Một mảnh hổ phách được phát hiện nằm lẫn trong than đá

Phát hiện được thực hiện tại một vỉa than ở vùng cực tây bắc Trung Quốc, nơi các nhà nghiên cứu tìm thấy 241 mảnh hổ phách siêu nhỏ có niên đại thuộc kỷ Devon giữa. Kết quả này đẩy lùi kỷ lục về hổ phách cổ nhất thế giới thêm khoảng 65 triệu năm so với mẫu vật được xác nhận trước đây, đồng thời xuất hiện sớm hơn khoảng 150 triệu năm trước khi những loài khủng long đầu tiên ra đời.

Theo nhóm nghiên cứu thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc, phát hiện này không chỉ đơn thuần là một kỷ lục về tuổi đời. Các mẫu hổ phách được xác nhận trước đó đều có nguồn gốc từ kỷ Than đá muộn và nhiều khả năng liên quan đến thực vật có hạt. Trong khi đó, những mẫu vật mới xuất hiện từ thời kỳ mà thực vật có hạt vẫn chưa tiến hóa và đa dạng hóa.

“Điều này cho thấy các loài thực vật có mạch không hạt thời kỳ đầu đã có khả năng sản xuất nhựa terpenoid với cấu trúc hóa học phức tạp, sớm hơn rất nhiều so với nhận thức trước đây của giới khoa học”, ông Cihang Luo, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Theo ông, khả năng sản xuất nhựa có thể là một trong những đổi mới tiến hóa quan trọng, bên cạnh sự xuất hiện của thân gỗ, lá và hệ rễ phát triển, giúp thực vật có mạch thời kỳ đầu thích nghi và mở rộng phạm vi sinh sống trên đất liền.

Hổ phách vốn được hình thành từ nhựa cây hóa thạch qua hàng triệu năm. Không chỉ có giá trị thẩm mỹ, hổ phách còn được xem như "cỗ máy thời gian" của tự nhiên nhờ khả năng bảo tồn gần như hoàn hảo các dấu tích sinh vật cổ đại như phấn hoa, thực vật, côn trùng, động vật không xương sống và thậm chí cả những động vật có xương sống nhỏ.

Chính vì vậy, hổ phách đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc tái hiện các hệ sinh thái tiền sử cũng như nghiên cứu quá trình tiến hóa của thực vật trên cạn.

Khác với những khối hổ phách vàng óng thường thấy, các mẫu vật mới phát hiện có kích thước cực nhỏ, chỉ dao động từ 0,1 đến 1,5 mm. Chúng được tách ra từ khoảng 10 kg than đá thuộc Hệ tầng Hujiersite.

Do kích thước quá nhỏ, các hạt này chỉ có thể được phát hiện dưới ánh sáng cực tím nhờ hiện tượng phát quang nổi bật trên nền đá xung quanh.

Những mảnh hổ phách có kích thước nhỏ, chỉ có thể được phát hiện dưới ánh sáng cực tím nhờ hiện tượng phát quang

Ban đầu, các nhà nghiên cứu tỏ ra khá thận trọng trước phát hiện bất thường này. Nhóm chỉ xem đây là những vật chất hữu cơ giống nhựa cây thay vì khẳng định ngay rằng đó là hổ phách thực sự.

Chỉ sau khi tiến hành hàng loạt phân tích quang học, quang phổ hồng ngoại và khối phổ, các nhà khoa học mới xác nhận các mẫu vật mang đầy đủ đặc trưng hóa học của nhựa cây lá kim hóa thạch.

Dù chưa thể xác định chính xác loài thực vật nào đã tạo ra loại nhựa này, các nhà nghiên cứu cho rằng môi trường sống vào thời điểm đó đã tồn tại đủ các mối đe dọa để thúc đẩy cơ chế tự vệ của thực vật.

Trong bối cảnh côn trùng ăn thực vật chưa trở thành nhóm sinh vật thống trị, các vụ cháy rừng hoặc nấm ký sinh có thể là những tác nhân chính khiến thực vật phát triển khả năng tiết nhựa để bảo vệ bản thân và chữa lành tổn thương.

Theo các nhà khoa học, những mảnh hổ phách này được hình thành trong các môi trường đầm lầy ẩm ướt giàu chất hữu cơ, nơi những quần xã thực vật có mạch sơ khai đang phát triển. Khi đó, nấm và động vật chân khớp trên cạn đã xuất hiện nhưng hệ sinh thái vẫn còn đơn giản hơn rất nhiều so với các khu rừng ở những giai đoạn sau.

Đây cũng là thời kỳ quan trọng trong lịch sử Trái đất khi thực vật bắt đầu phát triển chiều cao lớn hơn, hình thành thân gỗ và hệ rễ sâu, từ đó từng bước thay đổi diện mạo của các lục địa.

Một số hóa thạch thực vật đã được tìm thấy trước đó trong Hệ tầng Hujiersite.

Nhóm nghiên cứu tin rằng vẫn còn khả năng tồn tại những mẫu hổ phách thậm chí còn cổ xưa hơn. Các nghiên cứu di truyền phân tử cho thấy thực vật có thể đã sở hữu các gene tạo ra hợp chất terpene từ rất lâu trước kỷ Devon giữa.

Theo đó, những mỏ than giàu vật chất hữu cơ, đá phiến sét chứa than hoặc các trầm tích hạt mịn có niên đại từ kỷ Devon sớm có thể là những địa điểm đầy hứa hẹn cho các cuộc tìm kiếm trong tương lai.

Các nhà khoa học cho rằng nhiều mẫu hổ phách cổ đại có thể đã được phát hiện nhưng bị bỏ qua do kích thước hiển vi và dễ bị nhầm lẫn với các vật chất hữu cơ khác. Việc kết hợp các phương pháp sàng lọc bằng tia cực tím, phân tích quang phổ và địa hóa học hiện đại có thể sẽ giúp hé lộ những kỷ lục còn cổ xưa hơn nữa về lịch sử sự sống trên Trái đất.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances.