Phát hiện hóa thạch 310 triệu năm lật đổ lý thuyết kéo dài 150 năm về sự xâm chiếm đất liền của động vật có xương sống

Trong hơn một thế kỷ, câu chuyện phổ biến về việc động vật có xương sống lần đầu tiên chinh phục đất liền diễn ra như sau: cá tiến hóa thành lưỡng cư, và những loài lưỡng cư đó nở ra dưới dạng nòng nọc sống dưới nước trước khi biến thái thành động vật trưởng thành hít thở không khí. Một nghiên cứu mới được công bố vào ngày 18 tháng 6 năm 2026 trên tạp chí Science đã lật đổ câu chuyện đó. Bằng cách phân tích các hóa thạch non 310 triệu năm tuổi được bảo quản tinh xảo của các động vật bốn chân (tetrapod) sơ khai thuộc nhóm embolomere từ địa điểm Mazon Creek ở Illinois, các nhà nghiên cứu không tìm thấy bằng chứng nào về giai đoạn ấu trùng dưới nước hoặc quá trình biến thái kiểu lưỡng cư . Thay vào đó, những con non cổ đại này phát triển theo kiểu phát triển trực tiếp (direct development) — chúng nở ra như một phiên bản thu nhỏ của con trưởng thành, bỏ qua hoàn toàn giai đoạn nòng nọc . Phát hiện này viết lại một giả định trong sách giáo khoa đã tồn tại từ cuối những năm 1800.

Hóa thạch tiết lộ điều gì

Hóa thạch bao gồm hàng chục mẫu vật, với hai con non embolomere "trung tâm" là trọng tâm chính. Embolomere là động vật bốn chân sơ khai giống cá sấu và là động vật săn mồi hàng đầu trong các đường thủy thời kỳ Carbon. Trong khi con trưởng thành có thể dài hơn 3 mét (10 feet), những con non chỉ dài vài cm . Điều làm nên tính cách mạng của chúng không phải là kích thước mà là những gì chúng thiếu: các đặc điểm ấu trùng đặc trưng của lưỡng cư như mang ngoài xù xì và các cơ quan tạm thời khác liên quan đến giai đoạn nòng nọc. Sự vắng mặt này đúng trên nhiều loài họ hàng của động vật bốn chân sơ khai được kiểm tra trong nghiên cứu .

"Chúng bước ra từ trứng trông giống hệt con trưởng thành," nhà cổ sinh vật học Jason Pardo của Bảo tàng Field ở Chicago, người tham gia nghiên cứu, cho biết .

Lý thuyết 150 năm tuổi bị thách thức

Kể từ cuối những năm 1800, các nhà khoa học đã cho rằng các động vật có xương sống trên cạn đầu tiên tiến hóa thông qua một vòng đời giống lưỡng cư — nở ra dưới dạng ấu trùng dưới nước, sau đó biến thái thành dạng trưởng thành trên cạn . Khả năng biến thái này được cho là sự đổi mới phát triển quan trọng cho phép động vật có xương sống xâm chiếm đất liền. Bằng chứng mới cho thấy điều này không đúng với động vật bốn chân sơ khai .

"Chúng ta hầu như cho rằng sự biến thái này là tổ tiên của tất cả các động vật có xương sống trên cạn," nhà sinh vật học tiến hóa Laura Porro của Đại học College London, người không tham gia nghiên cứu, nhận xét . Hóa thạch mới gợi ý một kết luận khác.

Phát triển trực tiếp: Một con đường khác lên cạn

Thay vì biến thái, các hóa thạch chỉ ra rằng sự tăng trưởng diễn ra thông qua mô hình phát triển trực tiếp. Con non đã có sẵn một kế hoạch cơ thể trên cạn . Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng sự tăng tốc phát triển chi (acceleration of limb development) — hình thành chân chức năng sớm hơn trong quá trình tăng trưởng — có thể là điều kiện tiên quyết để hoàn tất quá trình chuyển đổi lên cạn. Nói cách khác, không phải khả năng biến đổi từ ấu trùng thành trưởng thành đã cho phép động vật bốn chân sơ khai sống trên cạn, mà là khả năng nở ra với các chi chức năng đã sẵn sàng .

Tại sao nó đảo lộn câu chuyện trong sách giáo khoa

Phát hiện này thách thức câu chuyện kinh điển tuyến tính rằng "một số loài cá tiến hóa thành lưỡng cư, và một số loài lưỡng cư đó tiến hóa thành bò sát" . Các động vật bốn chân sơ khai kém giống lưỡng cư hiện đại hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây. Điều này có ý nghĩa đối với việc hiểu toàn bộ quỹ đạo tiến hóa của động vật có xương sống trên cạn, bao gồm cả tổ tiên của bò sát, chim và động vật có vú.

Nghiên cứu bổ sung vào một khối bằng chứng ngày càng tăng cho thấy quá trình chuyển đổi từ nước lên cạn phức tạp hơn và ít tuyến tính hơn so với giả định trước đây. Nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rằng động vật bốn chân sơ khai vẫn giữ các đặc điểm và lối sống dưới nước rất lâu sau khi phát triển các chi . Bằng chứng hóa thạch mới hiện cho thấy vòng đời của chúng cũng khác biệt cơ bản so với lưỡng cư hiện đại.

Công trình này là một phần của nghiên cứu đang diễn ra tại địa điểm Mazon Creek, nơi đã mang lại một số hóa thạch Carbon quan trọng nhất nhờ khả năng bảo quản đặc biệt các mô mềm .