Tại sao xương vây của cá voi có năm ngón trông giống bàn tay con người?

Cá voi thuộc nhóm động vật có xương sống, động vật có vú, phân lớp động vật Eutheria , Artiodactyla (Bộ guốc chẵn).

Artiodactyla- Bộ guốc chẵn? Đúng! Cá voi được phân loại vào cũng nhóm động vật như lợn, cừu và các loài gia súc khác. Đây là câu trả lời kép sau khi xác định phân tích di truyền và phân tích bằng chứng hóa thạch. Trong một thời gian dài trước đây, các nhà động vật học không biết phân loại cá voi vào nhóm nào. Vì vậy, họ đã được đưa ra một tên gọi riêng cho chúng là Cetacean - Bộ Cá voi, tên gọi này ngay nay vẫn được giới khoa học thừa nhận và sử dụng như tên gọi chính thức của chúng. Tuy nhiên, khi các bằng chứng về hóa thạch dần được phát hiện, cuối cùng các nhà khoa học đã tìm thấy bằng chứng rõ ràng để có thể phân loại chính xác cá voi thuộc nhóm động vật nào.

Pakicetus là một chi động vật đã tuyệt chủng thuộc bộ Cá voi, tìm thấy trong các lớp đá thuộc Tiền Eocen ở Pakistan. Các địa tầng nơi các hóa thạch được tìm thấy khi đó là một phần của vùng duyên hải biển Tethys.

Vào những năm 1970, hóa thạch của một loài động vật bốn chân được tìm thấy ở Ấn Độ và Pakistan, chúng được xác định là có mối quan hệ mật thiết với cá voi hiện đại và được đặt tên là Pakicetus. Tuy nhiên, loài động vật này chủ yếu sống trên cạn. Sau đó, một hóa thạch của loài chuyển tiếp đã được phát hiện - Ambulocetus. Sau đó một loạt hóa thạch của các loài động vật chuyển tiếp khác cũng được giới khảo cổ phát hiện - Remingtonocetus, Rodhocetus, Protocetus, Dorudon, Basilosaurus... Và cơ thể của chúng ngày càng được tiến hóa và thay đổi để phù hợp hơn với đời sống thủy sinh. Các chi sau của chúng ngày càng ngắn hơn, và cuối cùng trở thành hình dáng giống như vây cá mà ngày nay chúng ta vẫn thường thấy ở cá voi.

Ambulocetus là một dạng cá voi cổ có thể đi lại cũng như bơi lội. Nó sinh sống trong thời kỳ Tiền Eocen, khoảng 50 - 49 triệu năm trước. Nó là hóa thạch chuyển tiếp chỉ ra sự tiến hóa của cá voi từ động vật có vú sống trên mặt đất sang đời sống thủy sinh đã diễn ra như thế nào.

Thông qua việc xác định DNA, cuối cùng đã giới khoa học cũng đã đi tới xác nhận rằng loài động vật còn tồn tại trên Trái Đất ngày nay có mối liên hệ mật thiết nhất với cá voi chính là loài hà mã - chúng có chung tổ tiên với cá voi 50 triệu năm trước.

Trong số các loài động vật trên cạn hiện nay, có rất nhiều loài động vật có năm ngón tay giống với con người chúng ta như ếch, thằn lằn, dơi, cá sấu...

Và cũng có cả những loài động vật bị mất một phần của ngón tay hay tiến hóa theo một hướng khác để thích nghi với môi trường sống trong quá trình tiến hóa.

Ví dụ, loài lợn đã tiến hóa để mất dần đi những ngón chân, thay vào đó là móng guốc, hay loài ngựa, chúng cũng dần bị tiêu biến và chỉ còn lại ngon chân giữa để hình thành móng như ngày nay. Để thích ứng với nhu cầu cầm nắm, một số động vật đã tiến hóa một số xương của cơ thể thành ngón tay giả để sở hữu sáu ngón, như gấu trúc và chuột chũi.

Xương tay của các loài lần lượt từ trái qua phải: Con người, thằn lằn, mèo, cá voi, dơi, ếch và chim.

Trước khi cá voi rời đất liền và chuyển hẳn sang đời sống thủy sinh, tổ tiên của chúng vẫn giữ được nguyên đặc điểm bên ngoài của bản tay sở hữu năm ngón. Mặc dù lợn và hà mã sau đó đã thoái hóa những đặc điểm của xương bàn tay để thành động vật guốc chẵn, nhưng cá voi lại tiến hóa theo một hướng khác, năm ngón tay của chúng thay vì tách riêng ra thì lại được hợp nhất, nhưng cấu trúc xương bên trong vẫn giữ nguyên và hình thành vây như ngày nay chúng ta vẫn thường thấy.

Tại sao lại là năm ngón?

Nếu phần phân tích phía trên đã giúp cho bạn biết được vì sao xương vây của cá voi có năm ngón trông giống bàn tay con người thì câu chuyện có thể kết thúc ở đây. Nhưng nếu sự tò mò của bạn vẫn tiếp tục và tự hỏi tại sao tổ tiên của các loài động vật bốn chân trên mặt đất lại có năm ngoan tay thì có thể phần giải thích dưới đây sẽ cung cấp đáp án cho bạn.

Để giải đáp thắc mắc này thì hãy cũng quay ngược thời gian, trở về thời điểm khoảng 380 triệu năm trước. Câu chuyện được bắt đầu từ một loài cá sinh sống dưới đại dương nhưng không có được những lợi thế sinh tồn so với các loài cùng môi trường sống ở thời điểm đó. Chúng không giống với những loài cá mà chúng ta vẫn thường mua ngoài chợ - tất cả các vây được tạo thành từ các hàng xương song song, được phân loại là cá vây tia.

Lớp Cá vây tia là một lớp chứa các loài cá xương có vây tia. Về số lượng, chúng là nhóm chiếm đa số trong số các động vật có xương sống, với khoảng 33.200 loài đã biết được bắt gặp ở mọi môi trường nước, từ các ao, hồ, đầm nước ngọt đến các môi trường nước mặn của biển và đại dương.

Chúng ta đều biết được rằng các loài động vật trên cạn đều có nguồn gốc từ đại dương. Nhưng tại sao những con cá ngày nay lại trông không giống như có thể tiến hóa như vậy. Nếu chúng muốn tiến hóa để sở hữu các chi thì những xương vây của chúng làm thế nào để có thể hình thành và phát triển các mô cơ?

Trên thực tế những loài cá ngày nay không còn khả năng tiến hóa để có thể sinh sống trên đất liền, cấu trúc sinh học của chúng ngày nay đã quá thích hợp để sống dưới nước và mất đi khả năng tiến hóa để thay đổi môi trường sống.

Nhưng thời tiền sử, những loài cá vây tay (cá vây thùy) tuy không thể chiếm ưu thế dưới nước, nhưng chúng lại có khả năng tiến hóa để thích nghi với việc chuyển đổi môi trường sống từ dưới nước sang đất liền.

Vây của loài cá tiền sử này không hề giống với những loài cá hiện đại, những chiếc vây của chúng tồn tại cả thịt và xương. Loài cá này có cấy trúc không giống như những loài cá vây tia và luôn bị đe dọa bởi sự cạnh tranh trong môi trường tự nhiên. Ở thời điểm hiện tại, trên Trái Đất chỉ còn tồn tại 4 loài cá vây tay (cá vây thùy) và tất cả chúng đều đang phải đừng trước nguy cơ tuyệt chủng.

Nhưng cũng chính nhờ việc tồn tại cả xương và thịt ở vây mà cá vây tay có thể bò qua những vùng đầm lầy bằng những chiếc vây của mình. Đây cũng chính là tiền thân của việc thích nghi dần với cuộc sống lưỡng cư và chuyển hẳn lên trên cạn minh chứng rõ nhất là hóa thạch được tìm thấy trong giai đoạn này của loài Eusthenopteron và Tiktaalik.

Eusthenopteron là một chi cá vây thùy tuyệt chủng mang tính biểu tượng từ các mối quan hệ gần của nó với động vật bốn chân. Miêu tả ban đầu của loài động vật này cho thấy nó sống trên mặt đất, tuy nhiên hầu hết các nhà cổ sinh vật học hiên nay đều đồng ý nó là một động vật thủy sinh hoàn toàn.

Trong quá trình thích nghi với cuộc sống lưỡng cư, vây ngực và vây bụng của những con cá vây tay liên tục được tiến hóa để to khỏe hơn và dần phát triển để có những đặc điểm như bàn tay. Cuối cùng, khoảng 365 triệu năm trước, một loài mới cũng đã được xuất hiện, chúng được đặt tên là Acanthostega.

Acanthostega là loại động vật đầu tiên có các chi rõ ràng. Nó có 8 ngón tay ở mỗi bàn chân ở cả chi trước và sau, và theo thời gian, chúng dần tiến hóa và hợp nhất những ngón tay của mình thành 5 ngón.

Acanthostega xuất hiện vào thời kỳ cuối kỷ Devon khoảng 365 triệu năm trước, và về mặt giải phẫu, chúng nằm giữa cá vây thùy và những động vật có đầy đủ di chuyển trên cạn.

Trong khoảng 350 triệu năm trước, động vật dần tiến hóa hình thành những ngón tay để đáp ứng sự linh hoạt và vững chắc khi di chuyển trên cạn. Tuy nhiên, càn lưu ý rằng 5 ngón không phải là một ưu thế, so với 4 hay 6 ngón thì chức năng của chúng vẫn như nhau và tại sao lại là 5 ngón thì có lẽ đây chỉ là một sự ngẫu nhiên trong tiến hóa.