NHỮNG ĐỘNG VẬT CÓ XƯƠNG SỐNG CỔ XƯA NHẤT TỪNG CÓ... BỐN MẮT

Các hóa thạch được bảo tồn đặc biệt tốt tại khu vực Trường Giang, Trung Quốc, đang mang đến cái nhìn hiếm hoi về hệ thị giác của những động vật có xương sống sớm nhất trên Trái Đất. Một nhóm nghiên cứu quốc tế cho biết họ đã xác định được rằng các loài trong Họ Myllokunmingiidae, những sinh vật sống cách đây khoảng 518 triệu năm, sở hữu tới bốn mắt hoạt động, trong đó hai mắt nhỏ nằm giữa hai mắt lớn hơn ở hai bên đầu .

Tranh minh họa một con cá thuộc Họ Myllokunmingiidae, với bốn con mắt hoạt động cùng lúc. Tranh của Xiangtong Lei & Sihang Zhang.

Họ Myllokunmingiidae là những động vật có xương sống nguyên thủy xuất hiện trong Kỷ Cambri, thời kỳ nổi tiếng với sự bùng nổ đa dạng hình thái của các loài sinh vật. Dù không có vẻ ngoài quá khác thường so với nhiều dạng sống kỳ lạ cùng thời, chúng lại có ý nghĩa đặc biệt vì thuộc về nhánh tiến hóa dẫn đến các động vật có xương sống hiện đại, bao gồm cả con người. Việc phát hiện hệ thị giác bốn mắt ở nhóm này cho thấy tổ tiên xa xưa của chúng ta đã phát triển khả năng xử lý hình ảnh phức tạp từ rất sớm.

Theo mô tả từ các hóa thạch, các loài cá trong Họ Myllokunmingiidae có hình dạng giống nòng nọc, với hai mắt lớn ở hai bên và hai mắt nhỏ phía trước. Nhóm nghiên cứu cho biết các mẫu vật được bảo tồn tốt đến mức có thể quan sát chi tiết cấu trúc mắt, bao gồm sắc tố hấp thụ ánh sáng và thấu kính. Điều này giúp xác nhận rằng cả bốn mắt đều có khả năng tạo ảnh, chứ không chỉ là cơ quan cảm nhận ánh sáng đơn giản.

Hóa thạch của một con cá thuộc Họ Myllokunmingiidae. Ảnh: Xiangtong Lei & Sihang Zhang.

Một phát hiện đáng chú ý khác liên quan đến sự tiến hóa của tuyến tùng (pineal gland). Các tác giả cho rằng cặp mắt nhỏ phía trước của các loài trong Họ Myllokunmingiidae có thể là tổ tiên của tuyến tùng hiện đại, cơ quan nằm sâu trong não bộ động vật có xương sống, có vai trò điều hòa melatonin và chu kỳ ngủ thay vì là "mắt thứ ba" theo nghĩa biểu tượng. Một số loài bò sát ngày nay vẫn giữ khả năng cảm nhận ánh sáng ở tuyến tùng, cho thấy mối liên hệ tiến hóa lâu dài của cơ quan này với hệ thị giác nguyên thủy.

Ảnh chụp cận cảnh cho thấy hai mắt rõ ràng, và một khối mơ hồ lúc đầu trông khá khó hiểu, nhưng có thành phần hóa học giống hệt nhau, cho thấy đó là hai mắt nhỏ hơn. Ảnh: Xiangtong Lei & Sihang Zhang.

Việc tìm thấy mắt được bảo tồn trong hóa thạch là điều hiếm gặp, bởi mô mềm thường phân hủy nhanh. Do đó, những mẫu vật từ Trường Giang mang lại cơ hội đặc biệt để nghiên cứu trực tiếp cấu trúc thị giác của các loài cổ đại. Nhóm nghiên cứu cho biết họ thậm chí còn phát hiện melanin trong mắt, sắc tố vẫn đóng vai trò quan trọng trong hấp thụ ánh sáng ở động vật hiện đại, giúp củng cố thêm bằng chứng về chức năng thị giác của các cơ quan này.

Phân tích được thực hiện trên hai loài thuộc Họ Myllokunmingiidae, gồm Haikouichthys ercaicunensis và một loài chưa được đặt tên. Cả hai đều cho thấy cấu trúc mắt tương đồng, bao gồm cặp mắt lớn và cặp mắt nhỏ có thành phần hóa học giống nhau. Trước đây, các đốm tối trên đầu sinh vật từng được cho là túi khứu giác, nhưng sự hiện diện của melanin và hình dạng giống thấu kính đã bác bỏ giả thuyết này.

Các nhà khoa học nhận định rằng việc sở hữu bốn mắt có thể giúp Họ Myllokunmingiidae mở rộng trường nhìn, hỗ trợ phát hiện sớm kẻ săn mồi trong môi trường Cambri đầy rẫy nguy hiểm. Tuy nhiên, hệ thị giác phức tạp này có thể tiêu tốn nhiều năng lượng, dẫn đến việc các loài hậu duệ chỉ giữ lại hai mắt ngoài, trong khi cặp mắt trong tiến hóa thành tuyến tùng. Phát hiện này góp phần làm sáng tỏ cách những động vật có xương sống đầu tiên nhìn và tương tác với thế giới xung quanh hơn nửa tỷ năm trước.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của hệ thị giác và các cơ quan cảm nhận ánh sáng ở động vật có xương sống. Những hóa thạch hiếm hoi này tiếp tục mở ra cánh cửa nhìn vào quá khứ xa xôi, nơi những đặc điểm sinh học nền tảng của chúng ta bắt đầu hình thành.