Dấu chân từ 500 triệu năm trước: Tảng đá khiến các nhà tiến hóa học bối rối

Bài toán nan giải của chính Darwin

Cuộc tranh cãi xoay quanh dấu chân Meister thực chất chỉ là phần nổi của một tảng băng lớn hơn nhiều.

Ngay từ lần đầu xuất hiện trong hồ sơ hóa thạch, trilobite (bọ ba thùy) đã là một sinh vật phức tạp với đầy đủ chức năng: mắt kép hoàn chỉnh, các chi phân đốt, hệ tiêu hóa và hệ thần kinh – không thiếu bất kỳ bộ phận quan trọng nào. Vậy “tổ tiên tiến hóa” của chúng ở đâu?

Theo lý thuyết, trong các tầng địa chất có niên đại trước kỷ Cambri, lẽ ra phải tồn tại những hóa thạch chuyển tiếp từ đơn giản đến phức tạp; phải có một dạng “trilobite nguyên thủy” với hệ thống thị giác chưa hoàn thiện hoặc các thấu kính mắt chưa phát triển đầy đủ. Nhưng cho đến nay, những bằng chứng như vậy vẫn chưa được tìm thấy. Theo quan điểm của tác giả, đây là hiện tượng mà ngay cả nhiều nhà cổ sinh vật học hàng đầu hiện nay cũng chưa thể đưa ra lời giải thích thỏa đáng, hoặc chỉ có thể đưa ra những giả thuyết còn gây tranh cãi.

Đây chính là khó khăn cốt lõi của cái gọi là “Vụ bùng nổ kỷ Cambri”. Theo hồ sơ hóa thạch, trên thang thời gian địa chất, gần như chỉ trong một khoảng thời gian rất ngắn, hầu hết các ngành động vật chính đã xuất hiện đồng thời mà không để lại nhiều dấu vết chuyển tiếp rõ ràng.

Trong Chương 10 của cuốn Nguồn gốc các loài (On the Origin of Species), Charles Darwin từng thừa nhận:

“Các loài thuộc một số ngành lớn của giới động vật xuất hiện đột ngột trong những tầng đá hóa thạch Cambri cổ nhất đã được biết đến… hiện nay tôi vẫn chưa thể giải thích hiện tượng này, và vì thế nó có thể được xem là một luận cứ mạnh mẽ chống lại quan điểm được trình bày trong cuốn sách này.”

Đã hơn 160 năm trôi qua. Theo quan điểm của những người chỉ trích thuyết tiến hóa, vấn đề này không những chưa được giải quyết hoàn toàn mà còn trở nên rõ nét hơn khi số lượng hóa thạch được phát hiện ngày càng nhiều và hiểu biết về mức độ phức tạp của sinh vật kỷ Cambri ngày càng sâu sắc.

Các nhà cổ sinh vật học đã đưa ra nhiều cách giải thích khác nhau, chẳng hạn như sinh vật tiền Cambri quá nhỏ nên khó được bảo tồn thành hóa thạch, hoặc tốc độ tiến hóa có thể diễn ra không đồng đều – tiêu biểu là “thuyết cân bằng ngắt quãng” (Punctuated Equilibrium) do nhà cổ sinh vật học Harvard Stephen Jay Gould đề xuất. Tuy nhiên, theo những người hoài nghi, các cách giải thích này vẫn phụ thuộc nhiều vào “khoảng trống hóa thạch” – tức những giai đoạn then chốt chưa để lại bằng chứng hóa thạch – và vì vậy chưa đủ sức thuyết phục tất cả mọi người.

Một câu hỏi sâu xa hơn liên quan đến xác suất hình thành các cấu trúc sinh học phức tạp. Ví dụ, mắt kiểu schizochroal của trilobite đòi hỏi hai loại vật liệu có chiết suất khác nhau được kết hợp với hình dạng bề mặt chính xác để tạo khả năng hội tụ ánh sáng mà không bị quang sai. Thiếu một thành phần hoặc sai lệch hình dạng đều có thể làm hệ thống hoạt động kém hiệu quả.

Theo lập luận của tác giả, những cấu trúc tinh vi mang tính “không thể thiếu bất kỳ bộ phận nào” như vậy đặt ra câu hỏi: làm thế nào chúng có thể hình thành từng bước thông qua các đột biến ngẫu nhiên và quá trình chọn lọc tự nhiên? Cơ chế tiến hóa của Darwin đòi hỏi mỗi giai đoạn trung gian đều phải mang lại một lợi thế sinh tồn đủ để được chọn lọc tự nhiên duy trì. Nhưng một con mắt còn dang dở, chưa thể hội tụ ánh sáng hiệu quả, sẽ mang lại lợi thế nào để được bảo tồn qua hàng trăm triệu năm trong từng giai đoạn chuyển tiếp?