Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã xác định được hóa thạch bọt biển 550 triệu năm tuổi bên bờ sông Dương Tử. Vụ việc xảy ra ở tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc. Phát hiện này cung cấp bằng chứng vật lý đầu tiên về một sinh vật như vậy sống trong thời kỳ Ediacaran. Các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm dấu vết của tính chất này trong nhiều thập kỷ ở các thành tạo đá ở châu Á. Vật liệu này thể hiện một trạng thái bảo tồn khác thường đối với các sinh vật biển nguyên thủy thân mềm.
Mẫu vật này giải đáp một bí ẩn về thời gian đã thu hút sự tò mò của các nhà sinh học tiến hóa trên khắp thế giới. Phương pháp xác định niên đại di truyền cho thấy sự xuất hiện của bọt biển khoảng 700 triệu năm trước. Tuy nhiên, những ghi chép vật lý lâu đời nhất chỉ có niên đại 540 triệu năm. Hóa thạch mới được định vị chính xác trong khoảng thời gian 160 triệu năm này. Nghiên cứu đầy đủ đã được công bố trên tạp chí khoa học Nature. Phân tích đã xác nhận giả thuyết rằng những đại diện đầu tiên của nhóm này có cơ thể hoàn toàn không có bộ phận cứng.
Bí ẩn của đồng hồ phân tử và khoảng thời gian không được ghi lại
Sinh học hiện đại sử dụng khái niệm đồng hồ phân tử để truy tìm nguồn gốc của các loài. Kỹ thuật này phân tích tỷ lệ đột biến ở DNA theo thời gian để tính toán thời điểm hai dòng phân chia. Dữ liệu di truyền luôn chỉ ra nguồn gốc rất xa của bọt biển. Sự vắng mặt của các hóa thạch tương ứng đã tạo ra một cuộc xung đột trực tiếp trong các tài liệu học thuật. Vật liệu được tìm thấy ở Trung Quốc cung cấp mảnh ghép còn thiếu cho câu đố phức tạp này. Các chuyên gia hiện nay đã có cơ sở vật chất vững chắc để xác nhận những ước tính lý thuyết.
Bọt biển là một trong những loài động vật đơn giản nhất trên hành tinh. Chúng tồn tại mà không cần sự hiện diện của các cơ quan phức tạp, bộ não hoặc hệ thống tiêu hóa có cấu trúc. Cấu trúc cơ bản của cơ thể phụ thuộc vào mạng lưới các tế bào chuyên biệt lọc nước. Việc thiếu các bộ phận cứng nhắc trong dòng dõi tổ tiên khiến việc hình thành hóa thạch trở nên vô cùng khó khăn. Xương và vỏ dễ dàng chống lại thời gian. Các mô hữu cơ mềm phân hủy nhanh chóng trong tự nhiên. Mẫu vật của Trung Quốc mâu thuẫn với logic không ngừng suy thoái tự nhiên này.
Đặc điểm giải phẫu khiến các nhà nghiên cứu ngạc nhiên
Kích thước của sinh vật này đã thu hút sự chú ý ngay lập tức của các nhà cổ sinh vật học tham gia vào dự án khai quật. Hóa thạch có chiều dài khoảng 38 cm. Các nhà khoa học dự kiến sẽ tìm thấy những sinh vật có kích thước cực nhỏ hoặc rất nhỏ trong giai đoạn đầu của quá trình tiến hóa trên cạn. Hình dạng hình nón của con vật cũng mâu thuẫn với dự đoán ban đầu của các chuyên gia. Cấu trúc vật lý thể hiện mức độ phức tạp về kiến trúc bất ngờ đối với thời kỳ địa chất được đề cập.
Bề mặt của hóa thạch hiển thị một mô hình hình học có tổ chức cao. Thiết kế giống như một mạng lưới được hình thành bởi các hộp được chia thành các đơn vị nhỏ hơn, thông thường. Sự lặp lại cấu trúc này mang những điểm tương đồng đáng chú ý với bọt biển thủy tinh hiện nay. Đại diện hiện đại của nhóm này sống ở độ sâu băng giá của đại dương. Sự khác biệt chính nằm ở thành phần của bộ xương. Sinh vật đã tuyệt chủng không thể hiện đặc tính khoáng hóa cứng nhắc của họ hàng đương thời của nó.
Điều kiện địa chất hiếm hoi cho phép bảo tồn
Việc bảo tồn một cơ thể mềm mại trong hơn nửa tỷ năm đòi hỏi một môi trường trầm tích cực kỳ đặc thù. Khu vực sinh vật Shibantan cung cấp chính xác kiểu hình thành địa chất hiếm gặp này. Các lớp đá cacbonat mỏng bao quanh sinh vật ngay sau khi chết. Việc chôn cất nhanh chóng đã ngăn chặn hành động phá hủy của vi khuẩn phân hủy. Quá trình hóa học dần dần thay thế các mô ban đầu bằng các khoáng chất bền vững.
- Môi trường biển nông vào thời đó đã tạo điều kiện cho sự tích tụ nhanh chóng của các trầm tích mịn dưới đáy đại dương.
- Sự vắng mặt của dòng chảy mạnh đã ngăn cản sự phân mảnh của cơ thể mỏng manh trước khi quá trình hóa thạch bắt đầu.
- Thành phần hóa học của nước tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết tủa của cacbonat xung quanh các mô hữu cơ còn nguyên vẹn.
- Việc cách ly khỏi những kẻ săn mồi ăn xác thối đã đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc hình nón của động vật nguyên thủy.
Nhà địa sinh học Shuhai Xiao, đến từ Virginia Tech, nhận ra giá trị khoa học của vật liệu này khi nhận được một bức ảnh do cộng tác viên gửi. Hình ảnh cho thấy sự vắng mặt hoàn toàn của các gai khoáng hóa trong cấu trúc của hóa thạch. Những cấu trúc này hoạt động như những chiếc kim hỗ trợ nhỏ trong các loại bọt biển gần đây hơn. Việc thiếu các yếu tố này xác nhận rằng quá trình khoáng hóa xương xảy ra muộn hơn trong quá trình tiến hóa. Quá trình chuyển đổi từ cơ thể hoàn toàn hữu cơ sang cấu trúc cứng xảy ra dần dần trong hàng triệu năm.
Sự thay đổi mô hình trong việc tìm kiếm sự sống nguyên thủy
Phát hiện này làm thay đổi chiến lược khai quật tại các địa điểm cổ sinh vật học trên khắp thế giới. Các nhà nghiên cứu thường tập trung vào những loại đá có khả năng bảo quản xương và vỏ cứng. Hướng dẫn mới yêu cầu tăng cường sự chú ý đến trầm tích hạt mịn. Việc tìm kiếm tổ tiên của các nhóm động vật khác cũng phải tuân theo logic điều tra tương tự. Nhiều liên kết còn thiếu trong sinh học có thể ẩn giấu trong các thành tạo địa chất tương tự ở châu Á và các châu lục khác.
Công việc nhận dạng đòi hỏi nhiều năm kiểm tra hình thái nghiêm ngặt trong phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu đã phải loại trừ khả năng hóa thạch thuộc về các loại sinh vật khác đã được biết đến. Các phân tích so sánh đã loại bỏ mối quan hệ với hải quỳ và ascidians. Nỗ lực chung có sự tham gia của các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge và Viện Địa chất và Cổ sinh vật học Nam Kinh. Hợp tác quốc tế đảm bảo quyền truy cập vào các công nghệ quét và lập mô hình ba chiều khác nhau.
Tác động trực tiếp đến sự hiểu biết về sinh học của thời kỳ Edicaran
Thời kỳ Ediacaran là nơi diễn ra những thí nghiệm đầu tiên của thiên nhiên về sự sống đa bào phức tạp. Hầu hết các sinh vật từ thời đại này đều có hình dạng khác thường và không để lại hậu duệ trực tiếp nào được biết đến. Bọt biển mới được mô tả đại diện cho một ngoại lệ quan trọng đối với quy luật tuyệt chủng chung này. Nó thiết lập một cầu nối giải phẫu rõ ràng giữa hệ động vật nguyên thủy và hệ sinh thái biển hiện tại. Dấu vết hóa thạch đạt được tính liên tục về mặt sinh học mà trước đây dường như không tồn tại.
Dữ liệu trích xuất từ mẫu vật Trung Quốc hiện được sử dụng để hiệu chỉnh các mô hình toán học về quá trình tiến hóa của động vật. Trình tự thời gian phát triển sự sống trên Trái đất nhận được sự điều chỉnh dựa trên bằng chứng vật lý cụ thể và không thể nghi ngờ. Lập bản đồ chi tiết bề mặt hóa thạch sẽ tiếp tục mang lại những nghiên cứu bổ sung trong những năm tới. Sự tích hợp giữa di truyền học tiên tiến và cổ sinh vật học hiện trường đạt đến mức độ chính xác khoa học mới. Phát hiện này củng cố tầm quan trọng của việc bảo tồn đặc biệt để tìm hiểu về quá khứ của hành tinh này.