Trong thời gian dài, các nhà khoa học cho rằng sự bùng nổ của những động vật phức tạp diễn ra chủ yếu vào đầu kỷ Cambri, khoảng 535 triệu năm trước. Nhưng một “kho báu” hóa thạch mới được phát hiện ở Vân Nam, Trung Quốc đang buộc các nhà cổ sinh vật học phải lùi mốc này về trước.

Hơn 700 hóa thạch thuộc quần xã Jiangchuan cho thấy nhiều đặc điểm tưởng như chỉ xuất hiện sau “Vụ nổ Cambri” đã tồn tại từ cuối kỷ Ediacara, khoảng 554–539 triệu năm trước. Phát hiện này mở ra một cửa sổ hiếm hoi vào thời điểm các hệ sinh thái động vật hiện đại bắt đầu hình thành.

Một thế giới động vật phức tạp xuất hiện sớm hơn

Kỷ Ediacara thường được hình dung là một giai đoạn đặc biệt trong lịch sử sự sống. Nhiều sinh vật khi đó có hình dạng kỳ lạ, sống bám hoặc trải rộng trên đáy biển và chưa thể hiện rõ những đặc điểm vận động, săn mồi và tổ chức cơ thể phổ biến ở động vật ngày nay.

Tuy nhiên, các hóa thạch mới cho thấy bức tranh ấy không hoàn toàn đúng. Một số sinh vật đã có cơ thể ba chiều, cấu trúc giúp kiếm ăn và vận động trong cột nước hoặc trên đáy biển. Điều này có nghĩa quá trình chuyển đổi từ những hệ sinh thái đơn giản sang thế giới động vật năng động có thể đã bắt đầu trước Cambri.

“Vụ nổ Cambri” có thể không phải là thời điểm mọi động vật phức tạp đột nhiên xuất hiện, mà là giai đoạn sự đa dạng hóa đã được chuẩn bị từ hàng triệu năm trước.

Hơn 700 hóa thạch được tìm thấy ở Vân Nam

Quần xã Jiangchuan nằm ở tỉnh Vân Nam, tây nam Trung Quốc, trong một lớp đá có niên đại khoảng 554–539 triệu năm. Các nhà nghiên cứu thu được hơn 700 mẫu hóa thạch, trong đó có những dạng hoàn toàn mới và những dạng mang các đặc điểm quen thuộc từ hóa thạch Cambri.

Điểm đặc biệt của địa điểm này là nó nằm rất gần những khu vực nổi tiếng với hóa thạch Chengjiang, nhưng ghi lại một khoảng thời gian cổ hơn. Các mẫu vật được bảo tồn dưới dạng những màng carbon mỏng, nhờ đó nhiều cấu trúc cơ thể mềm – vốn thường biến mất rất nhanh sau khi sinh vật chết – vẫn có thể được nhận diện.

Các hóa thạch động vật Ediacara được phát hiện tại Vân Nam, Trung Quốc
Quần xã hóa thạch Jiangchuan ở Vân Nam ghi lại một giai đoạn chuyển tiếp quan trọng trước kỷ Cambri.

Dấu vết của những động vật đối xứng hai bên

Một trong những phát hiện quan trọng nhất là sự hiện diện của các sinh vật có đối xứng hai bên – tức cơ thể có nửa trái và nửa phải tương ứng. Đây là kiểu tổ chức cơ thể chiếm ưu thế trong thế giới động vật hiện đại.

Trước đây, bằng chứng về những động vật hai bên rất sớm thường đến từ các dấu vết hóa thạch trên nền đá, chẳng hạn đường bò hoặc đường kiếm ăn. Những dấu vết ấy cho thấy có sinh vật từng di chuyển qua đáy biển, nhưng không cho biết chính xác “thủ phạm” là loài nào.

Các hóa thạch Jiangchuan cung cấp một mảnh ghép trực tiếp hơn: các nhà khoa học có thể quan sát chính cơ thể của những sinh vật cổ đại thay vì chỉ nhìn dấu vết chúng để lại.

Có cả họ hàng xa của động vật dẫn tới con người

Đặc biệt đáng chú ý là một số hóa thạch được xem là những họ hàng cổ nhất được biết đến của nhóm deuterostome. Đây là một nhánh lớn của cây tiến hóa động vật, bao gồm da gai như sao biển và các động vật có xương sống, trong đó có cá và con người.

Một số mẫu vật có cơ thể hình chữ U và gắn xuống đáy biển bằng một cấu trúc giống cuống. Chúng có các xúc tu ở phần đầu để thu nhận thức ăn. Những đặc điểm này cho thấy các nhánh tiến hóa dẫn đến nhiều nhóm động vật hiện đại đã bắt đầu phân hóa từ rất sớm.

“Rocks versus clocks” – hóa thạch và đồng hồ phân tử

Phát hiện này còn liên quan đến một cuộc tranh luận lâu năm trong cổ sinh vật học. Các phương pháp “đồng hồ phân tử”, dựa trên tốc độ thay đổi DNA, từ lâu đã gợi ý rằng nhiều nhánh động vật phải xuất hiện trước khi chúng được tìm thấy trong hồ sơ hóa thạch.

Trong khi đó, bằng chứng hóa thạch trực tiếp dường như đặt một số sự kiện tiến hóa muộn hơn. Sự khác biệt này thường được gọi là vấn đề “rocks versus clocks” – đá hay đồng hồ phân tử đang cho chúng ta câu trả lời đúng?

Quần xã Jiangchuan giúp thu hẹp khoảng cách ấy. Những hóa thạch có niên đại 554–539 triệu năm cho thấy nhiều dòng động vật phức tạp thực sự đã tồn tại trước Cambri, phù hợp hơn với một số dự đoán từ dữ liệu phân tử.

Những đặc điểm nổi bật của quần xã Jiangchuan

  • Hơn 700 mẫu hóa thạch được phát hiện.
  • Niên đại khoảng 554–539 triệu năm, thuộc cuối kỷ Ediacara.
  • Có cả dạng sinh vật Ediacara kỳ lạ và các dạng gần với động vật Cambri.
  • Xuất hiện các cơ thể có đối xứng hai bên và cấu trúc kiếm ăn, vận động.
  • Có những hóa thạch được xem là họ hàng cổ nhất của deuterostome.

“Vụ nổ Cambri” có thực sự là một vụ nổ?

Phát hiện mới không có nghĩa Vụ nổ Cambri chưa từng xảy ra. Sự đa dạng hóa động vật vẫn tăng mạnh vào đầu kỷ Cambri. Nhưng câu chuyện có thể phức tạp hơn hình ảnh một thế giới đơn giản bỗng nhiên biến thành một thế giới đầy động vật trong thời gian rất ngắn.

Thay vào đó, sự tiến hóa có thể đã diễn ra theo từng bước: những nhánh động vật đầu tiên hình thành các cấu trúc cơ thể mới ở cuối Ediacara, sau đó tiếp tục đa dạng hóa và mở rộng nhanh chóng trong Cambri. Nói cách khác, Cambri có thể là giai đoạn tăng tốc của một quá trình đã khởi động từ trước.

Một mảnh ghép mới về nguồn gốc thế giới động vật

Hơn 500 triệu năm sau, con người đang cố gắng tái dựng một trong những bước ngoặt lớn nhất của lịch sử sự sống. Những hóa thạch nhỏ bé ở Vân Nam cho thấy quá trình hình thành thế giới động vật hiện đại không đơn giản như một đường thẳng từ “đơn giản” đến “phức tạp”.

Điều quan trọng nhất của phát hiện này không phải là nó xóa bỏ những gì chúng ta biết về tiến hóa, mà là nó làm cho bức tranh trở nên chính xác hơn. Khi một lớp hóa thạch mới xuất hiện, cây sự sống được bổ sung thêm những nhánh từng bị che khuất – và câu chuyện về cách các động vật hiện đại hình thành lại trở nên phong phú hơn.