Hai hiện tượng ôxi hóa trong đại dương cổ đại giải thích sự lan tỏa của dạng sống phức tạp - Bản có dấu.
Hai hien tuong oxi hoa trong dai duong co dai giai thich su lan toa cua dang song phuc tap - Bản không dấu.

Ngày nay chúng ta sử dụng khíôxi với rất nhiều mục đích. Nhưng ôxi chỉ mới xuất hiện trên bầu khíquyển của trái đất cách đây 2,5 tỉ năm và cách đây 600 triệu năm ôxitrong khí quyển mới chỉ chiếm một tỉ lệ vô cùng nhỏ so với ngày nay. Từrất lâu, các nhà địa chất và các nhà sinh học tiến hóa đã nghiên cứu  sựtăng lên của loại khí cần cho quá trình hô hấp, cũng như quá trình ôxihóa sau đó tại những vùng biển sâu có liên quan mật thiết đến sự tiếnhóa của hệ thống  sinh học hiện đại.

Để chứng minh mối liên hệ giữa tiến hóa sinh học vàbiến đổi môi trường, nhóm các nhà khoa học  quốc tế  thuộc đại học  côngnghệ Virgina, đại học  Maryland, đại học  Nevada tại Las Vegas và họcviện khoa học  Trung Quốc  đã nghiên cứu  những biển đổi địa hóa học và sựphân bố những lớp trầm tích có từ 635 đến 551 triệu năm trước được lưugiữ tại Doushantuo Formation (khu vực đèo Yangtze – miền nam TrungQuốc).

Theo Kathleen A. McFadden – tiến sĩ địa sinh học tạiđại học công nghệ  Virginia đồng thời là tác giả  chính trên tờ PNAS,hàng triệu năm trước khu vực  đèo Yangtze chính là biển cả. Để xác địnhđược vào thời điểm nào lượng khí ôxi đạt đủ mức phục vụ cho đời sốngsinh vật dưới biển, các nhà nghiên cứu  đã đặt ra câu hỏi: “Những bằngchứng địa hóa học nào đã được ghi lại trên những phiến đá?” (theo lờiShuhai Xiao – phó giáo sư ngành địa chất học tại đại học  công nghệVirginia).

Trongảnh (tầm nhìn chiểu rộng vào khoảng 0,15 milimet) là một hóa thạch củatế bào nhân hoàn chỉnh được bảo quản đặc biệt tại khu DoushantuoFormation – Nam Trung Quốc. Phân tích  các dữ liệu  địa hóa cho thấy sựđa dạng hóa từ rất sớm của các tế bào nhân chuẩn có thể liên quan đếnquá trình ôxi hóa theo giai đoạn diễn ra tại các đại dương vào kỉEdiacara. (Ảnh: Shuhai Xiao)

Các nhà khoa học  đưa ra giả thuyết  rằng đã từng tồn tại rất nhiều cacbon hữu cơ trong lòng đại dương khi tỉ lệ ôxi còn thấp.Khi tỉ lệ ôxi tăng lên, một phần cacbon hữu cơ bị ôxi hóa thành cacbonvô cơ – trong đó lại có một phần được bảo tồn dưới dạng canxi cacbonattrên những phiến đá. Ganging Jiang – trợ lý giáo sư địa chất học thuộcđại học Nevada tại Las Vegas kiêm đồng tác giả  của nghiên cứu  – chobiết: “Chúng tôi xác định dấu tích đồng vị cacbon của cả cacbonhữu cơ và cacbon vô cơ trong những lớp đất đá cổ xưa từ đó suy luận racác hiện tượng ôxi hóa”.

Các lớp trầm tích tại Three Gorges Dam có tuổi thọ đến hàng triệu năm. McFadden cho biết: “Chúngtôi xem xét từng lớp đất đá, đo đạc và xác định tính chất của nó; sauđó cứ một vài fit chúng tôi  lại lấy một mẫu đất đá nhỏ”. Bà đã thu thậpđược 200 mẫu đất đá, chúng được gửi đến 3 phòng thí nghiệm khác nhau."

Các nhà nghiên cứu  đã rửa sạch rồi nghiền các mẫuthành bột, sau đó cho phản ứng với axit để giải phóng khí cacbonic từmuối cacbonat. Phần cặn được đốt cháy để lấy khí cacbonic từ vật liệuhữu cơ. McFadden nói: “Chúng tôi dùng quang phổ kế để đo lượng khícacbonic được giải phóng; từ đó biết được tỉ lệ đồng vị cacbon hữu cơvà muối cacbonat có trong mẫu đất đá”.

“Sự dư thừa tương đối đồng vị cacbon 12 vàcacbon 13 không phân hủy theo thời gian  cung cấp cho chúng ta một hìnhảnh về các quá trình liên quan đến môi trường  diễn ra trong tự nhiêntại các thời điểm khác nhau được ghi lại trong các lớp đất đá”.

Mẫu địa tầng học về các đồng vị cacbon đã chỉ ra chocác nhà nghiên cứu  thấy rằng đại dương trước kia đã từng thiếu oxi trầmtrọng khi động vật còn chưa xuất hiện; nhưng nó đã được cung cấp ôxi từhai sự kiện riêng biệt.

McFadden nói: “Sự kiện đầu tiên dườngnhư ít ảnh hưởng đến trữ lượng cacbon hữu cơ lớn trong sâu thẳm lòngđại dương, nhưng cũng gây ra những ảnh hưởng đáng kể đến các dạng sốngcực nhỏ. Sự kiện thứ hai  xảy ra vào khoảng 550 triệu năm trước; tuynhiên nó lại gây ra sụt giảm đối với trữ lượng cacbon hữu cơ. Điều đócho thấy rằng đại dương bắt đầu bị ôxi hóa sâu rộng ngay trước khi tiếnhóa xảy ra cũng như là sự có mặt đa dạng của những động vật đầu tiêntrên trái đất”.

McFadden nói tiếp: “Doushantuo Formation có giữnhững hóa thạch quý giá. Do đó chúng ta có thể nghiên cứu  những nhómhóa thạch chủ yếu, khi nào chúng xuất hiện và khi nào tuyệt chủng, đồngthời thấy được mối quan hệ  giữa các hiện tượng ôxi hóa và các nhóm sinhvật”.

Alan J.Kafman – đồng tác giả  của nghiên cứu  thuộc đại học  Maryland – cho biết:“Nghiên cứu đã hỗ trợ cho quan điểm  rằng sự sống và môi trường  cùngtiến hóa trong giai đoạn phát triển dữ dội này của trái đất”.

Các nhà nghiên cứu  đã phân tích  các mẫu hóa thạchlấy từ Doushantuo Formation (từ các dạng sống cực nhỏ xuất hiện 635triệu năm trước cho đến các loài tảo xuất hiện 551 triệu năm trước).Nhìn vào những dữ liệu  từ 4 địa điểm  có những hồ sơ đồng vị tươngđương, các nhà khoa học  cho rằng hiện tượng ôxi hóa đầu tiênkhiến các sinh vật cực nhỏ phát triển, một vài dạng trong số đó đượccho là phôi phát triển thành những động vật đầu tiên. Sự kiện ôxi hóalần hai xảy ra đồng thời với sự gia tăng chóng mặt của các loài tảo cócấu trúc phức tạp. McFadden nói: “Cả hai hiện tượng ôxihóa đều xảy ra cùng lúc với tính đa dạng tăng lên của nhóm hóa thạchtại lòng chảo Doushantuo với số lượng  các loài gần như gấp đôi”.

Kéo theo sau sự kiện ôxi hóa thứ hai, từ 550 đến 542triệu năm trước, là sự gia tăng toàn cầu  của các sinh vật kỉ Ediacara(các dạng sống siêu nhỏ có cấu trúc phức tạp) – sự kiện này mới đâyđược đặt tên là Cuộc Bùng Nổ Avalon. Đó là thời gian  chúng ta có nhữngđộng vật đào hang đầu tiên cùng với những động vật sinh khoáng hóatrong các hồ sơ hóa thạch. Động vật sinh khoáng hóa là những sinh vậtđầu tiên có xương bên ngoài, hay còn gọi là mai.

Tuy nhiên, động cơ của hai hiện tượng ôxi hóa này vẫn chưa được làm rõ. McFadden phát biểu:“Các hiện tượng phát hiện thấy trong lòng đại dương có liên quan đếnôxi trong khí quyển phản ứng với trầm tích trong lòng đất. Đất đá trảiqua mưa nắng có thể giải phóng các ion hòa tan nhất định (ví dụ nhưsunfat) rồi cuốn chúng ra sông suối. Các ion này lại được đưa đến đạidương nơi chúng có thể được vi khuẩn sử dụng để ôxi hóa nguồn cacbonhữu cơ có trong lòng đại dương sâu thẳm”.

Bài "Hiện tượng ôxi hóa và tiến hóa sinh học kỉ Ediacara”do Kathleen A. McFadden viết. Đồng tác giả  có: Jing Huang và Xuelei Chuthuộc viện Địa lý và địa vật lý – Học viên khoa học  Trung Quốc, GanqingJiang, Alan J. Kaufman, Chuanming Zhou và Xunlai Yan thuộc Viện Địa lývà cổ sinh vật học Nanjing – Học viện khoa học  Trung Quốc; cuối cùng làShuhai Xiao. Tham khảo bài viết theo địa chỉhttp://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0708336105v1. Bài viết sẽ đượcđăng tải trên số ra ngày 4 tháng 3  (số 9, phần 105 – trang 3197-3202).

Nghiên cứu hợp tác này được chương trình  Cổ sinh vậtvà địa chất NSF, chương trình  Sinh học ngoài trái đất NASA, Quỹ khoahọc tự nhiên  quốc gia  Trung Quốc, viện nghiên cứu  công nghệ  tới hạn vàkhoa học ứng dụng  Virginia, Quỹ tiến hóa trái đất và một số quỹ kháctài trợ.

Hiện tại chưa có bình luận nào về bài viết Hai hiện tượng ôxi hóa trong đại dương cổ đại giải thích sự lan tỏa của dạng sống phức tạp!

Bạn có ý kiến gì về bài viết Hai hiện tượng ôxi hóa trong đại dương cổ đại giải thích sự lan tỏa của dạng sống phức tạp này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Hai hiện tượng ôxi hóa trong đại dương cổ đại giải thích sự lan tỏa của dạng sống phức tạp bạn tại đây.