Tiktaalik là một loài cá vây thuỳ sống khoảng 375 triệu năm trước, hoá thạch được tìm thấy năm 2004 trên đảo Ellesmere ở Bắc Cực thuộc Canada và công bố năm 2006. Nó có vảy và vây như cá, nhưng lại có đầu dẹt, cổ cử động được và xương vây trước giống cổ tay, nên được xem là một dạng chuyển tiếp rõ nét giữa cá và động vật bốn chân. Điều đặc biệt là nhóm tìm ra nó đã đoán trước loại đá và tuổi đá cần đào, rồi đi tìm đúng chỗ đó.
Câu hỏi mà Tiktaalik trả lời
Mọi động vật có bốn chi, từ ếch, thằn lằn, chim tới người, đều chung một tổ tiên từng sống dưới nước. Đến cuối thế kỷ 20, các nhà cổ sinh vật học đã biết hai đầu của câu chuyện. Một đầu là những loài cá vây thuỳ như Eusthenopteron, có xương vây gắn vào thân theo kiểu một xương, rồi hai xương, rồi nhiều xương nhỏ, giống sơ đồ xương tay của ta. Đầu kia là những động vật bốn chân sớm như Acanthostega và Ichthyostega ở Greenland, đã có ngón chân nhưng vẫn sống chủ yếu dưới nước.
Ở giữa còn một khoảng trống. Panderichthys, một loài cá ở vùng Baltic, đã có đầu dẹt khá giống động vật bốn chân, nhưng vây vẫn là vây. Câu hỏi đặt ra: có loài nào lấp được khoảng giữa ấy không, và nếu có thì nằm trong đá bao nhiêu tuổi?
Đoán trước rồi đi tìm
Neil Shubin, Edward Daeschler và Farish Jenkins lập luận theo ba điều kiện:
- Tuổi đá: cá vây thuỳ dạng như Panderichthys có tuổi khoảng 385 triệu năm, động vật bốn chân sớm có tuổi khoảng 365 triệu năm. Vậy dạng ở giữa nhiều khả năng nằm trong đá cỡ 375 triệu năm, thuộc kỷ Devon muộn.
- Loại đá: đá trầm tích hình thành ở sông suối hoặc châu thổ nước ngọt, nơi những loài cá ven bờ này sinh sống.
- Đá phải lộ ra: không bị phủ bởi đất, rừng hay thành phố, để có thể tìm trên mặt đất.
Khi lật sách địa chất, họ thấy bản đồ các nhà địa chất Canada lập cho vùng Bắc Cực có những tầng đá đáp ứng cả ba điều kiện trên đảo Ellesmere, thuộc vùng lãnh thổ Nunavut. Ở đó gần như không có cây, mùa hè ngắn, và đá lộ khắp nơi.
Các chuyến đi bắt đầu từ năm 1999. Đội đến bằng máy bay nhỏ, cắm trại trong vài tuần ngắn ngủi của mùa hè Bắc Cực, phải canh gấu Bắc Cực và chịu gió lạnh ngay cả khi mặt trời không lặn. Mấy mùa đầu chỉ có mảnh vụn. Mùa hè năm 2004, họ gặp được một mõm hình tam giác dẹt nhô ra khỏi vách đá, rồi lần lượt thêm nhiều mẫu khác của cùng một loài.
Tiktaalik trông như thế nào
Hai bài báo mô tả Tiktaalik đăng trên tạp chí Nature tháng 4 năm 2006. Ước tính cá thể lớn có thể dài tới khoảng hai, ba mét, nhưng phần lớn mẫu nhỏ hơn. Nó là một con thú săn mồi ở vùng nước nông, thân dẹt, hình dung gần giống cá sấu nhỏ có vây.
| Đặc điểm | Giống cá | Giống động vật bốn chân |
|---|---|---|
| Thân phủ vảy | Có | |
| Vây có tia vây | Có | |
| Đầu dẹt, mắt nằm trên đỉnh đầu | Có, giống cá sấu nhìn lên khỏi mặt nước | |
| Cổ cử động được | Có, đầu tách khỏi bộ xương vai | |
| Xương vây trước | Có xương cánh tay, khuỷu và các xương giống cổ tay, chống đỡ được thân | |
| Xương sườn chắc | Có, giúp đỡ thân khi không được nước nâng | |
| Hô hấp | Có mang | Có lỗ thở trên đầu, có thể đã có phổi |
Báo chí và chính nhóm nghiên cứu hay gọi vui nó là "fishapod", ghép từ cá và động vật bốn chân. Nói cho chính xác, Tiktaalik không đi bộ trên cạn theo nghĩa của ta. Vây trước của nó đủ khoẻ để chống người lên ở đáy nước nông hoặc mép bùn, có thể giúp nó ngóc đầu lên khỏi mặt nước để thở hay nhìn quanh.
Chữ Tiktaalik nghĩa là gì
Tên được chọn sau khi nhóm hỏi ý kiến các bô lão người Inuit ở Nunavut, vùng đất nơi tìm thấy hoá thạch. Trong tiếng Inuktitut, chữ này chỉ một loài cá nước ngọt lớn sống ở vùng nước nông. Cách đặt tên ấy là một lời ghi nhận với cộng đồng địa phương, và theo thoả thuận với chính quyền địa phương, các mẫu hoá thạch thuộc về Nunavut.
Vì sao không tìm thấy ở chỗ khác
Có người hỏi: sao phải lên tận Bắc Cực? Câu trả lời nằm ở chỗ đá đúng tuổi, đúng loại và lộ ra không có nhiều. Vào kỷ Devon, vùng đất nay là đảo Ellesmere nằm gần xích đạo, khí hậu ấm. Các lục địa trôi dần qua hàng trăm triệu năm mới đưa khối đá ấy lên vùng cực. Nói cách khác, Tiktaalik sống ở xứ nóng, chỉ hoá thạch của nó là nằm ở xứ lạnh.
Những phát hiện sau làm câu chuyện phức tạp hơn
Năm 2010, một nhóm nghiên cứu công bố những dấu chân trong đá ở Zachełmie, Ba Lan, được xác định khoảng 395 triệu năm tuổi, tức già hơn Tiktaalik khoảng 20 triệu năm. Nếu đó đúng là dấu chân động vật bốn chân, thì những con vật có chân đã xuất hiện trước khi Tiktaalik sống.
Điều này không làm Tiktaalik mất giá trị, nhưng thay đổi cách hiểu. Tiktaalik khó còn là "tổ tiên trực tiếp" của động vật bốn chân. Nó giống một người họ hàng còn giữ nhiều nét của dạng chuyển tiếp, sống muộn hơn thời điểm tách nhánh. Trong sinh học, điều này không lạ: ngày nay cá phổi vẫn sống song song với hậu duệ xa của tổ tiên chung của chúng. Việc diễn giải dấu chân ở Ba Lan vẫn còn được thảo luận.
Năm 2014, nhóm của Shubin công bố phần xương chậu và vây sau của Tiktaalik. Xương chậu lớn và chắc hơn mong đợi, cho thấy vây sau cũng đã góp sức vào việc chống đỡ thân, chứ không phải chỉ vây trước. Sự chuyển dịch "từ đẩy bằng đuôi sang đẩy bằng chi sau" có lẽ đã bắt đầu từ dưới nước.
Dấu vết trong cơ thể người
Shubin viết một cuốn sách phổ biến khoa học tên Your Inner Fish (Con cá trong ta) năm 2008, kể lại cuộc tìm kiếm và nối nó với cơ thể người. Một vài ví dụ dễ hiểu:
- Khung xương tay: một xương cánh tay, hai xương cẳng tay, rồi các xương cổ tay, bàn tay. Sơ đồ ấy đã thấy được ở vây của cá vây thuỳ.
- Cổ: cá thông thường không có cổ, đầu nối liền vai. Ở Tiktaalik, đầu đã tách ra. Cổ là một thứ ta thừa hưởng từ bước chuyển này.
- Gen dựng chi: những gen điều khiển việc hình thành vây ở cá và chi ở chuột, gà, người là cùng một bộ gen họ hàng, được nghiên cứu nhiều trong sinh học phát triển.
Góc nhìn hôm nay
Điều đáng mang về từ Tiktaalik không chỉ là một con cá lạ. Đó là ví dụ về cách khoa học kiểm chứng: dựa trên thuyết tiến hoá và hiểu biết địa chất, người ta đưa ra một dự đoán có thể sai, rồi đi kiểm. Nếu trong đá 375 triệu năm tuổi ở Ellesmere chỉ có cá thường hoặc chỉ có động vật bốn chân hoàn chỉnh, giả thuyết sẽ gặp khó. Kết quả lại khớp với dự đoán.
Cũng cần nói rõ: một hoá thạch chuyển tiếp không phải là "mắt xích" duy nhất nối hai đầu. Cuộc chuyển từ nước lên cạn là một bụi cây nhiều nhánh, có nhiều loài thử nghiệm những tổ hợp đặc điểm khác nhau, và Tiktaalik là một nhánh được bảo tồn tốt.
Muốn tìm hiểu thêm:
- Đọc Your Inner Fish của Neil Shubin, văn dễ đọc, hợp với học sinh lớp trên.
- Tìm hiểu về cá phổi và cá vây tay, những loài cá vây thuỳ còn sống hôm nay, để hình dung họ hàng của Tiktaalik.
- Nhìn bộ xương tay của chính mình qua phim X-quang hoặc mô hình, rồi so với hình vây của cá vây thuỳ trong sách sinh học.
Câu hỏi thường gặp
Tiktaalik là gì?
Tiktaalik là một loài cá vây thuỳ đã tuyệt chủng, sống khoảng 375 triệu năm trước vào kỷ Devon muộn. Nó mang cả đặc điểm của cá lẫn động vật bốn chân, như đầu dẹt, cổ cử động được và xương vây giống cổ tay.
Tiktaalik được tìm thấy ở đâu và năm nào?
Hoá thạch Tiktaalik được tìm thấy năm 2004 trên đảo Ellesmere, vùng lãnh thổ Nunavut ở Bắc Cực thuộc Canada. Phát hiện được công bố trên tạp chí Nature năm 2006.
Tiktaalik có phải tổ tiên của con người không?
Không nên hiểu như vậy. Tiktaalik đại diện cho dạng chuyển tiếp giữa cá và động vật bốn chân, nhưng dấu chân cổ hơn ở Ba Lan cho thấy nó có thể là một nhánh họ hàng sống muộn, không phải tổ tiên trực tiếp.
Vì sao cá lại bước lên cạn?
Các giả thuyết thường được nêu gồm: vùng nước nông ấm thiếu ô-xy nên việc thở không khí có lợi, mép nước có nhiều thức ăn như côn trùng và thực vật, và trên cạn ít kẻ săn mồi hơn. Có lẽ nhiều lý do cùng tác động, và câu hỏi này vẫn còn được nghiên cứu.
Hoá thạch chuyển tiếp là gì?
Hoá thạch chuyển tiếp là hoá thạch của một sinh vật mang lẫn đặc điểm của nhóm tổ tiên và nhóm hậu duệ. Tiktaalik, Archaeopteryx hay các loài cá voi có chân là những ví dụ hay được nhắc.