chúng vẫn còn sống dưới nước.
Cánh tay có hình dẹp, có một điểm khớp ở bả vai giúp cho con vật di chuyển cánh tay lên xuống như chim vỗ cánh. Phải mất thêm nhiều triệu năm nữa, sau đó mới có khớp cầu phát triển để cánh tay có thể xoay tròn được.
Động vật 4 chân đầu tiên thuộc loại này được tìm thấy năm 1987 tại Greenland bởi nhà cổ sinh vật học Jennifer Clack thuộc Trường Đại học Cambridge của Anh. Đó là một khám phá có tích cách lịch sử, bởi vì đó là lần đầu tiên có bằng chứng cho thấy rằng một số động vật giống như cá có chi ở dạng sơ khai thay vì có vây. Bà Clack nói rằng đến lúc phần chi trên đã phát triển trên động vật 4 chân mới được phát hiện ở Pennsylvannia, thì nó nằm theo một hướng khác hơn các vây cá. Bà Clack nói:
“Nó có đặc điểm của loài cá, và nó bị xoay chiều, cho nên cánh tay này mọc thẳng ngang ra đối với cơ thể, thay vì quặp về phía sau như một cái vây cá. Đó là một trong số những đặc điểm cấu trúc cơ thể đầu tiên có thay đổi.”
Vào giai đoạn quá độ của cấu trúc cơ thể đó, Trái Đất đang thay đổi toàn diện. Các hệ thực vật phức tạp đang hình thành trên đất liền; các giống cây thân gỗ đầu tiên xuất hiện; và các bờ nước biến thành một thứ môi trường mới. Bà Clack nói rằng loài cá có thể đã tiến hóa thành những động vật đi bằng 4 chân để sử dụng được những nguồn thực phẩm mới trên đất liền. Bước quá độ này có thể cũng có liên quan đến sự tiến hóa của khí quyển và hàm lượng oxy ngày càng tăng của nó, một phần được cung cấp bởi hệ thực vật ngày càng lan rộng. Sau đây vẫn là lời của nhà cổ sinh vật học Clack:
“Vào thời kỳ đó, chắc hẳn là có nhiều oxy trong không khí hơn là trong nước. Sự thật là trong khối nước mà giống cá đang sống lúc đó có rất ít oxy. Vì vậy chắc hẳn chúng phải muốn đến gần mặt nước để lấy thêm oxy. Điều đó chắc đã đưa chúng đi vào những nơi có nước cạn hơn.”
Tiến sĩ Clack nhấn mạnh rằng công trình nghiên cứu mới và những khám phá hồi gần đây chứng minh rằng bước quá độ từ vây lên tay chân là một hiện tượng phổ biến trên toàn thế giới và không theo một mẫu mực duy nhất nào. Bà nói rằng đây không phải là những động vật thủ cựu, vụng về mà nhiều người đã hình dung ra. Ngược lại, chúng cho thấy một loạt những biến đổi hình thái và thích ứng phù hợp với những động vật biết thay đổi để khai thác một môi trường sống mới.
Mẩu xương cánh tay hóa thạch mà nhà sinh học tiến hóa Neil Shubin phát hiện được ở Pennsylvannia chỉ là đoạn xương cánh tay trên; các phần còn lại, kể các các ngón tay mà chắc là phải có, thì không tìm thấy được. Có lẽ các ngón tay này ngắn và có phần chắc là phải nhiều hơn 5 ngón. Ông Shubin nói rằng các giống động vật 4 chân khác nhau đã sống cách nay gần 400 triệu năm có nhiều đặc điểm mà ngày nay đã biến mất, như đặc điểm tay chân có nhiều hơn 5 ngón. Ông Shubin giải thích:
“Sự kiện này cho chúng ta thấy rằng con đường từ đời sống dưới nước lên đời sống trên bộ không phải là con đường trực tiếp, và rằng trong thiên nhiên có rất nhiều lối đi vòng. Điều kỳ lạ đáng chú ý về mẫu xương này là nó cho ta thấy rằng, thay vì quá trình tiến hóa ở vào giai đoạn này diễn ra từng bước như trên một cái thang, từ cá trở thành loài lưỡng thê, các động vật thời sơ khai nhất có tay chân thuộc nhiều loài rất khác nhau.Vào thời kỳ này, có rất nhiều động vật có hình dáng khác nhau.”
Ông Shubin nói thêm rằng hình dáng độc đáo của mẩu xương tay hóa thạch của động vật 4 chân mới phát hiện được, một cánh tay dẹp và rộng, có thể giúp giải thích về nguồn gốc của những dấu chân hóa thạch bí ẩn mà người ta đã tìm thấy dưới lòng một số con sông.