Tiến hóa càng nhanh thì tuyệt chủng càng nhanh?

Người ta thường tin rằng trong quá trình tiến hóa của đa dạng sinh học, nhiều nhánh tiến hóa lớn đã xuất hiện thông qua quá trình tiến hóa nhanh chóng và chúng có đa dạng sinh học cao hơn; trong khi các nhánh nhỏ hơn trải qua quá trình tiến hóa chậm hơn thì đa dạng sinh học thấp hơn.

Tuy nhiên, vào những năm 1940, nhà cổ sinh vật học nổi tiếng George Gaylord Simpson đã đưa ra một quan điểm trái ngược trong cuốn sách kinh điển của mình "The Rhythm and Pattern of Evolution".

Simpson tin rằng tiến hóa nhanh có thể dẫn đến bất ổn và tuyệt chủng, tiến hóa chậm có thể dẫn đến đa dạng sinh học cao hơn. Bởi vì tốc độ tiến hóa cao khó có thể tồn tại lâu dài, nó sẽ làm cho nhánh tiến hóa có thể không ổn định đến mức tuyệt chủng hoặc chuyển sang tốc độ tiến hóa chậm hơn. Bằng cách nghiên cứu phương thức tiến hóa cơ bản trong khuôn khổ thuyết tiến hóa của Darwin, ông nhận thấy rằng nhiều loài tiến hóa nhanh thực sự thuộc về các nhóm không ổn định, và những nhóm này có thể thích nghi với môi trường thay đổi nhanh chóng.

Đây là một quan điểm đầy thách thức. Giờ đây, một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Paleontology đã tìm ra bằng chứng cho tuyên bố của Simpson bằng cách điều tra thằn lằn và một số họ hàng gần của chúng. Nói một cách đơn giản, kết quả nghiên cứu của họ cho thấy rằng chúng càng tiến hóa nhanh thì chúng càng nhanh bị tuyệt chủng.

Trong nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu đã phân tích một nhóm động vật được gọi là Lepidoptera, bao gồm thằn lằn, rắn và một số họ hàng gần của chúng. Phân lớp Lepidodendron có nguồn gốc từ đầu kỷ Mesozoi cách đây 250 triệu năm, và có thể được chia thành hai loại chính: Squamata (bò sát có vảy) và Rhynchocephalia (bò sát gai lưng). Trong số đó, Squamata đã phát triển thành hơn 10.000 loài động vật như thằn lằn và rắn hiện đại; và Rhynchocephalia giờ chỉ là một loài duy nhất - tuatara (còn được gọi là thằn lằn săn mồi New Zealand).

Trước nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã kỳ vọng sẽ tìm thấy dấu vết của sự tiến hóa chậm ở bò sát gai lưng và dấu vết của sự tiến hóa nhanh ở bò sát có vảy có vảy. Tuy nhiên, những gì họ quan sát được hoàn toàn ngược lại với những gì họ mong đợi. Họ phát hiện ra rằng trong 2/3 lịch sử tiến hóa đầu tiên của bộ Squamata có tốc độ tiến hóa chậm; và nhánh tiến hóa chị em của nó,Rhynchocephalia, mặc dù hiện nay chỉ gồm một loài, nhưng đã cho thấy sự tiến hóa nhanh chóng trong quá khứ.

Các nhà nghiên cứu đã điều tra tốc độ thay đổi hình dạng cơ thể của những loài bò sát ban đầu này và nhận thấy rằng mặc dù một số loài bò sát có vảy (đặc biệt là những loài có lối sống đặc biệt) tiến hóa rất nhanh trong Đại Trung sinh, thì tốc độ tiến hóa của bò sát gai lưng lại nhanh hơn đáng kể so với tốc độ tiến hóa trung bình của bò sát có vảy - khoảng gấp đôi tốc độ tiến hóa nền. Khám phá này vượt quá mong đợi của các nhà nghiên cứu.

Vào cuối Đại Trung sinh, tất cả các loài thằn lằn và rắn hiện đại đã xuất hiện và bắt đầu đa dạng hóa. Chúng sống chung với khủng long nhưng có thể không tiếp xúc với chúng về mặt sinh thái. Hầu hết những con thằn lằn đầu tiên này đều nhỏ, ăn bọ, sâu và thực vật.

Khoảng 66 triệu năm trước, sau khi khủng long tuyệt chủng, bò sát có gai lưng và các loài bò sát có vảy đã bị ảnh hưởng nặng nề. Tuy nhiên, số lượng các loài vảy sau đó đã được khôi phục; và trong phần lớn thời đại Mesozoi, những loài có gai lưng bắt đầu tiến hóa với tốc độ cực nhanh, trước khi kết thúc Đại Trung sinh tốc độ tiến hóa của chúng lại chậm lại.

Chúng ta đều đã từng nghe câu chuyện “rùa và thỏ” trong “Truyện ngụ ngôn Aesop”, trong câu chuyện này, chú thỏ chạy nhanh thua cuộc, cụ rùa chạy chậm cuối cùng về đích trước. Thông điệp mà câu chuyện này muốn truyền tải là chỉ có chiến đấu kiên định mới có thể giành chiến thắng trong trò chơi. Trên thực tế, kể từ thời Darwin, các nhà sinh vật học đã tranh cãi xem quá trình tiến hóa giống thỏ hay giống rùa trong "The Tortoise and the Hare". Nhiều nhóm sinh vật gồm nhiều loài là kết quả của quá trình tiến hóa nhanh trong thời gian ngắn hay là kết quả của quá trình tiến hóa chậm trong thời gian dài?

Đánh giá từ kết quả nghiên cứu mới nhất, cách sinh tồn chậm chạp và ổn định đã cho phép các loài bò sát có vảy chiến thắng trong cuộc đua; trong khi các loài bò sát gai lưng phát triển nhanh và phát triển thịnh vượng trong quá khứ đã bị đánh bại khi chỉ còn lại một loài sống sót. Đối với các nhóm sinh vật phát triển nhanh, đôi khi chúng có thể ổn định và tồn tại tốt, nhưng trong nhiều trường hợp, tốc độ tuyệt chủng của chúng sẽ rất nhanh, nhanh như sự xuất hiện của các loài mới, kết thúc giống như một con thỏ ngủ gật trong cuộc đua.

Ngoài ra, theo dự đoán của Simpson, các loài tiến hóa chậm cũng có thể bị tuyệt chủng từ từ, và có thể thành công hơn các loài tiến hóa nhanh trong một thời gian dài hơn, giống như loài rùa di chuyển chậm chạp nhưng bền bỉ trong truyện ngụ ngôn. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể khám phá thêm nhiều nhóm sinh vật khác, từ đó chứng minh rằng quá trình tiến hóa nhanh chóng sẽ dẫn đến đa dạng hóa cao trong ngắn hạn, nhưng cuối cùng dẫn đến đa dạng sinh học thấp trong dài hạn.