Thách thức đối với lý thuyết về nguồn gốc các loài

Bằng chứng mới được các nhà hải dương học phát hiện là thách thức đối với một trong những lý thuyết lâu đời nhất về sự tiến hóa của các loài vật dưới biển.

Hầu hết các nhà khoa học tin rằng sự hình thành loài khác vùng phân bố, những loài khác biệt hình thành từ loài tổ tiên chỉ sau khi những loài đó trở nên hoàn toàn biệt lập, là kiểu hình thành loài chủ yếu trên đất liền và dưới biển. Chìa khóa của lý thuyết này là sự tồn tại của một số rào cản tự nhiên có tác dụng ngăn cản sự phối giống giữa những nhóm động vật và vì vậy qua một khoảng thời gian nhất định, những bộ phận động vật này trở thành những loài riêng biệt.

Ví dụ, chim sẻ bị những cơn bão thổi từ Nam Mỹ đến Quần đảo Galapagos (được Charles Darwin nghiên cứu) hoàn toàn cô lập với bộ phận chim sẻ khác và tiến hóa riêng biệt thành những loài khác nhau.

Nghiên cứu của tiến sĩ Dr Philip Sexton nguyên thuộc Trung tâm hải dương học quốc gia, Southampton (hiện làm việc tại Học viện hải dương học Scripps, San Diego) và tiến sĩ Richard Norris (cũng làm việc tại Scripps) cho thấy, kiểu hình thành loài này không phổ biến đối với những loài sinh vật biển như đối với sinh vật cư ngụ trên đất liền. Họ quả quyết rằng kiểu hình thành loài nói trên thực ra rất hiếm trong thế giới đại dương.

Biển cả không phải nơi nào cũng như nhau, mà được hình thành từ những khối nước khu vực khác biệt về nhiệt độ và độ mặn. Có giả thuyết cho rằng biên giới giữa những khối nước khổng lồ này đóng vai trò như những rào cản đối với sự di chuyển của những sinh vật phù du, những sinh vật không thể tự bơi ngược dòng, mà tự trôi giạt theo dòng nước. Sự tồn tại của những “rào cản” này khiến các nhà khoa học kết luận rằng sự hình thành loài khác vùng phân bố là hình thức đa dạng hóa chủ yếu của sinh vật phù du trong biển. Tuy nhiên, nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Geology lại cho thấy một bức tranh hoàn toàn khác.

Sexton và Norris đã xem xét nhữn mẫu hóa thạch của Truncorotalia truncatulinoides (một loài vi sinh vật phù dù và là một phần của nhóm gọi là ‘foraminifera’) chôn vùi trong những lớp trầm tích bên dưới đáy biển. Bằng cách quan sát những lớp trầm tích khác nhau trên thế giới có chứa những loại hóa thạch này, họ có thể theo dấu sự phát triển của loài này từ nơi bắt nguồn của chúng cho đến những nơi phân bố hiện tại.

Những nghiên cứu trước về loài vật này cho thấy nó xuất hiện khoảng 2,8 triệu năm trước tại vùng Tây Nam Thái Bình Dương và xuất hiện ở các vùng biển khác khoảng 2 triệu năm trước. Theo lý thuyết của hình thành loài khác vùng phân bố, suy nguy trước đây cho rằng sự giam hãm T. truncatulinoides tại Tây Nam Thái Bình Dương trong vòng 800.000 năm chứng tỏ rằng có một loại rào cản (do chu trình dòng chảy tạo ra) đã ngăn cản sự mở rộng của chúng.

Tuy nhiên, việc xem xét kỹ những lớp trầm tích tại hai địa điểm tại Đại Tây Dương cho thấy T. truncatulinoides xuất hiện trong một thời gian ngắn tại Đại Tây Dương khoảng 2,5 triệu năm trước, trước khi biến mất. Đặc biệt, sự xuất hiện rồi biến mất này trùng hợp với thay đổi lớn trong khí hậu của Trái Đất. Nghiên cứu kỹ lưỡng hơn những lớp trầm tích cho thấy sự xuất hiện lần thứ hai tại Đại Tây Dương của loài vật phù dù này 2 triệu năm trước trải qua những đợt “dao động”, mỗi lần kéo dài 19.000 năm, tương ứng với dao động tuần hoàn trong quỹ đạo của Trái Đất gắn liền với Kỷ băng hà.

Sexton và Norris nhận định rằng khí hậu và vai trò của nó trong việc quyết định môi trường biển đã ngăn cản sự phá triển của T. truncatulinoides, chứ không phải là sự xuất hiện của những rào cản tự nhiên. Trong cách nhìn mới này, động vật phù du có thể khắp nơi trong biển nhưng điều kiện địa phương quyết định liệu chúng có thể sống sót và phát triển hay không. Điều tương tự có thể thấy ở dừa. Đôi khi chúng trôi dạt vào bờ biển Anh quốc và nhiệt độ lạnh ngăn cản dừa nảy mầm và phát triển, nhưng nếu khí hậu đột nhiên chuyển hóa thành cận nhiệt đới, những cây dừa có thể trở thành hình ảnh quen thuộc ở những bờ biển nước Anh.

Ý tưởng mới này, cho rằng chỉ có một vài rào càn tự nhiên đối với sự phân bố của động vật phù du, được chứng thực qua những nghiên cứu di truyền cho thấy tỷ lệ chuyển hóa gen trong biển là rất cao. Thêm vào đó, sự phân bố của một số lượng lớn những động vật biển lớn hơn như cá ngừ và động vật thân mềm chứng tỏ rằng bất chấp việc có những khu vực là môi trường sống ưa thích, một số lượng nhỏ những loài động vật này có thể được tìm thấy bên ngoài “lãnh thổ chính” của chúng. Những quan sát này khẳng định rằng sự phân bố loài là do môi trường sống chi phối chứ không phải là do rào cản tư nhiên.

Những phát hiện của Sexton và Norris củng cố thêm bằng chứng cho ý tưởng của sự hình thành loài trong cùng khu vực, những loài khác nhau hình thành từ một loài tổ tiên mà không có sự xuất hiện cảu rào ản tự nhiên. Trong kiểu hình thành loài này, sự cô lập cần thiết có thể bắt nguồn từ sự thay đổi về thời gian và độ sau của quá trình sinh sản. Tuy nhiên, cho đến khi có thêm nhiều nghiên cứu cung cấp một bức tranh rõ rằng hơn về sự hình thành loài dưới biển, tranh luận của Sexton và Norris rằng sự phân bố trong cùng khu vực và các quá trình tương tự là “kiểu hình thành loài chính dưới biển”, vẫn chưa thể thay thế những lý thuyết hiện hành.