Bí ẩn quanh hóa thạch 700 triệu năm tuổi

Những động vật hiện được nhận dạng là thuộc chi Characodictyon này đã sống cách đây từ 717 triệu tới 812 triệu năm

Hóa thạch của những sinh vật nhỏ bé sống cách đây hàng trăm nghìn năm có thể là sinh vật lâu đời nhất với lớp phủ ngoài khoáng sản như chúng ta thấy ngày nay trên những con ốc sên. Hóa thạch này cho thấy những vi sinh vật đơn giản bao phủ trong các mảng sừng có cạnh sắc giống răng – một đặc điểm tiến hóa đang đặt ra nhiều câu hỏi cho các nhà khoa học.

Hóa thạch được phát hiện vào mùa hè năm 2007 này (dù chưa được kiểm tra đầy đủ cho tới thời điểm hiện tại) đã được nêu chi tiết trên tạp chí Geology tuần này.

Hình ảnh từ kính hiển vi điện tử quét cho thấy vi hóa thạch Characodictyon dài khoảng 20 micron – bằng 1/5 chiều rộng của một sợi tóc người – và bao phủ trong những mảng sừng có gai.

Phát hiện này liên quan đến cả một chiếc búa đá và một khẩu súng săn. Ông Phoebe Cohen – một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ ở Khoa Khoa học Trái Đất, Khí quyển và Hành tinh của Viện Công nghệ Massachusetts và ông Francis Macdonald – trợ lý giáo sư địa chất tới từ ĐH Harvard – đã cắm trại ở một vùng núi hẻo lánh dọc biên giới Alaska-Canada để kiểm tra đá nơi đây. Ông Macdonald đã phải nổ súng để xua đuổi một con gấu xám Bắc Mỹ trong thời gian 2 tuần lưu lại đây – nơi chỉ có thể vào bằng máy bay trực thăng.

Sau khi ra khỏi sườn núi, bộ đôi này nói rằng họ đã mang đá về phòng thí nghiệm và phát hiện ra những hóa thạch được bảo quản rất tốt giống như những mảng sừng hình cái khiên.

Sinh vật có gai trong hình ảnh 3-D

Những động vật hiện được nhận dạng là thuộc chi Characodictyon này đã sống cách đây từ 717 triệu tới 812 triệu năm – khoảng thời gian mà các sinh vật đơn bào phát triển mạnh ngay trước sự kiện “Qủa cầu tuyết Trái Đất’”, khi mà hành tinh này bị đóng băng và bao phủ trong những lớp băng lớn. Nhà nghiên cứu Cohen nghi ngờ rằng lớp băng dày đã giết chết các vi sinh vật có gai. (Ngược lại, ít nhất một nghiên cứu gần đây cho thấy lớp băng dày thúc đẩy sự xuất hiện của cuộc sống phức tạp).

Các mảng sừng được sắp xếp theo hình tổ ong. Phân tích X quang cho thấy chúng được tạo thành từ carbon hữu cơ (đỏ), canxi (tím) và phốt pho (xanh).

Sử dụng kính hiển vi điện tử quét, hai nhà khoa học Cohen và Macdonald cùng các cộng tác viên ở UCLA đã tạo ra hình ảnh 3-D của các hóa thạch. Hình ảnh cho thấy loài động vật này được bao phủ trong các mảng sừng, mỗi mảng rộng khoảng 20 micron (bằng 1/5 chiều rộng của một sợi tóc người) và được sắp xếp theo hình tổ ong, với những cái gai giống răng nhô ra và bao quanh chu vi.

Những mảng sừng này có hình dạng tương tự với loài vi sinh vật coccolithophores hiện đại – đây là một tảo đơn bào hình cầu được tìm thấy trong những bông hoa khổng lồ dưới đáy đại dương. Loại tảo này sinh ra các mảng sừng khoáng hóa trong không bào (chiếc túi đóng vai trò trong tiêu hóa và giải phóng chất thải) và cuối cùng thì đẩy các mảng sừng ra bề mặt để hình thành lớp vỏ bảo vệ.

Các nhà nghiên cứu cho rằng những sinh vật mới được phát hiện này đã hình thành lớp vỏ gai giống như vậy.

Là những cái phao?

Lý do chính xác giải thích cho việc một tiến trình phức tạp như vậy lại phát triển trong một sinh vật đơn giản vẫn là một bí ẩn.

“Phải cần nhiều nỗ lực, năng lượng và năng lượng sinh khối để tạo ra chúng” – ông Cohen nói về những mảng sừng trong một tuyên bố.

Có lẽ các nhà nghiên cứu suy đoán rằng gai và mảng sừng đã giúp những cơ thể nhỏ bé này trôi nổi. Ngày nay, vi sinh vật coccolithophores trú ngụ ở vùng ánh sáng của đại dương. Và việc duy trì một điểm thích hợp trong vùng này sẽ cho phép các sinh vật phù du phát triển – một lợi thế mà những bản sao cổ của chúng cũng có thể phát triển – các nhà nghiên cứu cho hay.

Những mảng sừng này cũng có thể hoạt động như áo giáp, ngăn chặn những sinh vật khác sát hại một cách dễ dàng.

“Có nhiều khả năng những mảng sừng hóa thạch này làm nhiệm vụ bảo vệ, chống lại kẻ thù” – ông Susannah Porter – trợ lý giáo sư khoa học địa chất tới từ ĐH California ở Santa Barbara – cho hay (ông không tham gia vào nghiên cứu này). “Rất đáng chú ý nếu suy đoán này là đúng vì nó sẽ là những bằng chứng sớm nhất về lưới thức ăn phức tạp, không chỉ gồm các sinh vật sản xuất ban đầu mà còn gồm các sinh vật tích cực săn mồi trên những sinh vật sống khác”.

Ông Cohen hi vọng kết quả này sẽ thu hút thêm nhiều nhà nghiên cứu kiểm tra đá ở cùng thời kì này trên khắp thế giới để tìm ra những dấu hiệu về cuộc sống phức tạp ban đầu.

Ngô Nguyễn (LiveScience)