Hoá thạch hình thành khi xác một sinh vật bị vùi thật nhanh trong bùn, cát hay tro núi lửa, tránh được ôxy và những kẻ ăn xác, rồi qua hàng nghìn tới hàng triệu năm, khoáng chất trong nước ngầm dần thay thế hoặc đúc lại hình dạng của nó. Chuỗi điều kiện ấy rất hiếm khi trọn vẹn, nên chỉ một phần cực nhỏ những sinh vật từng sống để lại được dấu vết.
Chào bạn, đây là Nhà Sinh Học. Hoá thạch là những trang nhật ký mà Trái Đất viết rồi xé gần hết. Tập này mình nói về cách những trang ít ỏi ấy được giữ lại, và cách các nhà khoa học đọc chúng.
Con đường gian nan từ xác chết thành đá
Phần lớn sinh vật chết đi không để lại gì. Thịt bị vi khuẩn phân huỷ, xương bị thú ăn xác gặm, nắng mưa làm mục nốt phần còn lại. Chỉ trong vài năm, một con trâu chết ngoài đồng gần như biến mất.
Để thành hoá thạch, xác phải bị vùi nhanh. Đáy hồ, đáy biển, bãi bồi cửa sông, nơi bùn cát lắng liên tục là chỗ thuận lợi nhất. Bị phủ kín, xác thiếu ôxy nên phân huỷ chậm và thoát khỏi kẻ ăn xác.
Theo thời gian, lớp trầm tích chồng lên nhau, nén chặt thành đá. Nước ngầm thấm qua mang theo khoáng chất, lấp vào các lỗ nhỏ trong xương, vỏ, gỗ, hoặc thay thế dần từng chút vật chất gốc. Kết quả là một bản sao bằng đá, giữ được hình dạng, đôi khi cả cấu trúc vi mô.
Cuối cùng, phải có thêm một chút may mắn nữa: lớp đá ấy được nâng lên, bị xói mòn lộ ra đúng lúc có người đi qua và nhận ra nó.
Không chỉ có xương hoá đá
Bộ phận cứng như xương, răng, vỏ ốc, vỏ sò dễ thành hoá thạch nhất. Vì vậy các loài có vỏ sống dưới biển nông có hồ sơ hoá thạch dày, còn sinh vật thân mềm như sứa, giun thì hiếm hoi.
Có khi bản thân sinh vật đã mất hẳn, chỉ còn cái khuôn rỗng in trong đá, hoặc khuôn đó được khoáng chất đổ đầy thành một bản đúc. Có khi chỉ còn dấu vết hoạt động: dấu chân, hang đào, trứng, thậm chí phân hoá thạch.
Một số trường hợp đặc biệt giữ được nhiều hơn. Côn trùng mắc kẹt trong nhựa cây hoá thành hổ phách còn nguyên cánh, nguyên lông. Voi ma mút đông lạnh trong băng vĩnh cửu ở vùng cực còn giữ thịt và lông.
Than đá cũng là sản phẩm của thực vật cổ bị vùi lấp với khối lượng khổng lồ. Những vỉa than ở vùng Quảng Ninh là tàn tích của những cánh rừng đầm lầy rất xa xưa.
Đọc tuổi hoá thạch bằng cách nào?
Cách đơn giản nhất là đọc thứ tự lớp đá. Trong một vách đá chưa bị đảo lộn, lớp dưới thường cổ hơn lớp trên. Cách này cho biết cái nào trước cái nào sau, nhưng chưa cho con số năm.
Để có con số, các nhà khoa học dùng đồng hồ phóng xạ. Một số nguyên tố trong đá núi lửa tự phân rã với tốc độ không đổi đã đo được. So lượng chất gốc còn lại với lượng chất mới sinh ra là tính được đá bao nhiêu tuổi. Hoá thạch nằm kẹp giữa hai lớp tro núi lửa đã định tuổi thì có tuổi nằm trong khoảng giữa.
Một hiểu lầm phổ biến là dùng cacbon phóng xạ để định tuổi khủng long. Cacbon phóng xạ phân rã khá nhanh nên chỉ dùng được cho mẫu tới khoảng vài chục nghìn năm tuổi, phù hợp cho khảo cổ học, không phù hợp cho hoá thạch hàng triệu năm.
Kết hợp nhiều phương pháp độc lập mà ra kết quả khớp nhau, các nhà khoa học mới tự tin về một niên đại.
Hồ sơ thiếu trang vẫn kể được câu chuyện
Có người hỏi: hoá thạch hiếm và thiếu như vậy thì làm sao tin được bức tranh tiến hoá? Câu trả lời là các nhà khoa học không dựa vào một hoá thạch, mà vào sự nhất quán của hàng triệu mẫu từ khắp thế giới.
Trong mọi vách đá đã khảo sát, thứ tự xuất hiện luôn hợp lý: cá xuất hiện trước động vật bốn chân, bò sát trước chim, không bao giờ thấy thỏ trong lớp đá của thời cá cổ. Một hoá thạch sai chỗ như vậy có thể làm lung lay cả lý thuyết, nhưng chưa ai tìm thấy.
Những hoá thạch chuyển tiếp mang đặc điểm của hai nhóm, như cá có chi gần giống chân hay khủng long có lông vũ, cũng xuất hiện đúng ở những lớp đá có tuổi mà lý thuyết dự đoán.
Ngày nay, hồ sơ hoá thạch còn được đối chiếu với bằng chứng từ gen. Hai nguồn độc lập kể cùng một câu chuyện, đó là điều làm các nhà sinh học yên tâm.
Gặp hoá thạch thì nên làm gì?
Ở Việt Nam, các nhà địa chất và cổ sinh vật học đã tìm thấy hoá thạch ở nhiều nơi, trong đó có các hang động núi đá vôi phía Bắc với nhiều răng và xương động vật cổ. Nhiều mẫu đang được lưu giữ ở các bảo tàng địa chất và viện nghiên cứu.
Nếu bạn tình cờ thấy một vỏ ốc hoá đá trong vách núi hay một mẩu xương lạ khi đào móng nhà, việc tốt nhất là chụp ảnh, ghi lại vị trí, đừng tự đào bới và liên hệ bảo tàng hoặc cơ quan văn hoá địa phương.
Giá trị khoa học của hoá thạch nằm phần lớn ở bối cảnh: nó nằm trong lớp đá nào, cạnh những gì. Đào ra mang về nhà là mất bối cảnh mãi mãi.
Việc mua bán hoá thạch trên mạng cũng nên tránh, vì nhiều mẫu có nguồn gốc không rõ ràng, có khi vi phạm pháp luật. Còn lần tới đi qua một vách đá vôi, bạn thử tìm những vệt cong như vỏ sò trong đá: biết đâu bạn đang đứng trên đáy một vùng biển cổ.
Câu hỏi thường gặp
Hoá thạch cổ nhất được biết tới bao nhiêu tuổi?
Những dấu vết sự sống cổ nhất được nhiều nhà khoa học chấp nhận là các cấu trúc đá do vi khuẩn tạo nên, có tuổi hơn ba tỉ năm. Một số dấu vết còn cổ hơn vẫn đang được tranh luận.
Có thể lấy ADN khủng long từ hoá thạch không?
Theo hiểu biết hiện nay thì không. ADN phân huỷ theo thời gian, và hoá thạch hàng chục triệu năm tuổi không còn ADN đọc được. ADN cổ chỉ lấy được từ mẫu trẻ hơn nhiều, như xương vài chục nghìn năm tuổi.
Vì sao vỏ sò hoá thạch lại có trên núi cao?
Vì nơi đó từng là đáy biển. Chuyển động của vỏ Trái Đất qua hàng triệu năm đã nâng những lớp đá trầm tích biển lên thành núi.
Hổ phách có phải lúc nào cũng chứa côn trùng không?
Không. Phần lớn hổ phách không có gì bên trong. Những miếng có côn trùng hay lá cây rất được giới nghiên cứu quý vì giữ được chi tiết mà hoá thạch thường không có.
Hoá thạch sống là gì?
Đó là cách gọi không chính thức cho những loài ngày nay trông rất giống tổ tiên hoá thạch của chúng, như cá vây tay. Chúng vẫn tiến hoá, chỉ là hình dạng bên ngoài ít đổi.
