Tác phẩm: Tất cả chúng ta đều là cá: Hành trình xuyên suốt 3,5 tỷ năm
lịch sử hình thành cơ thể người
Nguyên tác: Your Inner Fish: A Journey into the 3.5-Billion-Year
History of the Human Body
Tác giả: Neil Shubin
Thể loại: Khoa học, Phi giả tưởng
Dịch giả: Thạch Mai Hoàng dịch, Lê Đức Minh hiệu đính
Nhà xuất bản: Trẻ
Năm xuất bản: 07/2013



Ebook miễn phí tại : www.Sachvui.Com

Dự án Ebolic #8
Shooting: Hanki
Typing: Nhật Minh, Trung, Hiyko chan, Diem Thi
Checking: Floette
Leading & Publishing: Tornad
Ngày hoàn thành: 13/5/2017


Ebolic là dự án chế bản ebook do Bookaholic thực hiện. Chúng tôi hoạt
động hoàn toàn phi lợi nhuận và dựa trên tinh thần tự nguyện, với mục đích
mang đến cho độc giả những đầu sách hay và lan tỏa văn hóa đọc cho cộng
đồng. Chúng tôi khuyến khích độc giả mua sách in, và chỉ nên tìm đến ebook
này khi không thể tiếp cận ấn phẩm sách.


Liên hệ với Ebolic qua:
Email: ebook@bookaholic.vn
Group: facebook.com/groups/ebolic
Fanpage: facebook.com/EbolicEbook



MỤC LỤC


CÁNH CỬA MỞ RỘNG
LỜI GIỚI THIỆU
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG 1
CHƯƠNG 2
CHƯƠNG 3
CHƯƠNG 4
CHƯƠNG 5
CHƯƠNG 6
CHƯƠNG 7
CHƯƠNG 8
CHƯƠNG 9
CHƯƠNG 10
CHƯƠNG 11
LỜI KẾT
LỜI BẠT
LỜI CẢM ƠN

CÁNH CỬA MỞ RỘNG


Tủ sách hợp tác giữa
nhà toán học Ngô Bảo Châu,
nhà văn Phan Việt
với Nhà xuất bản Trẻ


Tủ sách CÁNH CỬA MỞ RỘNG được thực hiện nhằm mục đích giới
thiệu những đầu sách có giá trị của thế giới và trong nước đến bạn đọc Việt
Nam, đặc biệt là bạn đọc trẻ, góp phần thúc đẩy việc đọc sách, tinh thần hiếu
học, coi trọng tri thức và những giá trị sống. Các tựa sách trong tủ do nhà
toán học Ngô Bảo Châu và nhà văn Phan Việt tuyển chọn và giới thiệu.
Tủ sách được phân thành ba mảng: văn học, khoa học xã hội – kinh tế,
và khoa học tự nhiên; trước mắt cấu tạo tủ sách gồm 80% các sách có khả
năng tiếp cận đông đảo bạn đọc và 20% cho các sách chuyên ngành.




Khen tặng dành cho tác phẩm
TẤT CẢ CHÚNG TA ĐỀU LÀ CÁ
của Neil Shubin
Sách đoạt giải Phi Beta Kappa về khoa học


“Đọc Tất cả chúng ta đều là cá, bạn sẽ không bao giờ có thể nhìn thẳng
vào mắt một con cá (hoặc ăn hải sản) mà không nghĩ tới những đặc điểm tiến
hóa chung... Hãy ghé thăm Lucy, nghĩ về hóa thạch Tiktaalik và cảm nhận
mối liên hệ”.
– Mục Thế giới sách của báo Washington Post


“Chắc chắn Darwin sẽ chọn cuốn sách này là sách của năm nếu ông còn
sống cho tới ngày nay”.
– Báo Telegraph (London)


“Một bài học giải phẫu tiến hóa hài hước một cách đáng ngạc nhiên...
[Tất cả chúng ta đều là cá] khảo sát sâu vào trọng tâm của vấn đề chúng ta là
gì, vượt ngoài quá khứ cá trong ta để bộc lộ những điều huyền bí và sâu
thẳm hơn: con người đam mê thuyết Darwin trong mỗi chúng ta".
– Báo New York Observer


“Thật là quyến rũ”.
– Báo Santa Cruz Sentinel


“Với lòng nhiệt huyết có sức lan tỏa, sự minh xác không tì vết cộng với
tính hài hước làm độc giả cười ôm bụng, Neil Shubin viết ra một cuốn sách
về cổ sinh vật học, di truyền, hệ gene học và giải phẫu học vốn gần như
không thể viết được cùng lúc. Khi kể chuyện tại sao chúng ta lại như bây
giờ, Shubin đã làm được nhiều hơn việc chỉ ra con cá trong ta; ông đã đánh
thức và kích thích con người khoa học trong mỗi chúng ta”.
– Pauline Chen, tác giả của Kỳ thi cuối cùng (Final Exam)


“Tôi đã bị “mắc câu” ngay từ chương đầu của Tất cả chúng ta đều là
cá... [Nó] kết hợp sự kích thích khám phá với sự chính xác hàn lâm tuyệt vời
để cung cấp một diễn giải có tính thuyết phục về sự tiến hóa từ cá thành
người”.
– Don Johanson, giám đốc, Viện
nghiên cứu về Nguồn gốc con người;
người phát hiện ra hóa thạch người
vượn “Lucy”


“Thật diệu kỳ... với cách trình bày rõ ràng và sáng suốt, Shubin cho
chúng ta thấy sống trong kỷ nguyên mới của sự khám phá về sinh học tiến
hóa thật là hứng thú”.
– Michael Novacek, tác giả của Lục địa:
Hệ sinh thái 100 triệu năm tuổi của chúng
ta và những mối đe dọa gây nguy hiểm cho
nó (Terra: Our 100-Million-Year-Old
Ecosystem and the Thrcats that Now Put It
at Risk)


“Một cuốn sách độc đáo và có tính giải trí. Khéo léo đan cài các chuyến
phiêu lưu trong nghể cổ sinh học với kiến thức khoa học dễ nắm bắt, Neil
Shubin đã cho thấy nhiều mối liên hệ sâu xa đáng ngạc nhiên giữa giải phẫu
cơ thể chúng ta và các loài cá, bò sát cũng như các sinh vật khác. Bạn sẽ
không bao giờ nhìn nhận cơ thể mình như trước nữa. Hãy khám phá, nắm bắt
và tán dương Tất cả chúng ta đều là cá".
– Sean Carroll, tác giả của Tạo ra
những gì mạnh mẽ nhất (The Making
of the Hittest) và Cái vô tận tạo thành
những gì đẹp đẽ nhất (Endless Forms
Most Beautiful)


“Nếu bạn nghĩ cổ sinh học chỉ là Công viên kỷ Jura và những con khủng
long ăn thịt gầm gừ thì hãy xem cuốn sách “mở mắt” này. Neil Shubin đưa
chúng ta trở lại 375 triệu năm trước khi một sinh vật giống cá kỳ lạ bơi lội
(hay bò trườn) ở các dòng suối nông... Hãy tham dự chuyến thám hiểm cổ
sinh ly kỳ của Shubin, và nghiên cứu xem các sinh vật (trong đó có chính
bạn) đã trở thành như hiện nay ra sao”.
– Richard Ellis, tác giả của Bách khoa
toàn thư về biển (The Encyclopedia of the Sea)


“Trong tập sách dễ đọc này, nhà cổ sinh học xuất sắc Neil Shubin cho
chúng ta thấy cách khám phá lịch sử lâu dài và quyến rũ trong chính cấu trúc
cơ thể của chúng ta, kết hợp với những đoạn viết quyến rũ về hành trình
khoa học của chính ông. Đây là một quyển sách lý tưởng cho bất kỳ ai muốn
tìm hiểu vượt ra khỏi những ghi chép về nguồn gốc loài người lấy con người
làm trung tâm”.
– Ian Tattersaỉl, phụ trách chuyên môn
Bảo tàng Lịch sử tự nhiên Hoa Kỳ và
tác giả của sách Trở thành con người:
Sự tiến hóa và sự đặc sắc của con

người (Becoming Human: Evolution
and Human Uniqueness)





Tặng MICHELE


LỜI GIỚI THIỆU


Cơ thể con người là một cấu trúc cực kỳ phức tạp và hoàn toàn khác biệt
so với các động vật khác trên trái đất. Tuy nhiên, cũng giống như các sinh
vật khác, cơ thể của chúng ta là sản phẩm của một quá trình tiến hóa kéo dài
3,5 tỉ năm từ khi xuất hiện những vật liệu di truyền đầu tiên. Nếu đúng như
vậy cơ thể của chúng ta phải có rất nhiều sự tương đồng với các động vật
khác. Làm thế nào để phát hiện ra những sự tương đồng này và cơ chế nào
thúc đẩy quá trình tiến hóa từ những sinh vật đơn giản đến những sinh vật
phức tạp? Câu trả lời cho những câu hỏi này và nhiều câu hỏi khác có liên
quan đến quá trình tiến hóa từ những sinh vật đơn giản như cá tới những sinh
vật phức tạp như chúng ta được giải thích và minh họa bằng những ví dụ
sống động trong cuốn sách Tất cả chúng ta đều là cá của giáo sư Neil
Shubin, Đại học Chicago. Bằng kiến thức uyên bác của mình trong nhiều
lĩnh vực của sinh học như tiến hóa, giải phẫu, mô phôi học và di truyền, giáo
sư Neil Shubin đã giúp chúng ta hiểu được bản chất của những mối liên hệ
tưởng như không tồn tại giữa vây cá và tay người, cơ chế hình thành mắt ở
ruồi giấm và người, nguồn gốc tai người bắt nguồn từ loài sứa. Đối với
những người thích tìm tòi và khám phá, những mối liên hệ này thực sự thú vị
và mở ra một chân trời mới giúp họ nhận biết những hiện tượng và mối liên
hệ kỳ lạ khác trong thiên nhiên. Còn đối với những người khác thì sao?
Những mối liên hệ này có thể giúp ích gì cho loài người? Hãy đọc và tự tìm
câu trả lời cho mình. Chúng tôi tin rằng, cuốn sách này sẽ khiến các bạn thay
đổi hoàn toàn suy nghĩ trước đây của mình về cơ thể con người.
Nhà sinh học LÊ ĐỨC MINH

LỜI NÓI ĐẦU


Cuốn sách này ra đời từ một hoàn cảnh đặc biệt trong cuộc đời tôi. Do
một số giảng viên rời nhiệm sở, tôi phải phụ trách một khóa học về giải phẫu
người tại trường y của Đại học Chicago. Giải phẫu là khóa học mà các sinh
viên y năm thứ nhất đầy hồi hộp phải mổ xác để học tên và cấu tạo của hầu
hết các cơ quan, khoang, dây thần kinh và mạch máu trong cơ thể. Đây là
cánh cửa quan trọng vào thế giới y học, một kinh nghiệm giúp họ trưởng
thành trên con đường trở thành bác sĩ. Thoạt nhìn, bạn không thể hình dung
ra một ứng viên kém hơn tôi cho công việc đào tạo thế hệ bác sĩ kế cận: Tôi
là một nhà cổ sinh học, người dành phần lớn sự nghiệp của mình cho việc
nghiên cứu cá.
Hóa ra kinh nghiệm của một nhà cổ sinh học lại là một lợi thế cực kỳ lớn
trong việc giảng dạy về giải phẫu người. Tại sao lại như vậy? Cách tiếp cận
cơ thể con người tốt nhất lại nằm ở cấu tạo cơ thể của các loài động vật khác.
Cách đơn giản nhất để giảng cho sinh viên về hệ thống dây thần kinh nằm
trong đầu người là cho họ thấy cấu tạo thần kinh ở cá mập. Cách tìm hiểu chi
người dễ dàng nhất nằm ở cấu trúc của cá. Bò sát thực sự hữu ích trong việc
tìm hiểu cấu trúc bộ não. Nguyên nhân chính là cơ thể của các loài động vật
khác thường là phiên bản đơn giản hơn của cơ thể chúng ta.
Vào mùa hè năm thứ hai tôi phụ trách khóa học này, khi đi thực địa ở
Bắc cực, tôi và các đồng nghiệp đã phát hiện ra hóa thạch của loài cá giúp
chúng ta có được những bằng chứng mới thuyết phục về sự tiến hóa từ nước
lên cạn của cá hơn 375 triệu năm trước. Khám phá này và công việc giảng
dạy giải phẫu người thúc đẩy tôi tìm hiểu mối liên hệ sâu xa giữa cá và
người. Nghiên cứu đó đã trở thành cuốn sách này.

CHƯƠNG 1


* * *


ĐI TÌM HÌNH HÀI LOÀI CÁ BÊN TRONG BẠN


Từ khi trưởng thành, tôi thường trải qua mùa hè trong tuyết và mưa tuyết
để đục đá trên những vách đá tại phía bắc của Vòng Bắc cực. Hầu hết thời
gian tôi bị lạnh cóng, da phồng giộp mà chẳng tìm thấy gì. Nhưng nếu may
mắn, tôi có thể tìm thấy vài mẩu xương các loài cá cổ xưa. Đối với hầu hết
mọi người, đó không có vẻ là kho báu bị chôn vùi nhưng với tôi, những hóa
thạch đó còn quý hơn vàng.
Xương cá cổ đại có thể là một phương cách giúp cho ta biết chúng ta là
ai và chúng ta đã tiến hóa ra sao. Chúng ta tìm hiểu về cơ thể của chính mình
ở những nơi tưởng như kỳ quặc, từ những hóa thạch cá và giun được tìm
thấy trong đất đá khắp nơi trên thế giới tới hệ thống DNA hiện hữu trong hầu
hết mọi động vật còn sống sót đến ngày nay. Nhưng điều đó cũng không lý
giải được niềm tin chắc chắn của tôi rằng những di cốt cổ xưa – và không
kém phần quan trọng là các hóa thạch của cá – sẽ cho ta manh mối về cấu
trúc cơ bản của cơ thể con người.
Làm thế nào chúng ta có thể hình dung được các sự kiện đã diễn ra hàng
triệu, thậm chí hàng tỉ năm trước? Thật không may, chẳng có nhân chứng
nào, không ai trong chúng ta có mặt ở đó. Trên thực tế, chẳng có loài vật nào
biết nói hoặc có miệng hay thậm chí có đầu xuất hiện trong thời kỳ này. Tệ
hơn nữa, những động vật đã từng tồn tại vào thời đó cũng đã chết và bị chôn
vùi từ lâu khiến cơ thể của chúng hiếm khi được bảo quản đến ngày nay.
Nếu bạn tạm coi như hơn 99% tổng số loài từng sống trên trái đất đã bị tuyệt
chủng, trong số đó chỉ một phần rất nhỏ được bảo quản dưới dạng hóa thạch
và một phần nhỏ hơn nữa được tìm thấy thì mọi cố gắng tìm hiểu về quá khứ
của chúng ta dường như vô vọng ngay từ đầu.


ĐÀO BỚI HÓA THẠCH –
TÌM KIẾM BẢN THÂN CHÚNG TA


Lần đầu tôi nhận ra hình hài cá trong mỗi chúng ta là vào một buổi chiều
tháng 7 tuyết phủ, khi đang nghiên cứu những mẫu đá 375 triệu năm tuổi
trên đảo Ellesmere nằm ở khoảng 80 độ vĩ bắc. Tôi cùng các đồng nghiệp

phải lên tận vùng hoang vắng này của thế giới để cố khám phá một trong
những giai đoạn tiến hóa quan trọng từ cá thành các động vật trên cạn. Nhô
ra khỏi mẩu đá là miệng của một con cá. Và nó không giống một con cá nào
cả: một con cá có cái đầu dẹp. Khi vừa nhìn thấy cái đầu dẹp đó, chúng tôi
biết rằng chúng tôi đang phát hiện một điều gì đó. Nếu chúng tôi tìm thấy
thêm các phần khác của bộ xương bên trong vách đá thì có lẽ chúng tôi sẽ
khám phá ra các giai đoạn ban đầu trong lịch sử tiến hóa của sọ, cổ, thậm chí
các chi của con người.
Cái đầu dẹp đó đã cho tôi biết điều gì về sự dịch chuyển từ biển lên cạn?
Còn tôi, nếu xét sự an toàn và tiện nghi cho bản thân, tại sao tôi lại đang ở
Bắc cực chứ không phải Hawaii? Câu trả lời nằm ở câu chuyện chúng tôi đã
tìm thấy các hóa thạch như thế nào và đã sử dụng chúng để giải mã quá khứ
của loài người chúng ta ra sao.
Hóa thạch là một trong những chứng cứ chính mà chúng ta sử dụng để
tìm hiểu về con người. (Các gene và phôi là những bằng chứng khác mà tôi
sẽ đề cập sau). Ít ai biết rằng chúng tôi thường tìm thấy các hóa thạch một
cách chính xác đáng ngạc nhiên và có thể đoán trước điều đó. Chúng tôi
chuẩn bị kỹ ở nhà để tối đa hóa cơ hội thành công ngoài thực địa. Sau đó thì
phó mặc cho vận may.
Mối liên hệ nghịch lý giữa lập kế hoạch và cơ hội được Dwight D.
Eisenhower mô tả hay nhất trong câu nói nổi tiếng về chiến tranh: “Trong
quá trình chuẩn bị cho trận đánh, tôi thấy rằng lập kế hoạch là cần thiết,
nhưng các kế hoạch đều vô dụng”. Điều này đúng với ngành cổ sinh vật.
Chúng tôi lập tất cả các phương án để dẫn mình đi đến các điểm hóa thạch
có tiềm năng. Nhưng khi chúng tôi tới nơi, toàn bộ kế hoạch trên thực địa có
thể trở thành vô dụng. Thực tế ngoài hiện trường có thể làm thay đổi những
kế hoạch được sắp đặt cẩn thận nhất.
Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể lên kế hoạch các chuyến khảo sát để tìm
câu trả lời cho các vấn đề khoa học cụ thể. Sử dụng một số ý tưởng đơn giản
(tôi sẽ đề cập tới dưới đây) chúng ta có thể dự đoán khu vực tìm thấy các hóa
thạch quan trọng. Tất nhiên, không phải lúc nào chúng tôi cũng thành công,
nhưng chúng tôi cũng thường thu dược đủ hóa thạch để tìm ra những điều lý
thú. Tôi đã gây dựng được sự nghiệp chỉ bằng công việc sau: tìm ra các dạng
thú đầu tiên để trả lời các câu hỏi về nguồn gốc lớp thú, các dạng ếch nhái
nguyên thủy cho nguồn gốc lớp lưỡng cư, và một số động vật có chi đầu tiên
cho nguồn gốc của động vật trên cạn.
Trên nhiều bình diện, các nhà cổ sinh thực địa ngày nay có nhiều thuận
lợi hơn các đồng nghiệp trước kia trong việc tìm ra các điểm khai quật mới.
Chúng tôi biết nhiều về địa chất của các vùng nhờ những cuộc thăm dò địa
chất của chính quyền địa phương và các công ty khí đốt. Mạng Internet cho
phép chúng tôi truy cập nhanh chóng để lấy các loại bản đồ, thông tin kháo

sát và không ảnh. Thậm chí tôi có thể dò sân sau nhà bạn để tìm kiếm điểm
hòa thạch tiềm năng chỉ bằng chiếc máy tính xách tay của mình. Hơn hết,
các thiết bị X quang và chụp ảnh có thể nhìn xuyên qua một số loại đá và
cho phép chúng tôi nhìn thấy xương bên trong.
Mặc dù có những tiến bộ trên, công tác tìm kiếm các hóa thạch quan
trọng hầu như vẫn giống với cách đây một trăm năm. Các nhà cổ sinh vẫn
cần phải quan sát mẫu đá (đúng nghĩa là bò trên đá) và thường phải tách các
hóa thạch bên trong ra bằng phương pháp thủ công. Có quá nhiều quyết định
cần được đưa ra khi khai lộ và tách xương hóa thạch đến nỗi những quy trình
này khó sử dụng tự động hóa. Ngoài ra, nhìn vào màn hình để tìm kiếm hóa
thạch không thể nào hứng thú như cảm giác thực sự đào bới chúng.
Cái khó của công việc này là các điểm có hóa thạch rất hiếm hoi. Để tối
đa hóa khả năng thành công, chúng tôi phải tìm kiếm nơi hội tụ ba yếu tố.
Đó là các địa điểm có đá đúng tuổi địa chất, đá đúng loại có thể bảo quản
hóa thạch và các tảng đá bị lộ ra ở tầng mặt. Còn một yếu tố khác nữa là sự
may mắn mà tôi sẽ trình bày bằng ví dụ sau đây.
Ví dụ của chúng tôi sẽ cho thấy một trong những chuyển biến vĩ đại
trong lịch sử sự sống: sự xâm chiếm đất liền của các loài cá. Nhiều tỉ năm
trước, rất cả sự sống đều diễn ra trong môi trường nước. Sau đó, vào khoảng
365 triệu năm trước, các sinh vật cũng lên sống cả ở trên cạn. Đời sống ở hai
môi trường này khác biệt hoàn toàn. Hô hấp trong nước đòi hỏi các cơ quan
rất khác so với hô hấp trong không khí. Tương tự như vậy, hoạt động bài tiết,
kiếm ăn và vận động cũng rất khác nhau. Một dạng cấu tạo cơ thể hoàn toàn
mới phải ra đời. Thoạt nhìn, sự phân chia giữa hai môi trường này dường
như tuyệt đối không thể liên hệ với nhau được. Nhưng mọi thứ thay đổi khi
chúng ta xem xét các chứng cứ; những điều tưởng như không thể thì trên
thực tế đã xảy ra.
Trong khi tìm kiếm đá đúng tuổi, chúng tôi bắt gặp những thực tế đáng
chú ý. Các hóa thạch trên thế giới không sắp xếp một cách ngẫu nhiên. Nơi
chúng tồn tại (và các thành phần bên trong của chúng) hầu hết đều theo trật
tự và chúng tôi có thể sử dụng trật tự này để thiết kế các chuyến Nghiên cứu.
Hàng tỉ năm thay đổi đã để lại tầng tầng lớp lớp các loại đá trong lòng đất.
Giả thuyết có thể dễ dàng kiểm chứng là lớp đá ở trên cùng sẽ trẻ hơn lớp đá
dưới đáy; điều này thường đúng ở những khu vực địa chất có sắp xếp dạng
tầng lớp theo chiều thẳng đứng (giống như vùng Grand Canyon). Nhưng vận
động của vỏ trái đất có thể gây ra các đứt gãy (còn gọi là các phay) làm dịch
chuyển vị trí của các lớp đất đá, đẩy lớp đá cổ hơn nằm bên trên lớp đá trẻ.
May mắn là khi nhận biết được vị trí các đứt gãy này thì chúng ta có thể ráp
các lớp đá lại với nhau theo trình tự ban đầu.
Các hóa thạch trong những lớp đá này cũng sắp xếp theo một trình tự kế
tiếp (tầng dưới chứa những loài hoàn toàn khác với tầng trên). Nếu chúng ta

có thể tạo ra một cột đá chứa toàn bộ lịch sử của sự sống thì chúng ta sẽ tìm
thấy vô số loại hóa thạch. Những tầng sâu nhất hầu như không có bằng
chứng hiện hữu của sự sống. Các tầng nằm bên trên chứa vết in của các sinh
vật thân mềm dạng sứa. Những tầng đá cao hơn nữa chứa các loài có bộ
xương, các phần phụ và các cơ quan khác nhau (ví dụ như mắt). Bên trên các
tầng này là những tầng chứa các động vật có xương sống đầu tiên. Và các
tầng hóa thạch sẽ tiếp tục như vậy. Tầng đá mang hóa thạch tổ tiên của loài
người nằm ở tầng cao hơn. Tất nhiên, một cột đá riêng biệt chứa đựng toàn
bộ lịch sử vỏ trái đất như vậy không tồn tại. Thay vào đó, các lớp đá ở mỗi
điểm trên trái đất chỉ đại diện cho một khoảng thời gian cực kỳ ngắn ngủi.
Để có được bức tranh tổng thể, chúng ta cần chắp nối những mảnh ghép lại
với nhau bằng cách so sánh tuổi đá và hóa thạch bên trong, như thể một trò
chơi ghép hình khổng lồ vậy.
Chẳng đáng ngạc nhiên nếu có một cột đá chứa các sinh vật hóa thạch
theo trình tự nối tiếp. Việc chúng ta có thể đưa ra các dụ đoán chi tiết về hình
hài thực sự của các loài vật trong mỗi lớp đá bằng cách đem so sánh chúng
với các loài còn sống ngày nay (thông tin này sẽ giúp chúng ta dự đoán các
loại hóa thạch mà chúng ta tìm ra ở các lớp đá cổ) mới đáng ngạc nhiên.
Trên thực tế, chúng ta có thể dự đoán trình tự hóa thạch trong các tầng đá
trên thế giới bằng cách so sánh chính mình với các động vật trong vườn thú
hoặc các thủy cung ở địa phương.
Làm sao một cuộc dạo chơi vườn thú có thể giúp chúng ta dự đoán nơi
nào có các hóa thạch quan trọng để mà đào bới? Vườn thú trưng bày đủ loại
sinh vật khác nhau ở nhiều phương diện. Nhưng chúng ta hãy khoan tập
trung vào việc điều gì làm chúng khác nhau; để đưa ra được những dự đoán,
chúng ta cần tập trung tìm hiểu các sinh vật khác nhau ấy có chung những
đặc điểm nào. Sau đó chúng ta có thể sử dụng các đặc điểm chung cho tất cả
các loài để nhận dạng các nhóm sinh vật có các tính trạng tương tự. Tất cả
sinh vật sống có thể được tổ chức và sắp xếp giống như một bộ búp bê Nga,
theo kiểu các nhóm nhỏ được xếp trong các nhóm lớn hơn. Khi làm như vậy,
chúng ta sẽ khám phá được một số điều rất cơ bản của thế giới tự nhiên.
Mỗi loài trong vườn thú và thủy cung đều có một cái đầu và hai mắt.
Tạm gọi những loài này là “Mọi vật” (“Everythings”). Một tập hợp con của
nó là những sinh vật một đầu, hai mắt và có các chi vận động. Ta gọi những
loài có chi này là “Mọi vật có chi”. Một tập hợp con của những sinh vật có
đầu và chi này lại có một bộ não lớn, đi bằng hai chân và biết nói. Đó chính
là chúng ta – con người. Tất nhiên, chúng ta có thể sử dụng cách phân loại
này để tạo ra nhiều tập hợp nhỏ hơn, nhưng chỉ riêng cách phân loại ba cấp
nêu trên đã có khả năng dự đoán của nó.
Các hóa thạch trong các tầng đất đá trên thế giới nhìn chung sắp xếp theo
trật tự như vậy và chúng ta có thể sử dụng chúng để lên kế hoạch cho những

cuộc thám hiểm mới. Hãy quay lại ví dụ nói trên, thành viên đầu tiên của
nhóm “Mọi vật” (một sinh vật có đầu và hai mắt) sẽ được tìm thấy ở các hóa
thạch có trước sinh vật đầu tiên của nhóm “Mọi vật có chi”. Chính xác hơn
thì con cá đầu tiên (một thành viên mang đặc điểm của “Mọi vật”) sẽ xuất
hiện trước con lưỡng cư đầu tiên (mang đặc điểm của “Mọi vật có chi”). Rõ
ràng là chúng ta lọc thông tin bằng cách nghiên cứu nhiều hơn về các loài
động vật cũng như những tính trạng mà các nhóm sinh vật này đều có, đồng
thời kết hợp với việc đánh giá tuổi thực sự của các lớp đất đá.
Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi tiến hành đúng cách phân tích nói
trên đối với hàng nghìn hàng vạn các tính trạng và các loài khác nhau.
Chúng tôi nghiên cứu từng mẩu hóa thạch, và thường là phân tích các đoạn
DNA lớn. Có quá nhiều dữ liệu khiến chúng tôi thường phải dùng tới các
máy tính cấu hình mạnh để đưa ra kết quả phân loại nhóm nào nằm trong
nhóm nào. Cách tiếp cận này là nền tảng của ngành sinh học bởi nó cho phép
chúng ta thiết lập các giả thuyết về mối quan hệ giữa các nhóm sinh vật.


Những điều chúng ta thấy được khi dạo qua vườn thú phản ánh cách hóa thạch được xếp đặt trong các
tầng đá trên thế giới.



Bên cạnh việc giúp chúng ta sàng lọc thông tin về cách phân nhóm sinh
vật, việc sưu tập hóa thạch trong hàng trăm năm đã tạo ra một thư viện, hoặc
các sổ tra cứu, về tuổi của trái đất và sự sống trên đó. Hiện giờ chúng ta có
thể xác định các thời kỳ địa chất cơ bản khi có những thay đổi lớn xảy ra.
Bạn muốn tìm hiểu về nguồn gốc các loài thú? Hãy nghiên cứu tầng đá tiền
kỳ Mesozoi; môn địa hóa sẽ cho chúng ta thấy đá thời kỳ này có niên đại
khoảng 210 triệu năm tuổi. Bạn quan tâm tìm hiểu nguồn gốc của linh
trưởng? Hãy nghiên cứu các tầng đá cao hơn trong cột đá lịch sử địa chất,
đến Kỷ Phấn trắng, với đất đá có tuổi khoảng 80 triệu năm.
Trật tự các hóa thạch trong đá trên thế giới là bằng chứng rõ ràng cho
mối liên hệ của chúng ta với các sinh vật khác. Nếu khai quật đá 600 triệu

năm tuổi thì chúng ta sẽ tìm thấy những con sứa đầu tiên nằm cạnh xương
của loài sóc macmôt, để rồi chúng ta có lẽ phải viết lại những quyển sách.
Loài macmôt có lẽ đã xuất hiện trong các ghi nhận hóa thạch sớm hơn các
loài thú, bò sát và cá đầu tiên, thậm chí còn trước cả giun. Hơn nữa, loài
macmôt cổ đại đã cho chúng ta thấy nhiều điều chúng ta tưởng là mình biết
về lịch sử trái đất và sự sống trên đó là không chính xác. Mặc dù việc nghiên
cứu hóa thạch trên các lục địa và hầu hết các tầng đá lộ thiên đã diễn ra trong
hơn 150 năm qua, nhưng phát hiện trên chưa từng được công bố.
Giờ thì chúng ta hãy quay trở lại vấn đề làm thế nào để tìm được họ hàng
của con cá đầu tiên có thể đi được trên mặt đất. Trong sơ đồ phân nhóm sinh
vật của chúng tôi, những sinh vật này nằm đâu đó giữa nhóm “Mọi vật” và
nhóm “Mọi vật có chi”. Kết nối thông tin này với hiểu biết của chúng ta về
các tầng đá cổ, ta sẽ có chứng cứ mạnh về địa chất cho thấy: thời kỳ từ 380
triệu tới 365 triệu năm trước là quãng thời gian then chốt. Các lớp đá trẻ hơn
thời kỳ này (khoảng 360 triệu năm tuổi) chứa đủ loại động vật hóa thạch mà
chúng ta đều thừa nhận là lưỡng cư và bò sát. Đồng nghiệp của tôi tên là
Jenny Clack ở Đại học Cambridge và những người khác đã khám phá ra các
loài lưỡng cư trong đá ở Greenland có tuổi khoảng 365 triệu năm. Chúng có
cổ, tai, bốn chân, và không giống cá. Nhưng ở trong lớp đá có tuổi 385 triệu
năm, chúng tôi tìm thấy những con cá nguyên vẹn, mang đặc trưng hoàn
chỉnh của cá. Chúng có vây, đầu nhọn hình nón và vảy; và chúng không có
cổ. Dựa vào dữ liệu này, có lẽ chẳng có gì đáng ngạc nhiên khi chúng ta nên
tập trung nghiên cứu đá khoảng 375 triệu năm tuổi để tìm ra bằng chứng của
sự chuyển tiếp từ cá lên các động vật sống trên cạn.
Chúng tôi đã xác định được niên đại địa chất để nghiên cứu và cũng đã
xác định được các tầng lớp trong cột lịch sử địa chất bằng đá mà chúng tôi
muốn khám phá. Thách thức bây giờ là tìm ra các lớp đá được thành tạo
trong điều kiện có thể lưu giữ các hóa thạch. Đá được thành tạo trong các
điều kiện môi trường khác nhau, và những điều kiện ban đầu này sẽ để lại
những dấu ấn trên bề mặt các tầng đá. Đá núi lửa hầu như bị loại trừ. Không
con cá nào có thể sống trong nham thạch nóng bỏng của núi lửa. Hoặc nếu
tồn tại một cá thể cá như vậy đi chăng nữa thì phần xương bị hóa thạch cũng
chẳng sót lại dưới sức nóng kinh khủng như vậy vốn đã kiến tạo ra các loại
đá bazan, rhyolit, granit và các loại đá núi lửa khác. Chúng ta cũng bỏ qua
các đá biến chất như diệp thạch và cẩm thạch vì chúng cũng trải qua điều
kiện siêu nóng hoặc áp suất lớn từ lúc thành tạo ban đầu. Cho dù thế nào thì
các hóa thạch được lưu trong các loại đá đó sẽ không còn tồn tại sau một
khoảng thời gian dài. Vật liệu lý tưởng để lưu giữ các hóa thạch là đá trầm
tích: đá vôi, thạch cát, trầm tích phù sa (siltstone) và trầm tích sét (shale). So
với đá núi lửa và đá biến chất thì quá trình thành tạo các dạng đá này hiền
hòa hơn nhiều, bao gồm các hoạt động của sông, hồ và biển. Không chỉ các

động vật thường sống trong những môi trường như vậy mà quá trình tạo trầm
tích còn biến đá trầm tích thành nơi bảo quản tốt các loại hóa thạch. Ví dụ,
trong một đại dương hoặc hồ nước, các hạt vật chất sẽ lắng khỏi nước và tích
tụ dưới đáy. Qua thời gian, khi những hạt vật chất này tích tụ lại, chúng sẽ
được nén xuống bởi các lớp mới phủ bên trên. Việc nén từ từ, cộng với các
quá trình hóa học xảy ra bên trong đá suốt một thời gian dài khiến bất kỳ
xương động vật nào chứa trong đá trầm tích cũng sẽ có cơ hội tốt biến thành
hóa thạch. Những quá trình tương tự diễn ra trong và dọc các dòng chảy cổ
đại. Quy luật chung là dòng chảy của sông hoặc suối càng êm thì hóa thạch
càng được bảo quản tốt.
Mỗi lớp đá trên bề mặt trái đất có một câu chuyện thành tạo riêng; câu
chuyện về địa mạo của vũ trụ khi các lớp đất đá cụ thể được hình thành. Bên
trong các lớp đá là bằng chứng về khí hậu và môi trường cổ xưa mà phần lớn
rất khác biệt so với ngày nay. Đôi khi, sự ngắt quãng giữa hiện tại và quá
khứ được thể hiện rất rõ. Lấy Everest làm ví dụ: gần đỉnh của nó, ở độ cao
trên 8km, là những tảng đá có nguồn gốc từ một đáy biển cổ đại. Nếu đi tới
Mặt Bắc, nơi có thể trông thấy vách đá Hillary nổi tiếng, bạn có thể tìm thấy
các mảnh vỏ thân mềm ở biển đã hóa thạch. Tương tự như vậy, nơi chúng tôi
làm việc ở vùng Cực bắc, nhiệt độ có thể xuống tới âm 40°C trong mùa
đông. Vậy mà bên trong một số lớp đất đá thuộc vùng này là các di tích của
một đồng bằng châu thổ nhiệt đới cổ đại, rất giống với vùng Amazon: hóa
thạch của các loài thực vật và cá chỉ có thể tạo thành nhiều trong điều kiện
nóng ẩm. Sự xuất hiện của các loài thích nghi với khí hậu ấm ở những nơi
ngày nay là đỉnh núi cao hay các vùng cực chứng tỏ hành tinh chúng ta có
thể thay đổi nhiều như thế nào: núi dâng lên và hạ xuống, khí hậu xen kẽ
thời kỳ nóng – lạnh, và các lục địa di chuyển. Một khi chúng ta nắm vững
lịch sử lâu dài và các vận động phi thường khiến hành tinh thay đổi thì chúng
ta sẽ có khả năng sử dụng được những thông tin này trong việc lên kế hoạch
các chuyến thám hiểm săn lùng hóa thạch mới.
Nếu quan tâm tìm hiểu nguồn gốc của động vật có chi, chúng ta có thể
giới hạn nghiên cứu ở các tầng đá có niên đại khoảng từ 375 đến 380 triệu
năm và chỉ nghiên cứu đá được thành tạo từ các đại dương, hồ và dòng chảy.
Bỏ qua các loại đá biến chất và đá núi lửa thì việc tìm kiếm những điểm
thám hiểm đầy hứa hẹn sẽ có trọng tâm hơn.
Tuy nhiên, chúng ta mới chỉ đang đi được một phần trên chặng đường
lên kế hoạch cho một chuyến thám hiểm mới. Chúng ta sẽ gặp khó khăn nếu
những tảng đá trầm tích đầy hứa hẹn, đúng độ tuổi lại bị chôn sâu trong lòng
đất hoặc bị cỏ phủ lấp, hay nằm bên dưới trung tâm mua sắm hoặc các thành
phố. Chúng ta chắc sẽ phải đào bới một cách mò mẫm. Như bạn có thể hình
dung, việc khoan một cái hố sâu để tìm hóa thạch có xác suất thành công
thấp, giống như ném phi tiêu vào tấm bia giấu phía sau cửa buồng.

Những nơi tốt nhất để tìm hóa thạch là nơi chúng tôi có thể đi bộ hàng
dặm trên đá để khám phá ra những khu vực có xương đang bị “phong hóa”.
Hóa thạch xương thường cứng hơn phần đá xung quanh và do đó bị xói mòn
chậm hơn và nhô lên trên bề mặt đá với tỉ lệ cao hơn. Cho nên, chúng tôi
thích đi bộ trên các tảng đá trần, tìm ra vài mẩu xương trên bề mặt rồi sau đó
khai quật.
Vì vậy, sau đây là mẹo để lập kế hoạch cho một cuộc thám hiếm tìm hóa
thạch mới: tìm đá đúng độ tuổi, đúng loại đá (đá trầm tích), và lộ thiên. Vậy
là xong! Các điểm săn tìm hóa thạch lý tưởng có ít đất và ít thảm thực vật và
có vẻ ít chịu tác động của con người. Thế nên, không có gì ngạc nhiên khi
một tỉ lệ lớn các hóa thạch được phát hiện ở các vùng hoang mạc như sa mạc
Gobi, Sahara hay ở Utah, ở hoang mạc Bắc cực, như Greenland.
Toàn bộ điều này nghe có vẻ rất logic, nhưng chúng ta cũng không thể
không nói đến sự may mắn. Trên thực tế, sự may mắn đã đưa nhóm nghiên
cứu chúng tôi tới hành trình tìm về hình hài loài cá trong chúng ta. Những
khám phá trọng đại đầu tiên của chúng tôi lại không diễn ra ở một hoang
mạc mà dọc một đường quốc lộ ở Trung Pennsylvania, nơi đá lộ thiên rất rõ
ràng. Và hơn hết, lý do chúng tôi tìm kiếm tại đó chỉ vì chúng tôi không có
nhiều kinh phí.
Phải mất nhiều thời gian và tiền bạc để đến Greenland hoặc sa mạc
Sahara. Ngược lại, một dự án tại địa phương không đòi hỏi những khoản tài
trợ nghiên cứu lớn mà chỉ cần tiền xăng và lệ phí cầu đường. Đây là những
điều kiện then ch...