Nghiên cứu mới thách thức về nguồn gốc của động vật trên trái đất

(khoahoc.tv) - Lý thuyết về nguồn gốc của động vật đã bị thách thức: một số loài động vật thực sự cần một chút ít oxy.

Một trong những tiền đề mạnh mẽ nhất của khoa học đó là: cuộc sống phức tạp trên Trái Đất chỉ phát triển khi nồng độ oxy trong khí quyển đã tăng gần tới nồng độ như ngày nay.

Tuy nhiên những nghiên cứu mới đây về một loài bọt biển trong một vịnh hẹp ở Đan Mạch cho thấy, sự sống phức tạp không cần nồng độ oxy cao để tồn tại và phát triển.

Nguồn gốc của sự sống phức tạp là một trong những bí ẩn lớn nhất của khoa học. Làm thế nào mà các tế bào nguyên thủy nhỏ bé sơ khai có thể phát triển thành các dạng sống cao cấp đa dạng còn tồn tại trên trái đất cho đến ngày nay. Giải thích phổ biến trong tất cả các giáo khoa, đó là nhờ oxy. Sự sống phức tạp đã phát triển vì nồng độ oxy trong khí quyển bắt đầu tăng khoảng 630 đến 635 triệu năm trước.

Tuy nhiên những nghiên cứu mới đây về một loại bọt biển đến từ vùng Kerteminde Fjord cho thấy, lời giải thích trên cần phải được xem xét lại. Các nghiên cứu về bọt biển cho thấy động vật có thể sống và phát triển ngay cả khi các nguồn cung cấp oxy rất hạn chế.

Bọt biển Halichondria panicea đã được sử dụng trong một thí nghiệm tại trường đại học Southern Denmark

Sự thật là các loài động vật có thể sống và phát triển khi khí quyển chỉ chứa nồng độ oxy bằng 0,5% trong khí quyển hiện nay.

“Các nghiên cứu của chúng tôi cho thấy nguồn gốc của động vật không phải bị ngăn trở bởi nồng độ oxy thấp”, phó giáo sư Daniel Mills tại Trung tâm tiến hóa trái đất Nordic thuộc trường Đại học Nam Đan Mạch, cho biết.

Cùng với Lewis M.Ward từ Viện nghiên cứu công nghệ California ông là tác giả chính của bài báo nghiên cứu về nội dung này trên tạp chí PNAS.

Khoảng gần một nửa tỷ năm trước, các dạng sống phức tạp đầu tiên – động vật – đã phát triển trên Trái Đất. Hàng tỷ năm trước đó, sự sống chỉ gồm những dạng sống có cấu tạo đơn bào đơn giản. Sự xuất hiện của động vật là trùng hợp với sự gia tăng đáng kể của nồng độ khí oxy trong khí quyển, và có vẻ như đó là bằng chứng để khoa học liên kết hai sự kiện này và kết luận rằng nồng độ ôxy tăng đã dẫn đến sự tiến hóa của động vật.

“Nhưng chưa có ai từng kiểm tra xem động vật cần nồng độ oxy là bao nhiêu – ít nhất là tôi không biết. Vì vậy mà chúng tôi quyết định tìm ra câu trả lời”, Daniel Mills nói.

Những động vật sống giống nhất với các động vật đầu tiên trên Trái đất là bọt biển. Loài bọt biển Halichondria panicea chỉ sống cách vài mét tính từ Trung tâm nghiên cứu sinh học biển của trường đại học Nam Đan Mạch tại Kerteminde, và nó đã ở đây và Daniel Mills đã vớt ra các cá thể để dùng cho nghiên cứu của mình.

“Khi chúng tôi đặt bọt biển vào phòng thí nghiệm, chúng vẫn tiếp tục hô hấp và phát triển ngay cả khi nồng độ oxy đạt 0,5% so với nồng độ khí quyển hiện nay”, Daniel Mills cho biết.

Đây là nồng độ thấp hơn so với nồng độ oxy mà chúng tôi từng nghĩ là cần có đối với sự sống của động vật.

Câu hỏi lớn lúc này đó là: “Nếu nồng độ oxy thấp đã không ngăn trở các loài động vật tiến hóa – thì cái gì đã làm điều đó? Tại sao sự sống chỉ gồm những vi khuẩn đơn bào sơ khai và những amip đơn bào nguyên thủy trong hàng tỷ năm trước khi mọi thứ đột nhiên bùng nổ và sự sống phức tạp nảy sinh"?

“Hẳn là phải có những cơ chế sinh thái và tiến hóa khác. Có lẽ sự sống ở dạng vi khuẩn quá lâu vì phải mất thời gian để phát triển cơ chế sinh học cần thiết để xây dựng lên một động vật. Có lẽ trái đất cổ đại thiếu các động vật vì những cơ thể đa bào, phức tạp là rất khó để phát triển”, Daniel Mills phỏng đoán.

Các đồng nghiệp của ông đến từ Trung tâm tiến hóa trái đất Nordic đã từng chứng minh rằng nồng độ oxy đã thực sự tăng lên đáng kể ít nhất một lần trước khi sự sống phức tạp phát triển. Mặc dù sau đó đã có nhiều oxy, nó đã không dẫn tới sự phát triển của sự sống phức tạp.