Một nhóm nhà khoa học quốc tế vừa công bố phát hiện dấu chân hóa thạch của loài bò sát cổ xưa nhất từng được biết đến, buộc giới khoa học phải xem xét lại toàn bộ dòng thời gian tiến hóa của các loài động vật bốn chân, bao gồm cả tổ tiên của loài người. Kết quả nghiên cứu này được đăng trên tạp chí Nature hôm 15/5 vừa qua.
Phát hiện mang tính đột phá này mô tả những dấu chân hóa thạch cổ đại được tìm thấy tại vùng Taungurung, gần Mansfield ở bang Victoria, Úc. Những dấu vết này cho thấy sự tiến hóa ban đầu của nhóm động vật bốn chân - hay tetrapod - có thể đã diễn ra tại siêu lục địa Gondwana ở phía nam, chứ không phải ở Laurasia phía bắc như giả thuyết trước đây.
Lần đầu tiên bàn chân đặt lên đất liền
Động vật bốn chân lần đầu tiên xuất hiện vào kỷ Devon, khoảng 390 triệu năm trước, khi các loài cá vây thùy bắt đầu rời khỏi môi trường nước để di chuyển trên đất liền. Tổ tiên này sau đó phân hóa thành hai nhánh chính: một dẫn đến các loài lưỡng cư hiện đại như ếch và kỳ nhông, nhánh còn lại dẫn đến các loài động vật có màng ối – nhóm bao gồm bò sát, chim và động vật có vú.
Hình minh họa về một sinh vật giống thằn lằn để lại dấu vết hóa thạch. (Marcin Ambrozik)
Động vật có màng ối là nhóm động vật bốn chân thành công nhất hiện nay, với hơn 27.000 loài. Họ đã chinh phục mọi môi trường sống trên cạn, bay lên bầu trời và một số loài còn quay trở lại sinh sống dưới nước. Tuy nhiên, hồ sơ hóa thạch cho thấy những thành viên đầu tiên của nhóm này là các sinh vật nhỏ, có hình dạng giống thằn lằn.
Trước nay, loài tetrapod cổ nhất từng được ghi nhận là Acanthostega – một sinh vật giống cá và hầu như không thể di chuyển trên đất liền. Hầu hết các nhà khoa học đồng thuận rằng động vật lưỡng cư và động vật có màng ối đã tách ra từ đầu kỷ Than đá, khoảng 355 triệu năm trước. Sau đó, nhánh động vật có màng ối tiếp tục phân hóa thành tổ tiên của bò sát, chim và động vật có vú.
Một dấu vết kỳ lạ thay đổi tất cả
Chìa khóa của phát hiện lần này là một phiến đá sa thạch rộng 35 cm chứa các dấu chân có móng vuốt, được tìm thấy gần Mansfield, Victoria. Các dấu chân này có đặc điểm chỉ xuất hiện ở động vật có màng ối, cho thấy sự xuất hiện của nhóm này đã xảy ra sớm hơn ít nhất 35 triệu năm so với các bằng chứng trước đây.
Điều đặc biệt là ở các nhóm động vật bốn chân khác như lưỡng cư, móng vuốt gần như không tồn tại. Trong khi đó, móng vuốt của động vật có màng ối để lại dấu tích rất rõ trong hóa thạch. Các nhà nghiên cứu khẳng định, dấu chân này thuộc về một loài bò sát cổ đại sống vào khoảng 359 đến 350 triệu năm trước — sớm hơn mọi hóa thạch tương tự từng được phát hiện ở Bắc Mỹ và châu Âu, vốn có niên đại chỉ khoảng 318 triệu năm.
Bề mặt phiến đá còn ghi lại vết lõm do giọt mưa để lại, cho thấy một cơn mưa vừa xảy ra trước khi sinh vật tạo ra dấu chân này bước qua. Một dấu chân bước ngang qua dấu chân khác, để lại cả vết kéo dài do móng vuốt lê trên đất. Đây là minh chứng đầu tiên cho thấy một sinh vật có màng ối đã di chuyển trên đất liền tại Úc từ rất sớm.
Viết lại dòng thời gian tiến hóa
Phát hiện này buộc giới khoa học phải xem xét lại dòng thời gian tiến hóa của động vật có màng ối. Nếu đúng như các dấu vết hóa thạch cho thấy, thì sự phân chia giữa động vật có màng ối và lưỡng cư phải đã diễn ra từ cuối kỷ Devon, cách đây khoảng 380 triệu năm – sớm hơn giả thuyết trước đó hàng chục triệu năm.
Điều này cũng đồng nghĩa với việc vào cuối kỷ Devon, Trái Đất không chỉ có các loài tetrapod giống cá hoặc những "fishapoda" trung gian như Tiktaalik, mà còn có những sinh vật tiến hóa gần với tổ tiên các dòng dõi hiện đại. Câu hỏi đặt ra là: Tại sao đến nay vẫn chưa tìm thấy xương hóa thạch của chúng?
Gondwana – nơi bắt đầu?
Tất cả các hóa thạch tetrapod kỷ Devon và động vật có màng ối kỷ Than đá trước đây đều được tìm thấy ở khu vực Euramerica – khối lục địa bao gồm Bắc Mỹ và châu Âu ngày nay. Ngược lại, phiến đá tại Úc nằm ở Gondwana – một siêu lục địa phía nam bao gồm châu Phi, Nam Mỹ, Nam Cực, Ấn Độ và Úc.
Đáng chú ý, trong toàn bộ khối lục địa rộng lớn này, phiến đá nhỏ ở Victoria là hóa thạch duy nhất của động vật bốn chân từ đầu kỷ Than đá. Kỷ lục hóa thạch động vật bốn chân ở Gondwana, đặc biệt trong kỷ Devon, vẫn còn rất thiếu sót – những khoảng trống lớn có thể đang ẩn chứa những bằng chứng quan trọng nhất của tiến trình tiến hóa.
Một câu hỏi lớn cho khoa học
Phát hiện mới này đặt ra một câu hỏi then chốt: Liệu những động vật bốn chân đầu tiên – tổ tiên xa xưa của chúng ta – có thể đã xuất hiện ở vùng đất ôn đới thuộc Gondwana phía nam từ thời kỷ Devon, trước khi lan rộng đến các vùng bán sa mạc và đầm lầy xích đạo của Euramerica?
Câu trả lời có thể là có. Tuy nhiên, chỉ những cuộc khảo sát địa chất và nghiên cứu hóa thạch tiếp theo ở các lục địa từng thuộc Gondwana mới có thể xác thực điều đó. Cho đến lúc đó, phiến đá nhỏ bé bên bờ sông Broken vẫn là bằng chứng sớm nhất, thách thức mọi lý thuyết hiện có về nguồn gốc của động vật bốn chân hiện đại.
Bảo Ngọc (t/h)