Trong số các loài động vật trên hành tinh chúng ta,
có một nhóm đặc biệt chiếm ưu thế
Nó sản sinh ra những sinh vật lớn nhất..
Cá voi xanh !
... nhanh nhất,
và thông minh nhất
từng tồn tại.
Chúng được gọi là động vật xương sống
tất cả đều có chung một đặc tính quan trọng
Một bộ xương sống
Giờ, tôi muốn hành trình ngược thời gian để khám phá nguồn gốc tổ tiên của chúng.
Xác minh những bước tiến quan trọng dẫn tới thành công kỳ diệu của chúng.
Những ưu thế có thể lý giải
vì sao chúng ta giành được những đặc tính nổi bật
của chính cơ thể xương sống của chúng ta.
Bộ hàm để nhai, lá phổi để hô hấp đôi tai để nghe.
Bởi vì câu chuyện về sự tăng trưởng của động vật
cũng là câu chuyện về cách bạn và tôi có được như chúng ta bây giờ.
Tôi sẽ tìm kiếm bằng chứng từ một loạt những khám phá hóa thạch kỳ diệu
ở khắp nơi trên hành tinh và bên trong những động vật sống
Vậy đấy.
Với những phân tích khoa học mới nhất,
chúng ta có thể phục hồi tổ tiên xa xưa của chúng ta.
Và tìm hiểu vì sao hơn 500 triệu năm
chúng đã phát triển những đặc tính cơ thể cần thiết để làm chủ biển cả..
.. thống lĩnh mặt đất, và tung mình vào không trung.
Đó là câu chuyện về sự tăng trưởng động vật.
SỰ TRỖI DẬY CỦA ĐỘNG VẬT THÀNH TỰU CỦA ĐỘNG VẬT XƯƠNG SỐNG Biên dịch: Anabas
Lịch sử sự sống trên Trái đất
về căn bản được tìm hiểu khá đầy đủ qua rất nhiều năm,
nhưng vẫn tồn tại một số khoảng trống khó hiểu,
đặc biệt là lịch sử động vật có xương sống
Chẳng hạn như những dấu hiệu đầu tiên của động vật xương sống xuất hiện khi nào?
Và liệu có phải khủng long đã phát triển lông
rồi biến thành loài chim hay không?
Vâng, trong những thập kỷ gần đây,
đã có lời giải cho những câu hỏi đặc biệt đó,
Ngay tại Trung Quốc này, và tôi tới đây để chứng kiến điều đó.
Trung Quốc là vùng đất hứa mới mẻ với những khám phá hóa thạch.
Những quá trình khai quật ở đây hé lộ mối liên kết với câu chuyện
về động vật xương sống mà tới nay vẫn còn bí ẩn với chúng ta.
Phần I: TỪ BIỂN CẢ TỚI BẦU TRỜI.
Từ lâu tôi muốn được tận mắt chứng kiến bằng chứng sửng sốt này
Tôi sẽ tới vùng phương bắc lạnh giá thủ đô Bắc Kinh
của quốc gia này.
Nhưng để tìm kiếm bước khởi đầu trong hành trình của chúng ta
tôi hướng tới tỉnh Vân Nam, miền nam Trung Quốc.
Đây là nơi có một khám phá kỳ lạ có thể giúp chúng ta
có những bằng chứng mới về những động vật xương sống khởi thủy
Việc khai quật ở đây để lộ một vỉa đá giá trị
được gọi là tầng hóa thạch Chiết Giang
Đặc biệt, chúng chứa dấu tích của những sinh vật từng bơi lội
trong những vùng biển cổ đại 525 triệu năm trước.
Nhà Cổ sinh học Hou Xianguang là người đầu tiên phát hiện
những đặc tính độc đáo của những lớp địa tầng này
một sự bảo quản hoàn hảo tới mức kinh ngạc
Đó là phần miệng phải không?
Đúng vậy. Thật tuyệt vời.
Có thể thấy rõ vân của nó.
những cơ thể hoàn hảo như vậy rất hiếm.
Khi một sinh vật chết dưới biển,
thông thường vi khuẩn sẽ nhanh chóng phân hủy các mô mềm
nên thứ chúng ta có thể tìm được sau đó chỉ là những phần cứng như xương hoặc vỏ.
Tại sao điều đó không xảy ra ở vùng đất đặc biệt
của vùng biển kỳ lạ này vẫn còn là điều bí ẩn.
Có thể có điều gì đó dẫn tới tình trạng thiếu oxy,
nhưng dù là nguyên nhân gì, nó đã cho chúng ta một cái nhìn độc đáo
vào một trong những chương thú vị nhất
của toàn bộ lịch sử sự sống.
Tầng hóa thạch này tới nay đã cung cấp hơn 200 loài khác nhau.
Đó là một thời kỳ được gọi là kỷ Cambri.
Mặt đất khô cằn và rất ít sự sống
nhưng dưới nước sự sống nở rộ dưới nhiều hình thức.
Những nhóm động vật chính được thấy ngày nay từng xuất hiện trên hành tinh
từ rất sớm.
Chúng hình thành cơ thể từ những mô mềm.
Một số bảo vệ và nâng đỡ cơ thể bằng lớp vỏ cứng bên ngoài.
Nhưng không loài nào có cấu trúc dạng xương sống.
Đó là những vật không xương sống. (invertebrates)
Sau đó giáo sư Hou và nhóm của ông phát hiện một ngoại lệ đặc biệt.
Ồ, đúng vậy, đúng vậy.
Một hóa thạch được gọi là Myllokunmingia
Nhưng để quan sát chi tiết nó
bạn phải nhìn qua kính hiển vi
Những đặc tính của nó tiết lộ bằng chứng về một dạng nâng đỡ cơ thể mới,
không phải bên ngoài mà ở bên trong cơ thể.
Đây là một trong số khoảng 30 mẫu vật từng được tìm thấy
của sinh vật nhỏ bé này.
Dưới kính hiển vi nó cho thấy một số chi tiết bất thường.
Những dấu vết này là do mũi đục đá tạo ra
Đây chính là con vật. Đây là phần đầu, phía trên là lưng của nó
Và gần như tất cả chúng đều có hai đốm đen nhỏ
ở phía trước, đốm mắt
Nhìn xuôi xuống,
có một số vết sọc này
những thanh nhỏ có lẽ là những rãnh mang,
những cấu trúc nhỏ chứa những mạch máu
cho phép con vật lọc oxy
khi nước chảy qua và hô hấp
Phía sau chúng, thấp xuống phía dưới có một dãy những vân cơ này..
.. chúng dường như được gắn vào một thanh sụn
đâu đó giữa chỗ này
Nó được gọi là dây sống (notochord)
tiền thân của xương sống
Myllokunmingia là sinh vật cổ nhất từng biết
thực sự có thể gọi là động vật xương sống.
Và có vẻ khá rõ là nó dùng thanh đỡ khỏe bên trong
để di chuyển theo cách hoàn toàn mới
Khi các cơ phối hợp chúng uốn cong thanh đỡ qua lại hai bên
Cử động này tác động vào vùng nước tạo ra lực đẩy.
Đây là một phương thức di chuyển đột phá mới mẻ.
Nó cho phép Myllokunmingia rong ruổi đi xa, rộng hơn và thoát khỏi
những kẻ săn mồi không xương sống nguy hiểm luôn rình rập dưới biển.
Động vật xương sống trở nên đa dạng sau hàng triệu năm
tạo ra những vô số sinh vật xương sống kỳ diệu được thấy ngày nay
trong mọi môi trường sống khắp hành tinh.
Loài cá thống trị những vùng biển, hồ và sông.
Loài lưỡng cư sống cả dưới nước lẫn trên cạn.
Loài bò sát có thể tồn tại ở những nơi khô cằn nhất Trái đất.
Loài chim cai trị bầu trời..
.. và loài có vú có cấu trúc cơ thể cách nhiệt
nhằm thích ứng với mọi kiểu khí hậu.
Loài người đã dùng trí thông minh vượt trội thống trị hành tinh.
Hành trình đáng kinh ngạc này
được hình thành từ một loạt những bước tiến hóa quan trọng
từng giúp tổ tiên xa xưa của chúng ta khai thác môi trường sống của họ
và vượt qua những thách thức khổng lồ.
Những điểm tiến bộ đầu tiên là sự phát triển
quá trình nâng đỡ bên trong - dây sống
Trở lại ở châu Âu bạn có thể tìm thấy một sinh vật đại diện
cho bước tiến quan trọng tiếp theo trong câu chuyện chúng ta.
Nó sống lặng lẽ và ít bị để ý trong các dòng sông tại Anh.
Nó làm sáng tỏ những thách thức mà động vật xương sống khởi thủy phải đối mặt.
Ah đây rồi!
Đây là một con cá mút đá (lamprey)
Thoạt nhìn nó là một loại cá, nhưng không phải vậy.
Nó thuộc loài cổ xưa hơn rất rất nhiều.
Nó không có vây và thậm chí chẳng có đuôi.
không có gì khác hơn là một phiến phẳng.
Điều đặc biệt nhất về nó
là nó không thực sự có miệng theo đúng nghĩa.
Miệng nó chỉ là một lỗ đơn giản
với một chút lông cứng.
Nó ăn bằng cách hút nước qua miệng
lọc lại các mẩu thức ăn nhỏ.
Như vậy, sinh vật nhỏ bé này đưa chúng ta ngược dòng thời gian
vào thời những động vật có xương sống khởi thủy xuất hiện trên Trái đất.
Nó thực sự là một hóa thạch sống.
Những động vật xương sống đầu tiên dường như có cùng một dạng miệng
và gần như chắc chắn chỉ hạn chế
tới một vài dạng thức ăn đơn giản.
Theo thời gian, chúng phát triển thành những hình dạng và kích cỡ khác nhau
nhiều loài trong số chúng lớn hơn cả Myllokunmingia,
nhưng tất cả đều có miệng rất đơn giản,
một lỗ hổng phía trước cơ thể như loài cá mút đá ngày nay.
Những động vật xương sống tiền sử nếu muốn thực sự tận dụng lợi thế
của nhiều loại thức ăn sẵn có trong những vùng biển cổ đại,
chúng phải phát triển phức tạp hơn nhiều
và phải hình thành cơ chế ăn tốt hơn.
Các nhà khoa học trên bờ biển phía đông Hoa Kỳ đang tìm kiếm bằng chứng
về sự tiến hóa tiên phong này không phải từ hóa thạch, mà từ những sinh vật sống.
Vùng Maine, New England.
Những nhà sinh vật biển thuộc Đại học New England
đang nghiên cứu một nhóm cá rất cổ.
Chúng hình thành bộ xương với loại vật liệu cứng tương tự
như được hình thành từ những thanh sụn của động vật xương sống khởi thủy - xương sụn
Chúng là cá mập, cá đuối và cá đuối gai độc (shark, skate, ray)
Nhóm này xuất hiện trong số những động vật xương sống
hơn 420 triệu năm trước.
Nghĩa là chúng ta có thể dùng chúng
để xem xét sự phát triển trước khi chia tách thành một bộ phận đặc biệt
làm thay đổi tiến trình lịch sử tiến hóa.
Bộ hàm.
Nếu lần ngược cây tiến hóa
bạn sẽ thấy hàm thực sự là một đặc tính quan trọng cần có
và là một trong những đặc tính khiến cá đuối
và cá mập trở thành kẻ săn mồi hàng đầu trong môi trường của chúng.
Một hàm răng ăn khớp với hộp sọ tạo khả năng mới khi đớp thức ăn
sau đó xé hoặc vặn đứt thành từng miếng có thể ăn được
Nhưng do đâu mà những công cụ tuyệt vời này xuất hiện?
Các nhà khoa đã tìm ra một lời giải
bằng cách nghiên cứu sự phát triển giai đoạn phôi thai của động vật xương sống.
Cá đuối đẻ trứng đã thụ tinh xuống đáy biển
bên trong một khay da được gọi là "ví của nàng tiên".
Các nhà khoa học có thể mở khay da và quan sát khi chúng phát triển
và tăng trưởng nhờ rất nhiều lòng đỏ trứng.
Phôi cá đuối có cấu trúc đơn giản
giống như của mọi động vật xương sống
nó hoạt động như là cơ sở của bộ hàm sơ khai.
Thứ chúng ta thấy là những nếp nhăn..
.. và điều thú vị về nó,
là con cá đuối này..
đã phát triển khoảng bốn tháng.
Nếu nhìn kỹ phôi một động vật xương sống khác
chúng ta có thể thấy nó rất giống nhau.
Chúng ta có đầu, như bạn có thể thấy nó kéo dài xuống cuối cơ thể.
Bạn cũng thấy những nếp nhăn.
Đây chính là phôi người.
Nó liên tưởng rằng phôi của những động vật xương sống khởi thủy
gần giống như thế này và mỗi nếp nhăn sẽ phát triển thành một mang
Trong phôi cá đuối những nếp nhăn ở xa đầu nhất
vẫn duy trì mục đích chính và hình thành nên những vòm mang cứng.
Nhưng những nếp nhăn gần đầu nhất biến đổi để tạo thành
một hàm trên và hàm dưới.
Trong phôi người, những nếp nhăn thấp hơn phát triển thành cấu trúc
bao gồm thanh quản và cổ họng.
Nhưng nếp nhăn trên cùng một lần nữa
lại tạo nên bộ hàm.
Sự phát triển của hàm giúp cải thiện khả năng thu thập thức ăn
những loài thiếu điều đó đều tuyệt chủng,
ngoại trừ một vài ngoại lệ như cá mút đá.
Nhưng để lấy được thức ăn trước tiên phải tìm được nó
điều đó dẫn đến việc cải thiện chức năng bơi lội.
Tại Bắc Kinh, thủ đô Trung Quốc,
Tôi được đặc cách tiếp cận
tới một liên kết còn thiếu vừa mới được khám phá
Hóa thạch nhỏ bé đang nắm giữ những manh mối này chỉ là một phần và rất khó nhận diện
Nhưng nó là ví dụ cổ xưa nhất được thấy ở một sinh vật
có hai cặp vây.
Nó có tên là Parayunnanolepis
nó khoảng 410 triệu năm tuổi.
Phần phía trước của nó giống như nhiều loài cá khác vào thời đó
được phủ những phiến cứng
nhằm bảo vệ tránh khỏi những kẻ săn mồi
Phía dưới, bạn có thể thấy nó có một cái miệng
và mặc dù còn thiếu hàm dưới,
Qua những dấu hiệu hàm trên bạn có thể nói nó từng ở đó
Nhưng điều quan trọng nhất là vây của nó
Chỉ còn lại gốc vây.
Nó có hai vây ở phía trước -
cặp vây ngực.
Chúng có hình dạng khá giống cánh máy bay
và cũng có tác dụng tương tự
là tạo lực nâng dưới nước
Vây trước từng được thấy ở loài cá cổ hơn.
Nhưng điều thú vị là nó là ví dụ cổ nhất
có một cặp vây nữa ở phía sau -
cặp vây bụng.
Cặp vậy nhỏ thứ hai tạo sự ổn định tốt hơn,
giúp cá duy trì quá trình di chuyển lâu trong nước
Hệ thống này rất hiệu quả
khiến cá mập là kẻ bơi lội khéo léo ngày nay.
Như vậy, những động vật xương sống đã có hàm và bốn vây.
Để xem bằng chứng về quá trình phát triển quan trọng tiếp theo
Tôi tới hồ Fuxian, miền nam Trung Quốc
Vùng nước này là nơi cư trú của những hậu duệ của một nhóm
từng phát triển thành một loài mới được nâng đỡ bên trong,
một sự trợ giúp có ý nghĩa lớn lao với sự sống về sau
Ở đây có rất nhiều loài cá
như con này.
Nó là một con cá trắm
nó rất khác với cá mập
mà chúng ta từng xem xét,
bởi vì thay vì bộ xương sụn
cá trắm và những loài tương tự có bộ xương rất chắc chắn
nhờ chất calcium phosphate
Chúng là xương và phần lớn các loài cá hiện nay đều có bộ xương cứng.
Xương chứa thành phần chính có trong sụn
kèm theo sợi protein dài được gọi là chất tạo keo collagen.
Tinh thể canxi phosphate cứng làm tăng độ cứng vững.
Nhưng chất collagen vẫn có đôi chút linh hoạt
giúp xương chịu được áp lực.
Những loài cá xương có bộ xương chịu được áp lực mạnh hơn
dẫn đến khả năng tăng tốc và độ linh hoạt.
Chúng có thêm vây dạng nan quạt linh động
dưới vô số các hình dạng khác nhau.
Từ nguồn gốc đơn giản ban đầu hơn 500 triệu năm trước
những con cá mập và cá xương
trở nên phổ biến và chiếm ưu thế
tại mọi dạng môi trường nước trên Trái Đất.
Ngày này có hơn 35.000 loài.
Xương trong chắc khỏe trợ giúp cơ thể là bước tiến hóa dưới nước
nhưng nó chứng tỏ tính hiệu quả đặc biệt nhất
trong một môi trường hoàn toàn mới
Trong suốt tiến trình lịch sử Trái đất cho tới lúc đó,
mặt đất vẫn trống trải và cằn cỗi.
Nhưng khoảng 450 triệu năm trước những thực vật đầu tiên và tiếp đó là loài giun
rồi đến tổ tiên các loài côn trùng bắt đầu lên cạn.
Nơi này trở thành mảnh đất mỡ cho bất kỳ loài động vật xương sống nào có thể ăn chúng
Tất cả đã sẵn sàng cho một bước nhảy vọt
kinh ngạc nhất trong lịch sử tiến hóa.
Động vật xương sống di chuyển lên cạn
Nhưng để đạt được kỳ tích đặc biệt này chúng phải thực hiện
một quá trình biến đổi lớn lao.
Để di chuyển trên cạn khi không còn sức nâng của nước
những con cá này phải tìm ra cách nâng đỡ cơ thể
trên mặt đất.
Chúng cần chân tay.
Các nhà khoa học mới đây đã tìm thấy bằng chứng cổ nhất
về thời điểm đặc biệt đó tại Đông Âu.
Tại vùng Zachelmie, Ba Lan
Nơi này từng là một mỏ đá xây dựng,
ngày nay nó là địa điểm hóa thạch cực kỳ quan trọng.
Nhà cổ sinh học Per Ahlberg và nhóm của anh không tìm kiếm những cơ thể,
họ đang tìm kiếm dấu vết do những cơ thể sinh vật để lại.
393 triệu năm trước đây
nơi này là đáy bùn mềm
của một đầm lầy nhiệt đới
Bạn vẫn có thể thấy các vết bùn nứt nẻ
vào thời kỳ đầm lầy khô cằn và bùn bong tróc lên.
Qua hàng triệu năm bùn cứng hóa thành những lớp đá,
sau đó nó bị nghiêng do sự vận động của vỏ Trái Đất
Bằng cách xem xét cẩn thận các lớp Per và nhóm của anh
có thể khám phá ra một loạt những dấu vết hấp dẫn
Có ba vùng lõm lớn trong đá.
Một ở đây, một ở đây và một phía dưới chân tôi.
Đó không phải là những hốc xói mòn
nó không giống đá bị bào mòn từng có thứ gì đó
ép vào bề mặt bùn lúc còn mềm
Bạn có thể thấy phần bề mặt bên trong này
nhưng sự là bạn đang thấy một viền hơi nhô lên
xung quanh rìa nơi bùn bị đẩy đi.
Như vậy, một con vật lớn, nặng, có lẽ là một động vật xương sống nào đó
đã ấn một phần cơ thể vào bùn ở đây
một, hai, ba lần nối tiếp.
Những dấu hiệu cho thấy một sinh vật
nâng và đẩy chính cơ thể nó quanh vùng nước nông
Nhưng Per và nhóm của anh đã phát hiện một bộ dấu hiệu chi tiết hơn
cho thấy một con vật đang vận động rõ nét hơn
Đây là một trong những mẫu vật quan trọng nhất ở nơi này
và lý do là vết tích của những dấu vết này
Có thể dễ dàng nhận thấy chúng đi theo cặp
cặp nọ trước cặp kia, sắp xếp theo dạng đường chéo này.
Để tạo được điều này
bạn phải có chân ở từng bên
có thể vươn về phía trước và cả phía sau thay vì buông thõng
trong khi uốn cơ thể từ bên này sang bên kia.
Chỉ khi đó, mới có thể tạo ra dạng dấu vết này.
Một vệt cá trườn không thể giống như thế này
Một phiến đá kỳ lạ khác thậm chí đã lưu giữ dấu ấn
về thứ mà Per tin là do một bước chân hoàn thiện tạo nên
với những ngón chân hoàn chỉnh.
Vậy làm thế nào động vật xương sống có sự biến đổi đáng kinh ngạc
từ loài cá bơi thành động vật bốn chân đi bộ trên cạn?
Để tìm kiếm manh mối, Tôi tới London
tới Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên nơi tập trung
những bộ sưu tập mẫu thực, động vật lớn nhất thế giới.
Tôi tới đây để xem dấu tích một sinh vật cổ đại,
được cho là một mắt xích còn thiếu có thể giải đáp câu hỏi đó.
Đây là một dạng cá xương gọi là Cá vây tay
Bộ xương hóa thạch tìm thấy thậm chí còn cổ hơn
so với ở Ba Lan
Vây của nó có một tính năng đặc biệt không có ở các loại cá khác
Gốc vây tròn nhiều thịt
trông khá kỳ lạ như khởi đầu của một chi
Vì vậy, các nhà khoa học tin rằng nó có thể
là tổ tiên của những động vật xương sống trên cạn.
Và tiếp đến là một tin giật gân.
Một con cá vây tay còn sống được bắt vùng nước sâu thuộc Ấn Độ Dương
và bảo tàng đã thu thập được một vài mẫu trong số đó.
Đây là cơ thể một con cá vây tay nhỏ.
Cá vây tay cái giữ trứng bên trong cơ thể
cho đến khi trứng phát triển đầy đủ.
Đây là bao lòng đỏ trứng
và đây là vây của nó
bạn có thể thấy gốc thịt ở đây rồi đến tia vây của nó.
Câu hỏi là, liệu nó có đủ khỏe để một con cá như vậy
có thể nâng chính nó lên khỏi mặt nước và tiến lên cạn?
Đây là một con cá vây tay còn sống
được ghi hình rất sâu dưới biển.
Phần vây thịt và cơ bắp của nó
chắc chắn giúp nó
cơ động cơ thể dài 1,5 m.
Thậm chí còn có những gợi ý về một mẫu hình đi bộ,
những phân tích chi tiết cho thấy vây của chúng
vẫn cần một chặng đường dài để trở thành chi.
Cá vây tay cổ đại đánh dấu một giai đoạn khởi đầu quan trọng trong quá trình chuyển đổi
nhưng một số đặc tính không thực sự phù hợp với
tổ tiên của động vật có xương sống trên cạn.
Mọi động vật xương sống trên cạn đều có chi mà về cơ bản
có cấu trúc xương giống nhau.
Có một xương ở trên cùng,
tiếp đến đó có hai xương
và một nhóm xương phù hợp với ngón chân, tay.
Cá vây tay không có cấu trúc như vậy.
Thế rồi gần đây có thêm một khám phá hóa thạch mới.
Đảo Ellesmere nằm trong vùng nước băng giá
giữa bắc Canada và Greenland.
Một nhóm các nhà cổ sinh học Mỹ người đã ghi lại cảnh này
tin rằng những núi đá ở đây là là một dạng môi trường thích hợp
cho động vật xương sống di chuyển lên cạn.
Chúng ta biết rằng về một dãy những núi đá
sẽ hình thành hệ thống suối cổ đại.
Giả thuyết của chúng tôi là nó từng ở trong những dạng môi trường đó,
nơi mà tay chân tích hợp hơn vây.
Sự xuất hiện của thực vật cạn đã kích hoạt một sự đột biến trong đời sống
bên trong và xung quanh vùng đầm lầy nước ngọt
và điều đó tạo ra những vận hội mới cho các loài cá sống ở đây.
Một trong những thứ phát triển vào thời điểm đó
là những kẻ săn mồi trong vùng nước nông
đó là những loài cá săn những loài cá còn sống khác
trong vùng nước nông, đầm lầy những hệ sinh thái màu mỡ
vừa mới bắt đầu xuất hiện trên Trái đất tại thời điểm đó.
Ted Daeschler và đồng nghiệp tin rằng những bộ vây giống chân tay
có thể giúp một số loài cá săn mồi trong dạng môi trường này.
Và rồi trên những sườn dốc của một thung lũng cằn cỗi,
họ có một khám phá kỳ lạ.
Đây là hóa thạch khiến chúng tôi thực sự vui mừng
Đúng là trong mơ cũng không thể tìm thấy
một thứ được bảo quản tốt như vậy.
Đây là phần phía trước
khoảng 2/3 hay một nửa của cơ thể,
như bạn có thể thấy
một hộp sọ rất hoàn chỉnh,
và một phần lớn cơ thể,
kể cả phần vây cá.
Nhóm nghiên cứu tìm thấy những đặc tính phù hợp với mô tả
của một kẻ săn mồi nước nông
Mắt nằm phía trên một cái đầu dẹt..
.. và những dãy răng sắc nhọn
Họ đặt nó một cái tên địa phương của người Inuit-
Tiktaalik
Giờ chúng ta có thể xác định từ bộ xương về cách Tiktaalik
di chuyển trong những đầm lầy và vùng nước nông.
Trong vùng nước sâu nó phải bơi giống như mọi loài cá khác.
Nhưng kiểm tra kỹ bộ xương cho thấy nó cũng có thể
di chuyển cơ thể theo cách khác hẳn
Một trong những điều rất kỳ diệu
ở Tiktaalik mà chúng tôi nhận thấy
là sự tiến hóa phần cổ.
Không phải là một kết nối cứng nhắc với hộp sọ
và phần còn lại của cơ thể.
Tiktaalik là động vật xương sống đầu tiên
chúng ta thấy cổ cử động tự do. Và khi cho rằng như vậy,
mọi động vật có chi ngay cả chúng ta sẽ không thể
di chuyển đầu độc lập với vai nếu không có
những cải tiến tương tự như Tiktaalik.
Một cái cổ linh hoạt cho phép Tiktaalik hướng hàm răng tới nơi có con mồi
ở nơi không gian quá chật hẹp để cơ động toàn bộ cơ thể.
Nhưng chính vây mới cung cấp cho nhóm
những bằng chứng thú vị nhất.
Đằng sau các tia gai có gốc thùy
giống như ở cá vây tay.
Nhưng xương Tiktaalik cho thấy một mô hình rất gần
với cấu trúc cơ bản của chân tay
Chúng tôi thu được rất nhiều thông tin
về vây của Tiktaalik
từ mẫu vật này.
Đây là một khuôn đúc của tất cả các các loại xương khác nhau
được thấy trong liên kết, bao gồm hệ xương vòng ngực này.
Nhưng là bộ xương vây hoàn chỉnh
của vây trước nên..
nếu tôi là một con cá vây thùy, đây là vây trước giờ tôi gọi nó là chi,
đó là vây trước của Tiktaalik
Chúng ta thấy một khớp vai
Rất quan trọng khi có một khớp vai
có thể xoay xở ít nhiều theo chiều ngang,
và một chút xuống dưới ở Tiktaalik.
Rất khác với một sinh vật chỉ dùng vây để bơi
và vẫy dọc, cái vây này dường như được dùng định hướng phía dưới cơ thể.
Nên đây là xương cánh tay.
Tất cả chúng ta đều có một xương cánh tay, đó là phần xương đầu tiên của chi trước.
Chúng ta có một xương trụ và xương quay
Nên bạn, tôi hay mọi các động vật có chi
đều có xương trụ và xương quay
Chúng ta có một số xương cổ tay
và sau đó chúng ta thực sự có một thứ gì đó
giống như cổ tay
có thể cùng uốn cong cho phép cái vây này
áp xuống tiếp xúc
trên một bề mặt với một vùng diện tích.
Do đó khi đã thấy tất cả những đặc tính này
chúng ta thấy một cấu trúc rất giống chân tay chúng ta
Như vậy, đây là một con cá dùng vây theo cách rất giống chi.
Cái vây nặng nề của Tiktaalik vẫn giúp nó bơi.
Nhưng nếu vào vùng nước nông
xương và khớp sẽ giúp
nâng bổng chính nó lên
Nhưng chi mới này không chỉ tạo khả năng di động trong nước.
Nó đã trở thành động lực tiềm tàng cho một trong những sự kiện kỳ diệu nhất
trong lịch sử tiến hóa..
.. sự xuất hiện của những động vật xương sống đầu tiên trên cạn.
Theo thời gian, những sinh vật đã tiến hóa
dành phần lớn thời gian trên cạn.
Chúng hình thành một nhóm mới gọi là động vật lưỡng cư (amphibians).
Và để tồn tại trên cạn chúng phải giải quyết một thách thức mới
Chúng phải có khả năng hấp thụ oxy
không phải từ nước như tổ tiên cá của chúng mà từ không khí.
Cá dùng mang hấp thụ oxy vào cơ thể.
Trong không khí, mang nhanh chóng bị khô và ngừng làm việc
Trung Quốc là nơi cư trú của một sinh vật kỳ diệu và rất hiếm
có thể cho chúng ta thấy cách tổ tiên loài lưỡng cư giải quyết vấn đề này.
Loài lưỡng cư lớn nhất còn sống tới ngày này là sinh vật này -
kỳ nhông khổng lồ Trung Quốc. (Chinese giant salamander)
Nó hô hấp một phần qua da nhờ những cái diềm dài nay,
và hấp thụ oxy từ nước..
.. nhưng nó cũng hô hấp trong không khí
Nó sẽ nhô lên, đó là lúc nó hợp một ngụm không khí
và thở ra một vài bong bóng..
.. rồi lại chìm xuống một lần nữa
Hàm của nó hoạt động như cái máy bơm ép không khí xuống bụng.
Ở đó oxy được hấp thụ vào máu
nhờ hai túi phồng có những vách thẩm thấu - phổi.
Do nằm bên trong cơ thể, nên chúng không bị khô.
Phổi của nó chỉ là những túi đơn giản
phía sau cổ họng.
Nhưng dù vậy chúng là những động vật có phổi đầu tiên
Tiền thân của cơ quan hô hấp mà tất cả chúng ta
những động vật xương sống trên cạn đều có.
Từ nguồn gốc của chúng
khoảng 365 triệu năm trước đây
động vật lưỡng cư tồn tại dưới nhiều hình dạng khác nhau
Có hơn 7.000 loài hiện đang sống trong nhiều môi trường sống
trên cạn và dưới nước
Chúng bao gồm các loài kỳ nhông.. (salamander)
.. ếch (frog)..
.. và sa giông (newt).
Nhưng có hai vấn đề buộc động vật lưỡng cư phải xuống nước.
Trước tiên - làn da chúng vốn ẩm và nếu bị khô chúng sẽ chết.
Và thứ hai là - trứng của chúng như khối trứng ếch này
phải được bao trong lớp màng nhầy.
Chúng phải ở dưới nước hoặc ít nhất
phải trong điều kiện ẩm ướt.
Và chừng nào động vật xương sống chưa giải quyết được cả hai vấn đề đó,
chúng sẽ không thể định cư trên cạn.
Sau đó một nhóm những kẻ tiên phong xuất hiện
với một tính năng kỳ diệu mới trong cơ thể chúng.
Chúng ta có thể tìm thấy bằng chứng cho bước tiến tiếp theo này
bằng cách quan sát động vật trên cạn ngày nay.
Sinh vật nhỏ bé này là một con thằn lằn (lizard).
Họ gọi nó là rồng cây.
Cơ thể nó có hình dạng rất giống loài lưỡng cư.
Cơ thể dài có xương sống và hai cặp chân.
Nhưng nó có một sự khác biệt quan trọng
giữa con vật này với loài lưỡng cư.
Da của nó không ẩm mà khô ráo.
Chúng ta có thể thấy những thay đổi đó bằng cách đặt hai loại da
dưới kính hiển vi
Da của loài lưỡng cư
trơn nhẫy với những tế bào sống
có thể thấy ngay trên bề mặt.
Da thằn lằn dai hơn nhiều
vì nó chứa phần lớn chất keratin -
một loại protein tương tự móng tay chúng ta.
Những tế bào chứa đầy keratin rất khô và dầy tạo thành vảy.
Đó là một lớp rào cản, ngăn nước ngấm vào bên trong cơ thể.
Loài người được thừa hưởng lớp rào cản keratin trên da của chúng ta
cho phép duy trì tới 70% lượng nước trong cơ thể.
Động vật với dạng cơ thể như vậy là một thành công rất lớn.
Chúng tiến hóa thành vô số những sinh vật lớn, bé đủ loại.
Chúng ta gọi chúng là loài bò sát.
Nhưng loài bò sát này vẫn phải vượt qua một thử thách thứ hai -
làm các nào để đẻ trứng trên cạn.
Tôi tới Lufeng, miền nam Trung Quốc để chứng kiến bằng chứng
được các nhà khoa học địa phương thu thập bằng những giải pháp khéo léo.
Cảm ơn nhiều.
Những quả trứng này do một loài bò sát đẻ ra
và như bạn có thể hình dung
nó khá lớn.
Những quả trứng bò sát ban đầu gần như chắc chắn từng có một lớp da bọc,
khá giống trứng rùa ngày nay.
Nhưng những quả trứng này rất khác, chúng có lớp vỏ cứng - vỏ trứng.
Và bạn có thể thấy ở nơi do trọng lượng
của cát mà cuối cùng
đã che phủ và biến chúng thành đá
ép xuống chúng, nghiền vỡ vỏ,
nhưng các mảnh vỏ vỡ vẫn còn nguyên.
Từ việc xem xét trứng bò sát hiện đại
chúng ta biết rằng lớp vỏ này phải được làm từ canxi cacbonat cứng
và nó phải có một lớp màng đỡ bên trong.
Phối hợp cùng nhau, chúng khiến trứng không thấm nước.
Nhĩa là sinh vật đẻ ra chúng không cần
xuống nước như loài lưỡng cư phải làm.
Thay vào đó, chúng có thể tới những nơi khô hạn nhất
để sinh sản, làm tổ và đẻ trứng.
Và mọi vùng đất khô cạn đều dành cho chúng.
Loài lưỡng cư từng tiên phong di chuyển lên cạn.
Giờ đây con cháu của chúng, các loài bò sát
đã có thể tự xoay sở
trong những vùng khô hạn nhất.
Hơn 9.500 loài hiện đang sống trên hành tinh chúng ta
Những các chi từng giúp động vật xương sống lấn cạn
bắt đầu nảy sinh những rắc rối
khi nó đem lại khả năng đi bộ hiệu quả trên cạn.
Bởi vì chúng di chuyển sang ngang,
phải tốn nhiều sức nâng cơ thể khỏi mặt đất.
Sau đó khoảng 230 triệu năm trước
một nhóm bò sát phát triển một giải pháp kỳ diệu
Những quả trứng này do một sinh vật
thuộc loại thành công nhất trong tất cả các nhóm bò sát,
một nhóm từng thống trị thế giới trong 100 triệu năm -
loài khủng long.
Hơn 150 loài khủng long khác nhau từng được
phát hiện chỉ trong vùng núi đá ở Trung Quốc và hơn 1000 loài trên khắp thế giới.
Chúng hoàn toàn phụ thuộc vào một bước tiến rất quan trọng.
Một sự thay đổi căn bản của phần xương liên kết chi với cơ thể -
xương hông.
Đây là loài Lufengosaurus một loài ăn cỏ
Những loài bò sát khởi thủy có chân choãi sang hai bên
khiến cơ thể rất gần mặt đất.
Nhưng một sự thay đổi hình dạng hông của những con khủng long
cho phép chúng khép chi sau bên dưới cơ thể
và do vậy, nâng cơ thể lên cao giúp chúng di chuyển thoải mái hơn.
Và một số trong chúng bao gồm Lufengosaurus
có thể nâng toàn bộ trọng lượng cơ thể trên hai chân sau.
Bộ xương hông mới cùng khớp chân chắc chắn hơn cho phép khủng long
đạt được những bước dài..
.. và nâng đỡ những cơ thể to lớn hơn.
Chúng từng trở thành những sinh vật cạn lớn nhất.
Nhưng cách đi bộ mới này chỉ là sự khởi đầu trên bước đường
hướng tới một sự kiện tiến hóa mạnh mẽ, triệt để.
Đó là từ nhóm khủng long hai chân này có thể dẫn tới một sự phát triển
đáng kinh ngạc mà chúng ta chỉ mới bắt đầu nhận ra,
và nó đã nâng động vật xương sống đến một cấp độ hoàn toàn mới.
Động vật xương sống từng thống trị các vùng biển và lấn cạn.
Nhưng còn một môi trường sống cuối cùng cần chinh phục - bầu trời
Lại một hóa thạch kỳ diệu nữa tại Trung Quốc bổ xung vào mặt xích còn thiếu
bằng chứng về một trong những bí ẩn lớn của khoa học tiến hóa -
mối liên hệ kỳ diệu giữa khủng long và loài chim.
Tôi tới tỉnh Liêu Ninh để thực hiện một giấc mơ ấp ủ bấy lâu
là được tận mắt chứng kiến những khám phá này.
Những vách đá này khoảng 125 triệu năm tuổi.
Vào thời kỳ đó vùng đất Trung Quốc này còn là vùng nhiệt đới
và mặt đất có vô số hồ nước ngọt.
trong những hồ nước này phù sa rửa trôi
tạo nên những địa tầng này.
Đôi chỗ lớp trầm tích này thay đổi màu sắc
Đó là tro từ một ngọn núi lửa gần đó phun ra
tạo nên những lớp đó,
có rất nhiều bộ xương đang chờ được khám phá.
Và khi được phát hiện chúng tiết lộ một số sự kiện giật gân
về loài khủng long kỳ lạ nhất trong suốt một thời gian rất dài.
Hóa thạch này là một trong những
sự kiện đáng chú ý nhất.
Một con khủng long hai chân
kích thước cỡ một con mèo.
Nó được đặt tên là Sinosauropteryx
Việc phát hiện nó hé lộ một đặc tính hấp dẫn
chưa từng thấy trước đây ở loài khủng long
Cuối đuôi và trên lưng nó
được phủ một thứ giống lông thú.
Phát hiện mới cho thấy một loạt khủng long hai chân
có da bao phủ một thứ giống như lông.
Nhưng chúng có tác dụng gì?
Tại Bắc Kinh có những mẫu vật quan trọng
giải đáp những câu hỏi này.
Đây là một trong những viện nghiên cứu về sự tiến hóa khủng long
hàng đầu thế giới.
GS. Xu Xing và các đồng nghiệp của ông từng phân tích
mẫu vật lớn hơn của loài Sinosauropteryx.
Nó cũng giữ lại những dấu vết,
khá rời rạc của những sợi bí ẩn.
Nếu anh quan sát kỹ phần đuôi vùng sẫm màu gần đuôi
chúng là những sợi đơn lẻ, giống tóc chúng ta,
chúng rất, rất đơn giản.
Xu Xing từng thắc mắc về chức năng của chúng.
Kết hợp với nhau, những sợi này tạo nên một thứ bao phủ như lông,
do đó, câu trả lời hợp lý nhất là chúng được dùng
để giữ ấm cho khủng long.
Nhưng kiểm tra kỹ lại có thêm
chức năng rất khác.
Các chuyên gia tại viện lấy mẫu
và quan sát dưới độ phóng đại rất lớn.
Chúng chứa những cấu trúc thú vị.
Một số có dạng hình thoi,
một số hình cầu.
Các nhà điều tra nhận thấy chúng giống như melanosomes -
viên nang cực nhỏ chứa chất sắc tố.
Chúng khiến các sợi trên đuôi Sinosauropteryxs có màu.
Dựa trên phân tích của chúng tôi anh sẽ thấy những sọc.
Một kiểu trắng, nâu, trắng, nâu. Vậy sao?
Vâng, chắc chắn như vậy, nó khá đẹp. Tất nhiên anh không thể thấy hết,
có thể nó dùng để trình diễn hoặc truyền thông hoặc..
Liệu chúng ta có biết nó dùng đuôi như thế nào không?
Đuôi chắc chắn có thể vẫy theo các hướng khác nhau
Trong hầu hết các trường hợp, Tôi đoán là lên, xuống hoặc sang hai bên.
Vậy, giống một con vượn cáo rung đuôi vẫy đuôi như một kiểu trình diễn.
Khủng long có thể dùng
những lông màu này để báo hiệu
cho các thành viên khác
hoặc để ngụy trang.
Nhưng rồi có một khám phá gợi ý chức năng quan trọng
khác hẳn.
Tôi được đặc cách thâm nhập vào khu vực lưu trữ
của bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Bắc Kinh để quan sát một trong những
sinh vật quan trọng nhất từng được tìm thấy trong vùng hóa thạch Liêu Ninh.
Đây là loài Anchiornis, một sinh vật rõ ràng là một loài khủng long.
Nó có những chi khỏe này với ngón chân có móng sắc nhọn
và đầu nó
đã được được tách ra, đảo ngược ở đây
nhưng bạn có thể thấy hàm,
có răng bên trong
Nhưng điều kỳ diệu về mẫu vật đặc biệt này
là những cấu trúc được bảo quản hoàn hảo.
Chúng cho thấy những sợi đơn giản đã phát triển thành một thứ gì đó
phức tạp hơn nhiều.
Giữa thân lông có những sợi nhỏ
phân nhánh về hai bên.
sợi đã trở thành lông.
Phân tích chúng cho thấy chỏm lông trên cùng
có màu đỏ hung
và phần lông trên thân
có sọc đen và trắng.
Lông mọc xuống tới cả chân.
Và nhìn vào mật độ chúng ở chân,
nó trông rất giống một cái cánh.
Vấn đề đặt ra là,
liệu con vật này có thể bay?
Liệu có phải là thời điểm loài khủng long trở thành loài chim?
Một đầu mối hóa giải có thể đến từ môi trường nơi nó sống.
Vào thời đó, khu vực miền Bắc Trung Quốc này bao phủ trong vùng rừng rậm.
Những động vật có khả năng leo cây có thể thu thập thức ăn
vốn không sẵn dưới mặt đất.
Chúng cũng được an toàn tránh khỏi những kẻ săn mồi mặt đất.
Xu Xing và các đồng nghiệp của ông có bằng chứng cho thấy Anchiornis thích nghi
với kiểu sống trên cây nhờ sử dụng lông theo cách thức mới.
Anchiornis có một số đặc tính cho thấy một lối sống trên cây.
Chẳng hạn nhìn vào chân Anchiornis
chúng có vuốt rất cong.
Và chúng còn có lông lớn gắn liền với đôi chân của chúng.
Nếu Anchiornis là một động vật sống trên cây thì tôi có lý do chính đáng
tin rằng chuyến bay khởi đầu từ cây xuống.
Điều đó nghĩa là tổ tiên loài chim có thể tận dụng lợi thế của lực hấp dẫn
và sau đó bắt đầu cuộc hành trình vào không trung.
Vì Anchiornis sống trên cao,
nó có thể dùng lông để lướt.
Nó cần phải có lông mọc dọc chân trước,
chân sau và đuôi để tạo ra một bề mặt đủ lớn
đón không khí và làm chậm khi xuống thấp.
Đó không phải là kiểu bay vỗ cánh nhưng với độ tuổi 160 triệu năm,
Giờ chúng ta đã biết nó là sinh vật khởi thủy dùng lông để bay.
Loài khủng long lượn cuối cùng đã vươn mình
thành một nhóm động vật xương sống hoàn toàn mới..
..loài chim.
Có hơn 9.000 loài thống trị bầu trời ngày nay.
Một hành trình tiến hóa đáng kinh ngạc cho phép động vật xương sống
thống trị khắp hành tinh.
Đó là một hành trình bắt đầu từ những vùng biển kỷ Cambri
hơn 500 triệu năm trước
dẫn tới sự phát triển của
một tập hợp những phần cơ thể mà cuối cùng chính chúng ta được thừa hưởng.
Hàm và một bộ xương cứng từ loài cá khởi thủy..
.. chân tay, phổi từ động vật lưỡng cư..
.. da không thấm nước từ loài bò sát.
Vào thời điểm những con chim xuất hiện trên hành tinh,
những kẻ tiên phong đầu tiên của nhóm động vật xương sống chủ đạo khác cũng tiến hóa.
Lúc đầu chúng rất nhỏ bé nhưng rốt cuộc
đã thống trị Trái Đất -
chúng là động vật có vú.
tôi dám khẳng định rằng, hầu như việc trở nên nhỏ bé còn tốt hơn
làm món tráng miệng cho loài khủng long, nhưng rồi tất cả đã thay đổi.
Một thảm họa thiên thạch khủng khiếp,
mà nhiều người tin rằng là khởi đầu cho quá trình tuyệt chủng hàng loạt.
Chúng ta không biết chính xác điều gì từng xảy ra,
nhưng chắc chắn 65 triệu năm trước tất cả các loài khủng long đã biến mất.
Nhưng một số loài chim và động vật có vú vẫn sống sót
cùng với sự tuyệt chủng của loài khủng long to lớn, thế giới đang bỏ ngỏ.
Trong phần sau, tôi sẽ tìm hiểu quá trình trỗi dậy kỳ diệu của loài có vú
để khám phá cách chúng phát triển một bộ những đặc tính cơ thể mới đặc biệt
để trở thành động vật xương sống phức tạp nhất, thành công nhất từng có.
Những giác quan nhạy bén,
một cách thức sinh sản hoàn toàn mới,
và những cơ thể khổng lồ.
Chúng ta cũng sẽ thấy cách loài người rốt cuộc
đã xuất hiện trong cây sự sống
với bộ não cực kỳ tiến hóa cho phép chúng ta chiến thắng
mọi loài sinh vật khác trên hành tinh.
Nguồn: Red Bee Media Ltd. Biên dịch: Anabas