Ảnh phác họa loài C. praecursor (Ảnh: Tihelka et al., Nature, 2026)

Nghiên cứu do nhóm khoa học quốc tế dẫn đầu bởi Giáo sư CAI Chenyang, thuộc Viện Địa chất và Cổ sinh vật học Nam Kinh (Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc), cùng bà Erik Tihelka, nghiên cứu sinh tiến sĩ liên kết với Đại học Cambridge, thực hiện. Kết quả đã được công bố trên tạp chí Nature ngày 26/8.

Loài mới được đặt tên là Chosha praecursor (C. praecursor), thuộc nhóm côn trùng nhóm gốc và sống vào thời Mississippian Muộn, khoảng 324 triệu năm trước. Hóa thạch được tìm thấy trong các kết hạch đá ở khu vực Marathon, phía tây bang Texas, Mỹ, với nhiều chi tiết giải phẫu được bảo tồn rõ nét.

Trước đây, các mẫu vật này từng bị cho thuộc về loài ấu trùng giáp xác. Tuy nhiên, bằng kỹ thuật chụp ảnh ánh sáng phân cực chéo, nhóm nghiên cứu xác định đây là những cá thể cái trưởng thành, sở hữu nhiều đặc điểm đặc trưng của nhóm Sáu chân và côn trùng.

Loài C. praecursor có thân chia đốt và sáu chân dùng để di chuyển, song vẫn giữ lại nhiều đặc điểm nguyên thủy của tổ tiên sống dưới nước. Đáng chú ý, các đốt bụng của loài này mang những chi chia đốt, trong đó các chi phía sau có cấu trúc giống mái chèo. Những đặc điểm như vậy không còn xuất hiện ở các loài côn trùng hiện đại.

Môi trường địa chất nơi phát hiện hóa thạch cho thấy loài C. praecursor có thể sống tại các vùng ven bờ và đồng bằng nước nông, nơi tiếp giáp giữa đất liền và môi trường thủy sinh. Điều này cho thấy những loài côn trùng đầu tiên có thể đã trải qua một giai đoạn “lưỡng cư”, kết hợp các đặc điểm thích nghi với cả nước và đất liền.

Mảnh ghép khoảng trống 80 triệu năm trong lịch sử côn trùng

Nguồn gốc của loài côn trùng từ lâu vẫn là một trong những khoảng trống lớn của lịch sử tiến hóa. Các nghiên cứu dựa trên đồng hồ phân tử cho rằng nhóm Sáu chân đã tách khỏi các họ hàng giáp xác và bắt đầu thích nghi với môi trường trên cạn từ rất sớm.

Tuy nhiên, các hóa thạch cơ thể rõ ràng của nhóm Sáu chân chỉ xuất hiện vào đầu kỷ Devon, khoảng 405 triệu năm trước, trong khi hóa thạch côn trùng trở nên phong phú hơn nhiều vào cuối kỷ Than Đá. Khoảng cách giữa các bằng chứng này đã tạo ra một khoảng trống kéo dài khoảng 80 triệu năm trong lịch sử tiến hóa của côn trùng.

Để làm rõ vấn đề, nhóm nghiên cứu đã phân tích lại các hóa thạch Sáu chân cổ đại, gồm Leverhulmia từ kỷ Devon Sớm ở Scotland, một mẫu vật chưa được đặt tên tại Mazon Creek, bang Illinois, Mỹ, cùng với C. praecursor.

Kết quả cho thấy các loài này thuộc một nhánh côn trùng nhóm gốc nguyên thủy, đại diện cho một trong những cộng đồng côn trùng cổ xưa nhất từng được ghi nhận. Phát hiện mới giúp thu hẹp đáng kể khoảng trống trong hồ sơ hóa thạch và cho thấy sự đa dạng hóa của côn trùng có thể bắt đầu sớm hơn nhiều so với nhận định trước đây.

Một trong những phát hiện quan trọng nhất của nghiên cứu là bằng chứng về quá trình biến đổi cấu trúc cơ thể của côn trùng trong giai đoạn chuyển từ nước lên cạn.

Các loài Sáu chân hiện đại chỉ có sáu chân, tất cả đều gắn ở phần ngực và phần lớn các chi ở bụng đã biến mất. Ngược lại, các hóa thạch côn trùng nhóm gốc cổ đại cho thấy tổ tiên của chúng từng sở hữu nhiều chi ở bụng, một số có cấu trúc thích hợp với việc bơi lội.

Theo các nhà nghiên cứu, sự giảm dần của những chi này có thể là một tiến hóa quan trọng giúp côn trùng thích nghi tốt hơn với cuộc sống trên cạn. Quá trình này phản ánh sự chuyển đổi từng bước từ tổ tiên có nguồn gốc giáp xác sang cấu trúc cơ thể đặc trưng của côn trùng hiện đại.

Bên cạnh đó, việc phát hiện những bộ phận đẻ trứng ở loài C. praecursor cũng cho thấy các loài côn trùng cổ đại đã sớm phát triển những phương thức sinh sản đa dạng nhằm thích nghi môi trường sống trên đất liền.

Các nhà nghiên cứu cho rằng những loài côn trùng nhóm gốc có thể đã kết hợp các đặc điểm vận động và hô hấp thích nghi với môi trường nước cùng với cấu trúc cơ thể phù hợp với cuộc sống trên cạn. Chúng có thể ăn mùn bã hữu cơ, mảnh vụn thực vật và bào tử nấm, đồng thời đóng vai trò là sinh vật phân hủy và tiêu thụ trong các vùng chuyển tiếp giữa nước và đất liền.

Phát hiện này cho thấy quá trình chinh phục đất liền của côn trùng không diễn ra đột ngột. Thay vào đó, tổ tiên của chúng dường như đã trải qua một giai đoạn chuyển tiếp kéo dài, trong đó các đặc điểm thích nghi với môi trường nước được giữ lại, biến đổi rồi dần tiêu giảm.

Theo nhóm nghiên cứu, giai đoạn bán thủy sinh này có thể đóng vai trò như một “cây cầu tiến hóa”, giúp côn trùng từng bước thích nghi với đất liền. Những hóa thạch mới không chỉ bổ sung các mắt xích còn thiếu trong lịch sử tiến hóa của nhóm động vật đa dạng nhất Trái Đất, mà còn mở ra góc nhìn mới về cách các hệ sinh thái trên cạn phức tạp được hình thành và phát triển trong quá khứ.