Phát hiện "quả cầu hóa thạch" lâu đời nhất trên Trái đất

Đó là một hóa thạch cực nhỏ có hình quả bóng, thu hẹp khoảng cách giữa những sinh vật sống đầu tiên: sinh vật đơn bào và sự sống đa bào phức tạp hơn.

Hóa thạch hình cầu chứa hai loại tế bào khác nhau: Tế bào tròn, xếp chặt chẽ với thành tế bào rất mỏng ở tâm quả cầu và một lớp tế bào hình xúc xích bao quanh có thành dày hơn. 

Các nhà nghiên cứu cho biết đây là hóa thạch lâu đời nhất trên Trái đất từng được biết đến của một sinh vật đa bào.

Sự sống trên Trái đất được các nhà nghiên cứu chấp nhận đã tiến hóa từ các dạng đơn bào xuất hiện trong các đại dương nguyên thủy. Tuy nhiên, hóa thạch này được tìm thấy trong trầm tích từ đáy của nơi từng là một hồ nước ở Tây Bắc Scotland. Các nhà khoa học cho biết, khám phá này cung cấp một cái nhìn mới về các con đường tiến hóa đã hình thành nên sự sống đa bào.

"Nguồn gốc của đa bào phức tạp và nguồn gốc của động vật được coi là hai trong số những sự kiện quan trọng nhất trong lịch sử sự sống trên Trái đất. Khám phá của chúng tôi làm sáng tỏ cả hai điều này", giáo sư Charles Wellman của Đại học Sheffield (Anh quốc) cho biết.

Ngày nay, bằng chứng còn lại rất ít về các sinh vật sớm nhất trên Trái đất. Hóa thạch vi mô ước tính khoảng 3,5 tỷ năm tuổi được cho là hóa thạch lâu đời nhất của sự sống trên Trái đất. Tuy nhiên, một số chuyên gia đã đặt câu hỏi liệu các manh mối hóa học trong cái gọi là hóa thạch có thực sự có nguồn gốc sinh học hay không.

Thực tế, có các loại hóa thạch khác từng được ghi nhận có liên quan đến vi khuẩn cổ đại thậm chí còn lâu đời hơn: Các gợn sóng trầm tích ở Greenland có niên đại 3,7 tỷ năm trước, các ống hematite ở Canada có niên đại từ 3,77 tỷ đến 4,29 tỷ năm trước. Hóa thạch của loài tảo lâu đời nhất được biết đến, tổ tiên của tất cả các loài thực vật trên Trái đất, khoảng 1 tỷ năm tuổi, và dấu hiệu lâu đời nhất của sự sống động vật - dấu vết hóa học liên quan đến bọt biển cổ đại ít nhất là 635 triệu năm và có thể nhiều nhất là 660 triệu năm. 

Các khối tế bào hóa thạch cực nhỏ, được các nhà khoa học đặt tên là Bicellum brasieri, được bảo quản đặc biệt tốt ở chế độ 3D, được khóa trong các nốt khoáng chất phốt phát (phosphat) giống như thấu kính nhỏ màu đen trong các lớp đá, dày khoảng 1 cm.

"Chúng tôi lấy chúng và cắt chúng bằng cưa kim cương tạo ra những phần mỏng, mài các lát mỏng đủ để ánh sáng chiếu qua, sau đó có thể nghiên cứu hóa thạch 3D dưới kính hiển vi", các nhà nghiên cứu cho biết.

Các nhà nghiên cứu không chỉ tìm thấy một khối tế bào B. brasieri được nhúng trong phốt phát, mà còn nhiều ví dụ về các khối hình cầu cho thấy cấu trúc và tổ chức tế bào kép giống nhau ở các giai đoạn phát triển khác nhau. Điều này cho phép các nhà khoa học xác nhận rằng tìm thấy của họ từng là một sinh vật sống.

Cái tên "Bicellum" có nghĩa là "hai tế bào" và "brasieri" nhằm tôn vinh nhà cổ sinh vật học quá cố và đồng tác giả nghiên cứu, Martin Brasier. Trước khi qua đời vào năm 2014 trong một vụ tai nạn ô tô, Brasier là giáo sư cổ sinh vật học tại Đại học Oxford ở Anh.

Trong hóa thạch B. brasieri, có đường kính khoảng 0,001 inch, các nhà khoa học đã nhìn thấy thứ mà họ chưa từng thấy trước đây đó là bằng chứng từ mẫu hóa thạch đánh dấu sự chuyển đổi từ cuộc sống đơn bào sang sinh vật đa bào. Hai loại tế bào ở B. brasieri khác nhau không chỉ về hình dạng mà còn về cách thức và vị trí chúng được tổ chức trong "cơ thể" của sinh vật. Đó là thứ không tồn tại trong các sinh vật đơn bào bình thường. Mức độ phức tạp về cấu trúc là thứ mà chúng ta thường liên kết với tính đa bào phức tạp, chẳng hạn như ở động vật.

Các nhà khoa học vẫn chưa biết B. brasieri đại diện cho dòng đa bào nào, nhưng các tế bào tròn của nó không có vách cứng nên có lẽ nó không phải là một loại tảo. Trên thực tế, hình dạng và tổ chức của các tế bào của nó phù hợp hơn với nguồn gốc holozoan (Holozoa là một nhóm bao gồm động vật đa bào và sinh vật đơn bào là họ hàng gần nhất của động vật).

Địa điểm Cao nguyên Scotland trước đây là một hồ cổ nơi các nhà khoa học tìm thấy B. brasieri đã cung cấp một mảnh ghép hấp dẫn khác về quá trình tiến hóa ban đầu. 

Các dạng sống lâu đời nhất trên Trái đất thường được cho là xuất hiện từ đại dương. vì hầu hết các hóa thạch cổ đại được lưu giữ trong trầm tích biển. Không có nhiều trầm tích hồ của thời cổ đại này, vì vậy có sự thiên vị trong hồ sơ của đá về một mẫu hóa thạch biển hơn là một hồ sơ nước ngọt.

B. brasieri được cho là một manh mối quan trọng cho thấy các hệ sinh thái hồ cổ đại có thể cũng quan trọng như đại dương đối với sự tiến hóa ban đầu của sự sống. Các đại dương cung cấp cho các sinh vật một môi trường tương đối ổn định, trong khi các hệ sinh thái nước ngọt dễ bị thay đổi nghiêm trọng về nhiệt độ và độ kiềm trong đó. Những thay đổi như vậy thực tế có thể thúc đẩy sự tiến hóa ở các hồ nước ngọt khi sự sống phức tạp hơn trên Trái đất ở giai đoạn sơ khai.