Tái hiện cấu trúc 3 chiều về các động vật cổ xưa nhất trên trái đất

(khoahoc.tv) - Các tái hiện cấu trúc 3 chiều cho thấy, một trong số những động vật sơ khai nhất trên Trái đất đã phát triển như thế nào, đưa ra các câu trả lời cho nguyên nhân tại sao và khi nào thì các sinh vật đó bị tuyệt chủng.

Một nhóm các sinh vật kỳ lạ có hình dạng độc đáo được gọi là các rangeomorph có thể là một trong số những động vật đầu tiên xuất hiện trên Trái đất, phù hợp một cách độc đáo với môi trường các đại dương 575 triệu năm trước.

Một mô hình mới được xây dựng bởi các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Cambridge đã giải quyết nhiều điều bí ẩn xung quanh cấu trúc, quá trình tiến hóa và sự tuyệt chủng của những “động vật nguyên thủy” này. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences hôm 11/8.

Rangeomorph là những sinh vật kích thước lớn sớm nhất trên Trái Đất, tồn tại trong suốt thời gian mà hầu hết các dạng sống khác chỉ có kích cỡ rất nhỏ (kích cỡ chỉ quan sát được dưới kính hiển vi). Phần lớn các rangeomorph cao khoảng 10cm, mặc dù một số có thể cao tới 2m.

Những sinh vật này sống ở đại dương trong suốt kỷ Ediacaran, khoảng giữa 635 và 541 triệu năm trước. Cơ thể của chúng được tạo thành bởi các cành mềm, mỗi cành có rất nhiều nhánh kích thước nhỏ hơn, tạo thành một dạng hình học gọi là fractal (Fractal là cấu trúc thể hiện sự gần giống nhau về hình dạng của các hình thể kích cỡ khác nhau), dạng hình học fractal có thể được quan sát thấy như ở lá cây dương xỉ hoặc thậm chí là mạng lưới sông ngòi.

Các Rangeomorph không giống với bất kỳ một sinh vật nào ngày nay, điều đó làm các nhà khoa học gặp khó khăn khi xác định xem chúng đã ăn gì, đã lớn lên hoặc sinh sản như thế nào, và do đó rất khó để liên kết chúng với bất kỳ nhóm sinnh vật hiện đại cụ thể nào. Tuy nhiên, bất chấp sự thực rằng trông chúng giống như các thực vật, các bằng chứng đã cho thấy sự thật các rangeomorph là những động vật nguyên thủy cổ xưa nhất.

“Chúng tôi biết rằng những rangeomorph đã sống quá sâu dưới đáy đại dương để có thể lấy năng lượng của chúng thông qua quang hợp giống như thực vật đã làm”, tiến sĩ Jennifer Hoyal Cuthill thuộc Khoa Khoa học trái đất của trường Đại học Cambridge, người dẫn đầu nghiên cứu cho biết. “Có vẻ giống hơn, đó là chúng đã hấp thu các chất dinh dưỡng một cách trực tiếp từ nước biển thông qua bề mặt của cơ thể chúng. Rất khó đối với những sinh vật có kích thước to như vậy trong thế giới hiện đại có thể sống sót chỉ dựa vào các chất dinh dưỡng hòa tan”.

“Các đại dương trong suốt kỷ Ediacaran giống như một món súp mềm – chứa đầy các chất dinh dưỡng như carbon hữu cơ, trong khi ngày nay các phân tử thức ăn lơ lửng nhanh chóng được hấp thu, sử dụng bởi vô số các loài động vật”, đồng tác giả của nghiên cứu, giáo sư Simon Conway Morris nói.

Khởi đầu từ 541 triệu năm trước, môi trường trong các đại dương đã biến đổi nhanh chóng với sự khởi đầu của sự bùng phát trong kỷ Cambri (Cambrian Explosion) – một khoảng thời gian phát triển nhanh chóng khi hầu hết các nhóm động vật kích thước lớn đầu tiên có mặt trong các hóa thạch và sự cạnh tranh đối với các chất dinh dưỡng tăng lên đáng kể.

Các Rangeomorph thường được coi là một “thử nghiệm thất bại” của quá trình tiến hóa khi chúng chết đi một cách nhanh chóng khi sự bùng nổ của kỷ Cambri bắt đầu thực sự, nhưng phân tích này chỉ nhằm xác định xem chúng đã từng thành công như thế nào.

Các Rangeomorph gần như lấp đầy không gian bao quanh chúng, với tổng diện tích bề mặt rất lớn. Điều này làm chúng kiếm ăn rất hiệu quả, có thể hút tối đa các chất dinh dưỡng từ nước biển.

“Những sinh vật này thích nghi khá tốt với môi trường sống của chúng, khi mà các đại dương tại thời điểm đó chứa nhiều chất dinh dưỡng và ít sự cạnh tranh”, tiến sĩ Hoyal Cuthill nói. “Nói về mặt toán học, chúng đã lấp đầy không gian của chúng theo một cách gần như hoàn hảo”.

Tiến sĩ Hoyal Cuthill đã kiểm ra các hóa thạch rangeomorph tại một số địa điểm trên toàn thế giới, sau đó sử dụng các mẫu này để máy tính tái tạo lại sự phát triển và cấu trúc ba chiều của những sinh vật này, cho thấy chúng phù hợp với môi trường kỷ Ediacaran của chúng như thế nào.

Tuy nhiên khi sự kiện bùng nổ ở kỷ Cambri bắt đầu, những rangeomorph trở thành “miếng mồi ngon” khi chúng không có bất cứ phương tiện phòng ngự nào để đối phó với những sinh vật săn mồi bắt đầu phát triển, và thành phần hóa học của nước biển thay đổi cũng có nghĩa là chúng không còn có đủ các chất dinh dưỡng cần thiết để tiếp tục tồn tại.

“Khi bắt đầu kỷ Cambri, các chuyên gia của kỷ Ediacaran này không còn sống sót được nữa, và không có gì giống chúng được quan sát thấy một lần nữa”, tiến sĩ Hoyal Cuthill nói.