Lần đầu tiên người ta phát hiện ra một 'con tôm' cách đây 500 triệu năm! Dài như thế này!

Hóa thạch tôm kỳ lân. Ảnh: Zeng Han

Vì sao gọi là “tôm kỳ lân”? Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy nó ở đâu? Nó có vai trò gì trong quá trình tiến hóa của sự sống? Ý nghĩa khoa học của nó là gì?

Sự sống đã trải qua lịch sử lâu đời khoảng 4 tỷ năm trên trái đất. Tuy nhiên, phải đến Kỷ Cambri cách đây hơn 500 triệu năm, sự sống đa dạng và phức tạp mới bất ngờ xuất hiện trên trái đất. Sự kiện tiến hóa sự sống quan trọng mang tính cột mốc này được gọi là "Vụ nổ kỷ Cambri".

Tuy nhiên, kể từ Darwin, "Vụ nổ kỷ Cambri" đã là một câu đố khoa học lớn khiến cộng đồng khoa học phải đau đầu. Darwin đã đặc biệt đề cập trong cuốn "Nguồn gốc các loài" của mình rằng, sự xuất hiện đột ngột của các loài động vật phức tạp trong kỷ Cambri là một thách thức to lớn đối với thuyết tiến hóa.

Tuy nhiên, vào năm 1984, một động vật được phát hiện ở Vân Nam bởi các nhà khoa học thuộc Viện Địa chất và Cổ sinh Nam Kinh thuộc Viện Khoa học Trung Quốc đã làm nổi bật sự đột ngột của "Vụ nổ kỷ Cambri" và đẩy "sự hoang mang của Darwin" lên đến đỉnh điểm. Bởi vì việc phát hiện ra các hóa thạch trong khu hệ động vật ở Trừng Giang cho thấy, bao gồm cả động vật có xương sống, hầu hết tất cả các phyla động vật hiện đại đã xuất hiện cách đây 520 triệu năm.

Tuy nhiên, thuyết tiến hóa của Darwin cũng đề xuất một cách giải quyết bí ẩn về “vụ nổ kỷ Cambri”, đó là các nhà khoa học cần tìm ra hóa thạch tổ tiên chuyển tiếp của nguồn gốc động vật.

Trong số các loài động vật ở Trừng Giang, động vật chân đốt là đa dạng nhất. Các loài ba ba và tôm được gọi là "ngôi sao của kỷ Cambri" đều là động vật chân đốt. Không quá lời khi nói rằng động vật chân đốt là một trong những loài động vật thành công nhất trên trái đất kể từ sau đại bùng nổ kỷ Cambri.

Nhưng ngày nay, các loài bướm, cua, rết và nhện mà chúng ta biết đều là động vật chân đốt, và chúng có điểm giống nhau là cơ thể và phần phụ bị phân đoạn. Có thể nói, động vật chân đốt là loài động vật có số lượng cá thể lớn nhất trên trái đất hiện nay, chiếm khoảng 80% đa dạng loài trong giới động vật, chúng được tìm thấy ở nhiều môi trường khác nhau như biển, đất liền và trên không.

Vậy, động vật chân đốt đã tiến hóa như thế nào? Tổ tiên của họ trông ra sao? Đây là một vấn đề lớn trong quá trình tiến hóa sinh học, đã làm đau đầu nhiều thế hệ các nhà khoa học trong hơn 100 năm. Trong quần thể sinh vật Trừng Giang, các hóa thạch chân đốt dồi dào đã trở thành một trong những “viên đá giải chuông” cho “câu đố của Darwin”.

Lần này, nhóm nghiên cứu đợt bùng phát kỷ Cambri do nhà nghiên cứu Zhu Maoyan dẫn đầu đã tìm thấy hóa thạch chủ chốt "tôm kỳ lân của Zhang" ở khu hệ động vật Trừng Giang để giải đáp "bí ẩn về nguồn gốc động vật chân đốt".

Sở dĩ nó được gọi là "tôm kỳ lân" là bởi vì nó giống như kỳ lân-quái thú "bốn không giống" trong thần thoại truyền thống Trung Quốc, và cơ thể của nó có nhiều đặc điểm hình thái động vật khác nhau.

"Tôm kỳ lân" có hình dạng giống con tôm, có năm mắt và sở hữu "chiếc kẹp lớn" của loài săn mồi khổng lồ "tôm kỳ lân" ở đại dương vào thời điểm đó, và các động vật chân đốt mà chúng ta biết hiện nay (chẳng hạn như muỗi và côn trùng phổ biến), (tôm, cua).

Hình ảnh phục hồi tôm kỳ lân. Ảnh do Huang Diying cung cấp

Trong khu hệ động vật Trừng Giang, loài tôm kỳ lạ được coi là loại tổ tiên của động vật chân đốt, và nó là loài săn mồi hàng đầu với chiều dài cơ thể lên đến hai mét. Tuy nhiên, sự khác biệt về hình thái giữa tôm lạ và động vật chân đốt thực sự là rất lớn, và có một khoảng cách tiến hóa khó có thể thu hẹp giữa hai loài này. Khoảng trống này đã trở thành một mắt xích quan trọng còn thiếu trong việc khám phá "bí ẩn về nguồn gốc của động vật chân đốt".

"Tôm kỳ lân" được phát hiện lần này có cấu trúc hình thái tổ tiên động vật chân đốt trên đầu, bao gồm quái vật kỷ Cambri - năm mắt độc nhất của bọ cạp biển Opabine và động vật ăn thịt đầu khổng lồ kỷ Cambri- Các phần phụ của tôm he. Tuy nhiên, cơ thể có những đặc điểm rõ ràng của động vật chân đốt thực sự, chẳng hạn như biểu bì cứng, vỏ đầu lành, thân nhiều phân và chân phân khúc.

Trong số các hóa thạch "tôm kỳ lân" được phát hiện lần này, con nhỏ nhất giống như tôm, và con lớn nhất dài 7cm.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng nhiều phương pháp kỹ thuật khác nhau để thực hiện các nghiên cứu giải phẫu so sánh chi tiết trên hóa thạch "tôm kỳ lân". Dựa trên dữ liệu nghiên cứu tích lũy của các hóa thạch kỷ Cambri khác trên thế giới trong nhiều năm, kết hợp với hình thái học độc nhất vô nhị và phân tích sinh học phát triển tiến hóa của "tôm kỳ lân", sự tương đồng của cặp phần phụ đầu tiên của tôm lạ và động vật chân đốt thực sự được chứng minh.

Tái tạo mô hình tiến hóa cho thấy vị trí tiến hóa của "tôm kỳ lân" là giữa loài tôm kỳ lạ và các loài chân khớp

Các nhà nghiên cứu đã tái tạo lại phả hệ và tính toán một mô hình mới đảo ngược mối quan hệ tiến hóa của động vật chân đốt thời kỳ đầu và sự biến đổi của phần phụ. Kết quả cho thấy vị trí tiến hóa của "tôm kỳ lân" là giữa loài tôm kỳ lạ và các loài chân khớp thực thụ khác, đồng thời nằm ở gốc của các loài chân khớp thực sự.

"Tôm kỳ lân" đại diện cho một hóa thạch chuyển tiếp quan trọng được dự đoán bởi thuyết tiến hóa của Darwin. Nó đã xây dựng một cầu nối trung gian từ quá trình tiến hóa của tôm lạ đến động vật chân đốt thực sự, lấp đầy các liên kết còn thiếu trong nguồn gốc của động vật chân đốt và bổ sung một lực mạnh mẽ cho thuyết tiến hóa sinh học qua bằng chứng hóa thạch.

Thông qua nỗ lực không ngừng của nhiều thế hệ nhà khoa học, con người đã có được nhiều hiểu biết quan trọng về bí ẩn nguồn gốc động vật, tuy nhiên điều này còn lâu mới đến hồi kết. Vẫn còn rất nhiều "bí ẩn" đang chờ chúng ta khám phá trong quá trình tiến hóa sự sống.