Trong hàng tỷ năm, tất cả sự sống trên Trái đất là
cực nhỏ, bao gồm chủ yếu là các tế bào đơn lẻ. Rồi đột nhiên, khoảng 570 triệu
năm trước, những sinh vật phức tạp bao gồm cả những động vật có cơ thể mềm như
bọt biển dài đến một mét sống dậy. Và trong 15 triệu năm, sự sống ở kích thước
và sự phức tạp này chỉ tồn tại ở vùng nước sâu.
Các nhà khoa học từ lâu đã đặt câu hỏi tại sao những
sinh vật này xuất hiện: trong đại dương sâu thẳm, nơi ánh sáng và thực phẩm khan
hiếm, vào thời điểm oxy trong khí quyển Trái đất bị thiếu hụt đặc biệt. Một
nghiên cứu mới từ Đại học Stanford cho thấy rằng nhiệt độ ổn định hơn ở độ sâu
của đại dương cho phép các dạng sống đang phát triển sử dụng tốt nhất nguồn cung
cấp oxy hạn chế.
Nghiên cứu mới này cung cấp thông tin có thể làm
sáng tỏ các loại sinh vật sẽ có thể tồn tại trong các môi trường khác nhau trong
tương lai ra sao.
Hiệu ứng Goldilocks và sự thay đổi nhiệt độ
Trước đây, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết
rằng động vật có nhiệt độ tối ưu mà tại đó chúng có thể phát triển mạnh với
lượng oxy ít nhất. Để kiểm tra lý thuyết đó, Boag đã đo nhu cầu oxy của biển hải
quỳ, có cơ thể sền sệt và khả năng thở qua da gần giống với sinh học của hóa
thạch được thu thập từ các đại dương thời Ediacaran.
"Chúng tôi cho rằng khả năng chịu đựng oxy thấp của
chúng sẽ trở nên tồi tệ hơn khi nhiệt độ tăng lên. Điều đó đã được quan sát thấy
ở những động vật phức tạp hơn như cá và tôm hùm và cua", Boag cho biết. Các nhà
khoa học không chắc chắn liệu nhiệt độ lạnh hơn có sẽ làm giảm sức chịu đựng của
chúng hay không. Nhưng thực sự, hải quỳ cần nhiều oxy hơn khi nhiệt độ trong bể
thí nghiệm nằm ngoài vùng thoải mái của chúng.
Cùng với nhau, những yếu tố này khiến Boag và các
đồng nghiệp nghi ngờ rằng, giống như hải quỳ, sự sống thời Ediacaran cũng sẽ cần
nhiệt độ ổn định để sử dụng hiệu quả nhất nguồn cung cấp oxy hạn chế của đại
dương.
Các động vật thời kỳ Ediacaran sẽ khó sử dụng lượng
oxy ít hơn ở vùng nước biển lạnh, sâu hơn so với vùng nước ấm hơn vì khí khuếch
tán vào các mô chậm hơn trong nước biển lạnh hơn. Động vật trong thời tiết lạnh
phải tiêu tốn một phần năng lượng lớn hơn chỉ để di chuyển nước biển có oxy qua
cơ thể.
Ở vùng nông, sự đi qua của mặt trời và mùa có thể
tạo ra sự dao động mạnh về nhiệt độ - tới 10 độ C. Trong đại dương hiện đại, thì
sự dao động theo mùa dưới 1 độ C ở độ sâu dưới một km (62 dặm). "Nhiệt độ thay
đổi nhanh hơn nhiều trên cơ sở hàng ngày và hàng năm ở vùng nước nông", Sperling
giải thích.
Trong một thế giới có nồng độ oxy thấp, động vật
không thể tự điều chỉnh nhiệt độ cơ thể không thể chịu đựng được một môi trường
thường xuyên bị cuốn ra ngoài nhiệt độ an toàn của chúng.
Nhóm Stanford, hợp tác với các đồng nghiệp tại Đại
học Yale, đề xuất rằng, nơi duy nhất có nhiệt độ phù hợp là trong đại dương sâu
thẳm. Trong một thế giới thiếu oxy, cuộc sống mới phát triển cần phải hiệu quả
nhất có thể và điều đó chỉ có thể đạt được ở độ sâu tương đối ổn định. "Đó là lý
do tại sao động vật xuất hiện ở đó", ông nói.
Thanh Vân (Eurekalert)