Động vật xuất hiện đầu tiên trên Trái Đất

Bọt biển có mặt trên Trái Đất sớm hơn 100 triệu năm so với các loài động vật ngày nay.

Trong phân tích mới nhất về di truyền, các nhà nghiên cứu của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) tìm thấy phân tử bọt biển trong những khối đá 640 triệu năm tuổi. Chúng có niên đại lâu hơn nhiều so với kỷ Cambri, giai đoạn hầu hết các nhóm động vật xuất hiện (540 triệu năm trước). Điều này chỉ ra bọt biển có thể chính là động vật đầu tiên sinh sống trên Trái Đất.

"Chúng tôi thu thập các bằng chứng cổ sinh vật học và di truyền học để chứng minh hóa thạch phân tử của bọt biển là một trong những dấu vết cổ xưa nhất về sự sống của động vật", David Gold, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Trái đất, Khí quyển và Khoa học hành tinh của MIT (EAPS) cho biết.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ hôm 22/2.

Các nhà cổ sinh học đã khai quật được một lượng lớn hóa thạch từ thời kỳ cách đây 540 triệu năm. Dựa trên dữ liệu về hóa thạch, một số nhà khoa học cho rằng các nhóm động vật đương thời từng trải qua sự bùng nổ về số lượng trên Trái Đất. Chúng biến đổi nhanh chóng từ sinh vật đơn bào đến động vật đa bào phức tạp trong giai đoạn địa chất tương đối ngắn.

Bọt biển có thể đã xuất hiện trên Trái Đất từ 640 triệu năm trước, sớm hơn nhiều so với bất kỳ loài động vật nào khác. (Ảnh: Youtube).

Tuy nhiên, các hóa thạch được biết đến trước giai đoạn bùng nổ ở kỷ Cambri có nhiều mặt khác thường, làm cho việc xác định động vật đầu tiên trong dòng tiến hóa trở nên khó khăn. Phòng thí nghiệm Summons hướng đến tìm câu trả lời trong những mẫu hóa thạch phân tử, dấu vết của phân tử động vật còn lưu lại trên các phiến đá cổ đại.

"Chúng tôi cho rằng động vật phải xuất hiện từ rất lâu trước kỷ Cambri, bởi vì nhiều loài động vật cùng xuất hiện ở thời kỳ này, nhưng bằng chứng hóa thạch của động vật trước đó lại gây tranh cãi", Gold nói. "Nnghiên cứu dấu vết sinh hóa và phân tử còn sót lại có thể giúp giải quyết cuộc tranh luận".

Cụ thể, Gold và đồng nghiệp tập trung vào phân tử 24-isopropylcholestane, viết tắt là phân tử 24-ipc. Đây là phân tử lipid, hoặc sterol, một dạng biến đổi của cholesterol. Nhóm nghiên cứu của Gold xác định các gene chịu trách nhiệm mã hóa 24-ipc, sau đó tìm kiếm những sinh vật mang gene này, và cuối cùng theo dõi sự tiến hóa của gene này ở sinh vật.

Nhóm nghiên cứu quan sát bộ gene của khoảng 30 sinh vật khác nhau, bao gồm thực vật, nấm, tảo, và bọt biển, để xác định từng sterol mà mỗi loài sinh vật sản xuất và xác định các gene liên quan.

Bằng cách so sánh bộ gene, họ xác định được gene duy nhất tên sterol methyltransferase (SMT) chịu trách nhiệm sản xuất một số loại sterol. Các nhà nghiên cứu phát hiện bọt biển và tảo có thêm một bản sao SMT khi so sánh với những loài gần gũi.

Các nhà nghiên cứu so sánh những bản sao này để tìm hiểu mối liên hệ và thời điểm bản sao đầu tiên xuất hiện. Sau đó, họ lập bản đồ các mối quan hệ trên cây tiến hóa và sử dụng bằng chứng hóa thạch để xác định thời điểm nhân bản của gene SMT.

Nhóm của Gold nhận thấy bọt biển hình thành các bản sao của gene SMT sớm hơn nhiều so với tảo. Điều này xảy ra vào khoảng 640 triệu năm trước, cùng thời điểm dấu vết của 24-ipc được tìm thấy trong các mẫu đá. Kết quả nghiên cứu là bằng chứng quan trọng chỉ ra bọt biển xuất hiện trên Trái Đất từ 640 triệu năm trước, sớm hơn nhiều so với bất kỳ loài động vật nào khác.