Sự tồn tại của một hóa thạch là một kỳ công. Vận mệnh của gần như mọi loài – hơn 99,9 phần trăm
– là phân hủy thành thứ hư vô. Khi ngọn lửa trong bạn tàn lụi, mọi phân tử cấu thành bạn sẽ phân rã để được sử dụng trong một hoặc một vài hệ thống khác. Đó là sự sống. Cơ hội để được hóa thạch là cực nhỏ.
Để trở thành một hóa thạch, mọi yếu tố cần thiết phải xảy ra. Trước tiên, bạn phải chết tại một nơi thích hợp. Chỉ khoảng 15% các loại đá có thể bảo tồn được các hóa thạch. Trong thực tế, bạn phải được chôn vùi dưới lớp trầm tích, giống như một chiếc lá bị vùi dưới bùn sâu, hoặc phân hủy trong điều kiện không có oxy, giúp các phân tử trong xương và các phần cứng (hiếm khi là các phần mềm) được thay thế bởi các khoáng chất hòa tan, tạo thành một bản sao hóa đá. Sau đó khi lớp trầm tích này vô tình bị đè nén và khuấy đảo bởi quá trình hoạt động của lòng đất, hóa thạch này phải duy trì được hình dạng có thể nhận biết được. Cuối cùng, nhưng quan trọng nhất, sau khi hàng chục triệu hoặc có thể hàng trăm triệu năm trôi qua, nó phải được tìm thấy và được nhìn nhận là thứ cần được bảo tồn.
Người ta cho rằng chỉ có 1/1 tỷ các loại xương trở thành hóa thạch. Nếu thế, điều đó có nghĩa là toàn bộ di sản hóa thạch của người Mỹ còn sống ngày nay – 270 triệu người, mỗi người có 206 xương
– sẽ chỉ còn lại khoảng năm mươi xương, tương đương một phần tư của một bộ xương trọn vẹn. Đó là chưa nói đến việc toàn bộ các xương này phải được tìm thấy. Chúng ta cần nhớ rằng chúng có thể được chôn vùi bất kỳ nơi nào trong một khu vực có diện tích 3,6 triệu dặm vuông. Hóa thạch là thứ cực hiếm. Hầu hết những thứ đã từng tồn tại trên trái đất hoàn toàn không để lại vết tích gì. Người ta ước đoán rằng chưa đến 1/10.000 chủng loài còn để lại vết tích ở dạng hóa thạch. Đó là một tỷ lệ cực nhỏ. Tuy nhiên, nếu bạn chấp nhận lời ước đoán rằng trái đất đã tạo ra 39 tỷ chủng loài sinh vật trong suốt khoảng thời gian nó tồn tại và lời phát biểu của Richard Leakey và Roger Lewin (trong cuốn The Sixth Extinction) rằng có 250.000 chủng loài sinh vật còn để lại vết tích ở dạng hóa thạch, thì tỷ lệ đó chỉ còn là 1/120.000. Dù sao thì, những gì chúng ta có chỉ là các mẫu vật của sự sống mà trái đất đã tạo ra.
Hơn nữa, những ghi nhận của chúng ta luôn lệch lạc. Dĩ nhiên hầu hết các động vật trên đất liền không chết ở lớp trầm tích. Chúng chết giữa rừng và bị ăn thịt hoặc bị thối rữa. Khoảng 95 phần trăm các hóa thạch chúng ta tìm thấy là các động vật đã từng sống dưới nước, chủ yếu là các vùng biển cạn.
Tôi đề cập đến những điều này để giải thích tại sao vào một ngày bầu trời nhiều mây tháng Hai tôi lại tìm đến Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên tại London để gặp gỡ một nhà cổ sinh vật học vui tính tên là Richard Fortey.
Fortey là tác giả cuốn sách nổi tiếng Life: An Unauthorised Biography, cuốn sách này nói về toàn bộ lịch sử các loài vật. Nhưng tình yêu đầu tiên của ông dành cho một loài sinh vật biển được gọi là bọ ba thùy đã từng có lúc xuất hiện rất nhiều tại vùng biển Ordovician nhưng không tồn tại lâu ngoại trừ ở dạng hóa thạch. Cơ thể của chúng được chia làm ba phần, hoặc ba thùy – đầu, đuôi, ngực – chính vì thế chúng có tên gọi là bọ ba thùy. Lần đầu tiên Fortey tìm thấy chúng khi ông còn là một cậu bé leo trèo qua các tảng đá tại vịnh St. David tại Wales. Từ đó ông dành cả đời quan tâm đến chúng.
Ông đưa tôi đến một phòng trưng bày có nhiều tủ kính. Mỗi tủ có nhiều ngăn kéo cạn, mỗi ngăn kéo chứa nhiều hóa thạch bọ ba thùy – tổng cộng hai mươi nghìn mẩu.
“Đây có vẻ là con số lớn”, ông tán thành, “nhưng chúng ta cần nhớ rằng hàng triệu triệu con bọ ba thùy đã sống suốt hàng triệu triệu năm tại các vùng biển xa xưa, thế nên hai mươi nghìn ở đây không phải là con số lớn. Và hầu hết các hóa thạch ở đây chỉ là các bộ phận rời rạc của chúng. Việc tìm kiếm một con bọ ba thùy nguyên vẹn vẫn là sự kiện được các nhà cổ sinh vật học mong đợi”.
Bọ ba thùy xuất hiện lần đầu cách nay khoảng 540 triệu năm, gần điểm xuất phát của đời sống phức tạp thường được gọi là sự bùng nổ của kỷ Cambri, và sau đó biến mất, cùng nhiều loài khác, trong một đợt tuyệt chủng bí ẩn sau đó khoảng 300.000 thế kỷ. Cùng với các loài bị tuyệt chủng khác, người ta thường xem chúng là loài thất bại, nhưng thật ra chúng là một trong những loài động vật thành công nhất trên trái đất. Loài này đã tồn tại suốt 300 triệu năm – gấp hai lần so với loài khủng long, chính loài khủng long cũng là loài thành công trên trái đất. Fortey nói, loài người cho đến nay chỉ mới tồn tại được 0,5 phần trăm con số này.
Với thời gian tồn tại lâu như thế, bọ ba thùy đã sinh sản với số lượng cực lớn. Hầu hết đều có kích thước nhỏ, bằng kích cỡ của một con gián hiện nay, nhưng cũng có một số con to bằng một cái đĩa. Tổng cộng chúng hình thành ít nhất năm nghìn giống và sáu mươi nghìn hình thái – con số này liên tục gia tăng theo thời gian. Trước đó không lâu Fortey tham gia một cuộc hội nghị tại Nam Mỹ, tại đó ông gặp gỡ một viện sĩ đến từ một trường Đại học nhỏ ở Argentina. “Cô ấy có một chiếc hộp chứa đầy những thứ thú vị – loài bọ ba thùy chưa từng thấy ở Nam Mỹ hoặc bất kỳ nơi nào và nhiều thứ khác. Cô ấy không có phương tiện để nghiên cứu và không có quỹ để đầu tư cho việc này. Nhiều khu vực lớn trên thế giới vẫn chưa được thăm dò”.
“Ông đang nói đến loài bọ ba thùy?”
“Không. Mọi loài mọi thứ”.
* * *
Suốt thế kỷ mười chín, người ta chỉ biết đến một loài có đời sống phức tạp cổ xưa là loài bọ ba thùy, chính vì vậy họ rất cần mẫn trong việc tìm kiếm và nghiên cứu loài này. Điều bí ẩn lớn về chúng chính là sự xuất hiện đột ngột của chúng. Thậm chí ngày nay, Fortey nói, thật ngạc nhiên khi bạn đang làm việc với một loại đá nào đó rồi đột nhiên “một con vật to bằng con cua nhảy vào tay bạn”. Chúng là loài có các chi, yếm, hệ thần kinh, râu (của loài bọ), “và một bộ não”, theo lời Fortey và đôi mắt kỳ lạ. Nhiều học giả thế kỷ mười chín xem đây là bằng chứng về sự sáng tạo của Thượng đế và là bằng chứng bác bỏ thuyết tiến hóa của Darwin. Họ đặt câu hỏi rằng: nếu quá trình tiến hóa diễn ra. chầm chậm, vậy thì ai là người đột nhiên tạo ra loài vật có đời sống phức tạp này?
Vấn đề này được bỏ ngỏ mãi đến một ngày năm 1909 khi một nhà cổ sinh vật học tên là Charles Doolittle Walcott thực hiện một khám phá phi thường tại miền núi Canada.
Walcott sinh năm 1850 và lớn lên gần Utica, New York, trong một gia đình nghèo khó, mọi việc thêm phần khó khăn sau cái chết đột ngột của cha ông trong khi Walcott vẫn còn là một cậu bé. Lớn lên Walcott khám phá ra rằng mình có duyên trong việc tìm kiếm các hóa thạch, đặc biệt là các hóa thạch bọ ba thùy, bộ sưu tập các hóa thạch của ông được Louis Agassiz mua cho viện bảo tàng của mình tại Harvard với giá bằng một gia tài nhỏ – khoảng 70.000 đô–la Mỹ ngày nay. Dù ông chỉ tốt nghiệp trung học và tự nghiên cứu khoa học, ông trở thành chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu bọ ba thùy và là người đầu tiên xác minh rằng bọ ba thùy là loài chân đốt (loài chân đốt gồm các côn trùng hiện đại và loài giáp xác).
Năm 1879 ông trở thành chuyên gia nghiên cứu của Viện địa chất Hoa Kỳ, ông làm việc tại đây suốt mười lăm năm và trở thành người đứng đầu của tổ chức này. Năm 1907 ông được chỉ định làm thư ký của tổ chức Smithsonian Institution, ông làm việc tại đây cho đến khi qua đời vào năm 1927. Dù nhận lãnh nhiều trách nhiệm trong công tác, ông vẫn dành nhiều thời gian nghiên cứu ngoài trời và viết nhiều sách. “Sách của ông chất đầy một chiếc kệ trong thư viện”, theo lời Fortey. Không hề ngẫu nhiên, ông cũng là người trực tiếp thành lập cơ quan National Advisory Committee for Aeronautics, về sau đổi tên thành National Aeronautics and Space Agency (NASA), từ đó ông được xem là cha đẻ của thời đại không gian.
Nhưng người ta nhớ đến ông chủ yếu qua khám phá quan trọng và có phần may mắn tại British Columbia vào cuối mùa Hè năm 1909. Người ta kể rằng Walcott, cùng vợ, đang cưỡi ngựa tại một hẻm núi tại Burgess Ridge thì con ngựa của vợ ông trượt ngã trên các hòn đá phơi trên mặt đất. Trong khi xuống ngựa để giúp vợ đứng lên, Walcott khám phá ra rằng con ngựa đã hất tung một mảnh đá phiến sét trong đó chứa loài giáp xác hóa thạch cổ xưa có hình dáng lạ thường. Tuyết bắt đầu rơi – tại miền núi Canada mùa đông thường đến sớm – thế nên họ không nấn ná lại, nhưng năm sau ngay khi có cơ hội ông lập tức quay lại khu vực này. Ước đoán nơi xuất nguồn của mảnh đá nọ, ông leo lên cao 750 foot đến gần đỉnh núi. Ở đó, tại độ cao 8.000 mét so với mực nước biển, ông tìm thấy rất nhiều đá phiến sét, bằng một tòa nhà trong thành phố, chứa nhiều hóa thạch, đặc biệt các hóa thạch từ kỷ Cambri.
Gould, rất cẩn thận, xác định từ nhật ký của Walcott rằng câu chuyện về khám phá trên là do người đời thêu dệt – Walcott không hề đề cập đến việc ngã ngựa hay tuyết rơi – nhưng rõ ràng đây là một khám phá phi thường.
Hầu hết chúng ta đều khó có thể hiểu rõ được kỷ Cambri cách chúng ta bao lâu. Nếu bạn có thể bay ngược về quá khứ với vận tốc một năm/giây, bạn phải mất nửa giờ đồng hồ để đến được thời điểm chúa Jesus chào đời và hơn ba tuần lễ để đến được điểm xuất hiện của loài người. Nhưng bạn phải mất hai mươi năm để đến được điểm khởi đầu của kỷ Cambri. Nói cách khác, đó là thời điểm cách nay cực kỳ lâu, khi ấy thế giới còn là một nơi rất khác ngày nay.
Trong các kỳ nghỉ Hè hàng năm từ 1910 đến 1925 (khi ấy ông đã được bảy mươi lăm tuổi), Walcott khai quật được mười nghìn mẫu vật (Gould nói rằng 80.000; các chuyên gia đáng tin cậy tại hội Địa chất Quốc gia nói rằng 60.000), và đưa chúng về Washington để nghiên cứu. Đây là bộ sưu tập vô song.
Đáng tiếc là, theo lời Gould, Walcott không ý thức rõ ý nghĩa và tầm quan trọng của những gì mình khám phá được. Walcott hiểu sai ý nghĩa của các hóa thạch vô giá này. Ông xếp chúng vào nhóm các hóa thạch gần đây hơn, xem chúng là tổ tiên của các loài giun, sứa, và các sinh vật hiện đại khác.
Walcott qua đời năm 1927 và bộ sưu tập hóa thạch này gần như bị quên lãng. Suốt năm mươi năm nó nằm im lìm trong các ngăn tủ tại viện Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ tại Washington. Sau đó vào năm 1973 một sinh viên tốt nghiệp Đại học Cambridge tên là Simon Conway Morris đến thăm bộ sưu tập này. Morris tỏ ra vô cùng sửng sốt với những gì mình được tận mắt trông thấy. Các hóa thạch này đa dạng hơn nhiều so với những mô tả của Walcott trong các sách của ông.
Cùng người giám sát của mình, Harry Whittington, Conway Morris trải qua nhiều năm để nghiên cứu lại bộ sưu tập này một cách có hệ thống. Nhiều loài có hình dáng không giống bất kỳ loài vật nào khác. Có loài, Opabinia, có năm mắt và miệng giống như một chiếc vòi với nhiều răng lởm chởm ở đoạn cuối. Một loài khác, có hình đĩa được gọi là Peytoia, trông khá buồn cười giống như một lát dứa.
Các nghiên cứu cho thấy rằng kỷ Cambri là thời kỳ đổi mới vô song với sự xuất hiện của nhiều loài với hình dáng và kết cấu cơ thể khác nhau. Suốt bốn tỷ năm trước đó sự sống không có những thay đổi đáng kể để rồi đột nhiên, chỉ trong khoảng năm đến mười triệu năm, sinh vật đã tiến hóa để có được hình dáng cơ thể như ngày nay.
Tuy nhiên, điều đáng ngạc nhiên nhất là trong số này có nhiều loài không để lại bất kỳ hậu duệ nào. Tổng cộng, theo lời Gould, ít nhất mười lăm hoặc hai mươi loài trong số này không thuộc bất kỳ hệ sinh vật nào. (Về sau các nhà khoa học Đại học Cambridge xác định con số này lên đến hàng trăm).
Ngày nay chúng ta biết rằng sinh vật phức tạp đã tồn tại ít nhất hàng trăm triệu năm trước kỷ Cambri. Gần bốn mươi năm sau khi Walcott thực hiện khám phá của mình tại Canada, một nhà địa chất trẻ tại Australia tên là Reginald Sprigg khám phá được một thứ thậm chí còn cổ xưa hơn.
Năm 1946 Sprigg tham gia một cuộc nghiên cứu về các quặng mỏ bị bỏ hoang tại các ngọn đồi Ediacaran thuộc dãy Flinders kéo dài ba trăm dặm về phía Bắc Adelaide. Mục tiêu của cuộc nghiên cứu này là nhằm tìm hiểu xem liệu họ có thể tái khai thác các quặng mỏ này được không, thế nên ông hoàn toàn không quan tâm đến các loại đá trên bề mặt, ông lại càng không quan tâm đến các hóa thạch. Nhưng một hôm nọ trong khi đang dùng bữa trưa, Sprigg lơ đãng đưa mắt nhìn một tảng sa thạch để rồi ông phải sửng sốt khi nhận thấy rằng bề mặt tảng sa thạch này được bao phủ bởi nhiều loại hóa thạch khác nhau. Các tảng đá này có độ tuổi từ kỷ Cambri. Điều này có nghĩa là ông đang ngắm nhìn vết tích của sự khởi đầu của sự sống hữu hình.
Sprigg gửi một bài thuyết trình đến tờ Nature, nhưng nó bị bác bỏ. Thay vì thế ông đọc nó tại cuộc họp hàng năm của Hội Khoa học Australia và New Zealand vào sáng hôm sau, nhưng nó vẫn không nhận được sự ủng hộ của mọi người ở đó, họ nói rằng các dấu vết tại Ediacaran chỉ là “các dấu vết ngẫu nhiên” – được tạo thành bởi gió hoặc mưa hoặc thủy triều, nhưng không phải là vật sống. Mất hy vọng, Sprigg đến London và trình bày những khám phá của mình cho Hội Địa chất Quốc tế, nhưng ông lại thất bại. Cuối cùng, ông trình bày những khám phá của mình trong cuốn Transactions of the Royal Society of South Australia. Sau đó ông tham gia vào việc thăm dò dầu hỏa.
Chín năm sau, năm 1957, một cậu học sinh tên là John Mason, trong khi đang dạo bước qua khu rừng Charnwood tại vùng Trung du Anh quốc, đã tìm thấy một tảng đá trong đó có một hóa thạch lạ, trông giống như một con thiên nga biển hiện đại và giống hệt vài mẫu vật mà Sprigg đã tìm thấy trước đó. Mason trao nó cho một nhà cổ sinh vật học tại Đại học Leicester, người này lập tức xác nhận rằng hóa thạch này có độ tuổi trước kỷ Cambri.
Hình ảnh Manson được đưa lên các bìa báo và được xem là một vị anh hùng trẻ tuổi; hiện nay hình ảnh Manson vẫn còn lưu lại trong nhiều sách. Mẫu vật này được đặt tên theo cậu là Chamia masomi.
Ngày nay một số mẫu vật của Sprigg, cùng với khoảng 1.500 mẫu vật khác được khám phá tại dãy Flinder kể từ đó, được trưng bày trong các ngăn kéo (bằng thủy tinh) tại một phòng của Bảo tàng miền Nam Australia thuộc Adelaide, nhưng chúng không thu hút nhiều sự chú ý. Hầu hết các mẫu vật này có hình đĩa với kích cỡ nhỏ.
Cho đến nay cũng chỉ một số nhà khoa học đồng ý với giả thuyết về nguồn gốc và phương cách tồn tại của các chủng loài này. Theo như tôi được biết thì chúng không có miệng cũng chẳng có hậu môn và cũng không có các cơ quan nội tạng. Fortey nói, “Chúng thường nằm yên giống như loài cá bơn”. Trong trạng thái sống động nhất thì chúng cũng không hơn gì loài sứa. Mọi sinh vật được khám phá tại Ediacaran đều được cấu thành bởi hai lớp mô. Ngoại trừ loài sứa, mọi động vật ngày nay đều được cấu thành bởi ba lớp mô.
Một số chuyên gia cho rằng chúng hoàn toàn không phải động vật, rằng chúng giống thực vật và nấm hơn. Thậm chí ngày nay sự phân biệt giữa động vật và thực vật vẫn chưa rõ ràng. Loài hải miên hiện đại luôn gắn chặt vào một đối tượng cố định nào đó cả đời, không có mắt hoặc não bộ hoặc nhịp tim, tuy thế đó lại là loài động vật. “Nếu chúng ta quay trở lại thời gian trước kỷ Cambri, khi ấy sự khác biệt giữa động vật và thực vật còn ít rõ ràng hơn thế”, Fortey nói. “Không có quy luật nào cho thấy rằng bạn hoàn toàn thuộc thực vật hay động vật”.
Người ta cũng không đồng ý rằng các sinh vật hóa thạch được khám phá tại Ediacaran là tổ tiên của bất kỳ loài nào còn sống ngày nay (ngoại trừ có lẽ một vài loài sứa). “Chẳng có gì liên hệ với các sinh vật ngày nay”, Fortey viết.
Chúng ta có cảm giác rằng cuối cùng thì chúng chẳng có ý nghĩa gì đối với quá trình phát triển sự sống trên trái đất. Nhiều người tin rằng đã có sự hủy diệt sự sống xảy ra trước kỷ Cambri.
Nói cách khác, đời sống phức tạp đã khởi đầu từ sự bùng nổ ở kỷ Cambri. Đó là nhận định của Gould.
Ngày nay người ta cho rằng các động vật ở kỷ Cambri có lẽ đã tồn tại ở đó từ trước nhưng chúng quá nhỏ nên không thể trông thấy bằng mắt thường. Một lần nữa, bọ ba thùy được xem là manh mối của sự sống – chính sự xuất hiện của chúng trên diện rộng, toàn cầu, là điều khiến người ta bối rối. Sự xuất hiện đột ngột của chúng cho thấy rằng chúng ta đã bỏ nhỡ phần lớn của lịch sử về sự sống trên trái đất. Có thể không có bằng chứng rõ ràng cho thấy rằng chúng có tổ tiên – tổ tiên của chúng đã tồn tại trước đó rất lâu.
Và lý do tại sao chúng ta vẫn không tìm được vết tích tổ tiên của chúng, những chủng loài xuất hiện trước đó, chính là vì chúng quá nhỏ nên không thể không bị phân hủy. Fortey nói: “Sinh vật không nhất thiết cần phải to lớn mới có thể hoạt động hiệu quả. Loài động vật chân đốt sống ở các đại dương ngày nay hoàn toàn không để lại bất kỳ vết tích hóa thạch nào”. Ông viện dẫn về loài chân kiếm nhỏ bé, chúng xuất hiện với số lượng lên đến hàng chục nghìn tỷ tại các đại dương ngày nay và tụ tập thành bầy để có thể biến đại dương thành một màu đen, tuy nhiên toàn bộ hiểu biết của chúng ta về tổ tiên của chúng chỉ là một mẫu vật duy nhất được tìm thấy trong cơ thể của một con cá hóa thạch cổ xưa.
“Sự bùng nổ tại kỷ Cambri, nếu có, có lẽ cũng chỉ là sự gia tăng về kích cỡ chứ không phải là sự xuất hiện đột ngột của sự sống hay một loài có kết cấu thể chất hoàn toàn mới”, Fortey nói. “Và điều đó có thể đã xảy ra rất nhanh, thế nên tôi gọi đó là sự bùng nổ”. Ý tưởng ở đây là: giống như loài có vú đã tiềm ẩn chờ đợi cơ hội tốt suốt hàng trăm triệu năm mãi đến khi loài khủng long tuyệt chủng rồi chúng mới tái xuất đột ngột với số lượng cực lớn trên toàn hành tinh, loài động vật chân đốt và bọ ba thùy cũng thế, chúng cũng chờ đợi dưới dạng các vi sinh vật mãi đến khi các sinh vật được khám phá tại Ediacaran biến mất. Fortey nói: “Chúng ta biết rằng động vật có vú đã sinh sản với tốc độ nhanh sau khi loài khủng long tuyệt chủng – tôi nói ‘nhanh’ ở đây không phải là trong khoảng thời gian ngắn mà là trong suốt hàng triệu năm”.
