Loài động vật đa bào đầu tiên tồn tại trên Trái Đất trông như thế nào?

Sứa lược có hệ thần kinh phức tạp. Ảnh: Darrin Schultz.

Science Alert thông tin bọt biển (Porifera) từ lâu đã là ứng cử viên hàng đầu cho danh hiệu động vật đầu tiên trên Trái Đất do sự đơn giản về mặt giải phẫu và không có hệ thần kinh. Tuy nhiên, dữ liệu mới cho thấy sứa lược (ctenophore) mới là loài động vật giành vị trí đầu tiên, mặc dù chúng có hệ thần kinh phân biệt phức tạp hơn.

"Tổ tiên chung của tất cả loài động vật có thể sống cách đây 600-700 triệu năm. Thật khó để biết chúng trông như thế nào vì chúng là động vật thân mềm và không để lại di tích hóa thạch trực tiếp. Nhưng vẫn có thể sử dụng phép so sánh giữa các loài động vật sống để tìm hiểu về chúng", nhà sinh vật học phân tử Daniel Rokhsar thuộc đại học California giải thích.

Quá trình phân tích gene

Những phân tích trước đây chỉ tập trung vào trình tự gene nên dẫn đến kết quả trái ngược nhau. Theo đó, một số trình tự cho thấy bọt biển xuất hiện trước trong khi các phân tích khác cho thấy đó là sứa lược.

Bằng cách so sánh sự sắp xếp của các trình tự gene được bảo tồn trên những phân tử di truyền (nhiễm sắc thể), nhà sinh học Darrin Schultz thuộc đại học Vienna và các đồng nghiệp đã tìm thấy nhiều mẫu biểu thị rõ ràng thứ tự sự kiện tiến hóa giữa các sinh vật.

Các nhà nghiên cứu đã so sánh bộ gene mới được sắp xếp của loài sứa lược, 2 loài bọt biển, 2 động vật đơn bào (choanoflagellate và amip), một loài ký sinh vật trên cá có liên quan đến động vật và nấm (ichthyosporea) với các loài động vật hiện đại khác.

Qua quan sát, bọt biển và các động vật hiện đại đều có chung những đặc điểm từ một loại sự kiện hợp nhất và sắp xếp lại nhiễm sắc thể hiếm gặp. Tuy nhiên, điều này không có ở sứa lược vì bộ gene của chúng được sắp xếp giống các động vật đơn bào hơn.

"Chúng tôi đã tìm thấy một số sự sắp xếp lại được chia sẻ từ bọt biển và động vật không phải sứa lược. Sứa lược giống với những loài không phải động vật. Lời giải thích đơn giản nhất là sứa lược đã phân nhánh trước khi sự sắp xếp lại xảy ra", ông Rokhsar nói.

Vì vậy, theo ông Rokhsar, sứa lược rất có thể tiến hóa đầu tiên rồi kế đến là bọt biển. Sau đó, bọt biển bắt đầu truyền lại sự sắp xếp nhiễm sắc thể hỗn hợp mới của chúng cho các động vật hậu duệ.

Về mặt giải phẫu, một số tế bào bọt biển gần giống với tế bào của vi khuẩn đơn bào gọi là choanoflagellate. Ảnh: Science Alert.

Mở ra phương pháp nghiên cứu mới

"Đây thực sự là một tín hiệu rõ ràng, không phải ngẫu nhiên vì chúng tôi đang xử lý các nhóm gene tương đối nhỏ, có lẽ là một tỷ năm khác biệt giữa động vật và phi động vật. Nhưng tín hiệu đã ở đó và chứng minh chắc chắn cho kịch bản ctenophore phân nhánh đầu tiên", ông Rokhsar cho biết.

Các kỹ thuật mới mà nhóm nghiên cứu phát triển để thực hiện khám phá này sẽ giúp tìm ra câu trả lời chính xác hơn cho các bí ẩn tiến hóa khác.

Ông Schultz cho rằng dấu vết của sự kiện tiến hóa cổ đại này vẫn còn hiện diện trong bộ gene của động vật hàng trăm triệu năm sau.

Nghiên cứu này đã cung cấp bối cảnh để hiểu điều gì làm cho động vật xuất hiện. Nó cũng giúp con người hiểu các chức năng cơ bản như cách cảm nhận môi trường xung quanh, cách ăn và cách di chuyển.