Các nhà nghiên cứu đã có 70 ngày quan sát quá trình phân hủy xác cá vược để thu được thông tin khoa học giá trị. (Nguồn:Arstechica)Khoa học đôi lúc có thể là một cuộc phiêu lưu đầy lộn xộn, thậm chí là "kinh tởm và nặng mùi". Những từ trong ngoặc kép đã được các nhà nghiên cứu Anh sử dụng để mô tả thí nghiệm của họ: một cuộc theo dõi xác cá vược thối rữa trong suốt 70 ngày.
Theo một bài báo vết về công trình này, mới được công bố trên tạp chí khoa học Palaeontology, các nhà khoa học đã thu được nhiều hiểu biết thú vị về cách thức cũng như nguyên nhân khiến một số loại mô mềm có thể được “bảo quản” một cách có chọn lọc trong nhiều hóa thạch.
Hầu hết các hóa thạch còn tồn tại tới nay là xương, vỏ, răng và các dạng mô "cứng" khác của sinh vật. Nhưng đôi khi các hóa thạch hiếm được phát hiện có trong nó dấu tích của mô mềm như da, cơ, nội tạng hoặc thậm chí cả nhãn cầu của sinh vật. Chúng giúp các nhà khoa học hiểu biết tốt hơn về các khía cạnh sinh học, sinh thái học và tiến hóa của những sinh vật cổ đại mà chỉ bộ xương không thể truyền đạt được hết.
Ví dụ, vào đầu năm nay, các nhà nghiên cứu đã có thể tạo ra một mô hình 3D cực kỳ chi tiết của hóa thạch con ốc đá amonite, một sinh vật 365 triệu năm tuổi từng sống trong kỷ Jura, thông qua việc kết hợp các kỹ thuật tạo hình tiên tiến. Mô hình 3D này có cả hình ảnh về các phần cơ bên trong con ốc, thứ chưa từng được quan sát trước đây.
Thomas Clements, nhà khoa học của Đại học Birmingham và là thành viên nhóm nghiên cứu sự phân hủy xác cá vược, cho biết: “Một trong những cách tốt nhất để mô mềm biến thành đá là khi chúng được thay thế bằng một khoáng chất mang tên canxi phốt phát (đôi khi được gọi là apatit). Các nhà khoa học đã nghiên cứu canxi phốt phát trong nhiều thập kỷ để hiểu quá trình đó xảy ra như thế nào. Nhưng vẫn còn một câu hỏi mà chúng tôi không hiểu, là tại sao một số mô tạng dễ được hóa thạch hơn những thứ khác." Ví dụ, cơ bắp, dạ dày và ruột có xu hướng "phốt phát hóa" nhiều hơn so với các cơ quan khác, như thận và tuyến sinh dục.
Thi thoảng người ta lại tìm thấy các hóa thạch mô mềm của sinh vật. (Nguồn:Arstechica)Có hai giả thuyết phổ biến để giải thích điều này.
Giả thuyết đầu tiên cho rằng các cơ quan nội tạng khác nhau sẽ phân hủy với tốc độ khác nhau. Quá trình phân hủy, chúng tạo ra những vi môi trường có nồng độ pH khác biệt, khiến cho một số cơ quan nội tạng có khả năng được hóa thạch cao hơn.
Giả thuyết thứ hai là quá trình hóa sinh mô đóng một vai trò chính. Cụ thể, một môi trường pH chung có khả năng thẩm thấu cao sẽ hình thành trong khoang cơ thể và nó tồn tại cho đến khi toàn bộ cái xác bị phân hủy. Môi trường này sẽ tác động tới hoạt động hóa thạch mô mềm.
Theo Clement và các cộng sự, không có nghiên cứu nào trước đây tập trung vào đánh giá ảnh hưởng của nồng độ pH tới sự phân hủy của các mô tạng cụ thể, khi cái xác dần dần mục rữa theo thời gian thực. Các thí nghiệm trước đây chỉ tập trung ghi lại sự biến động của chỉ số pH bên ngoài cái xác.
Vì thế, nhóm nghiên cứu quyết định khắc phục khoảng trống hiểu biết còn tồn tại này và tiến hành thí nghiệm trên xác cá thối rữa. Họ muốn ghi lại mọi thay đổi về chỉ số pH trong suốt 2 tháng rưỡi xác cá phân hủy.
Đầu tiên, họ mua một số con cá vược châu Âu trưởng thành từ một thợ săn cá địa phương, khi chúng vừa mới chết (không quá 24-36 giờ). Cá được giữ trong đá để làm chậm quá trình thối rữa nhưng không được đông lạnh để tránh bất kỳ tổn thương tế bào nào.
Tiếp theo, họ đưa các đầu dò pH vào nhiều vị trí khác nhau trên xác của 6 con cá vược, chủ yếu tập trung quanh một số cơ quan cụ thể gồm dạ dày, gan, ruột và cơ thượng tâm. Một đầu dò khác được sử dụng để theo dõi độ pH của môi trường xung quanh, cách xác cá từ 1 đến 2 mm.
Sau khi các đầu dò được đưa vào, từng xác cá được treo trong một lưới nhựa đan trong khung nhựa. Theo các tác giả, tất cả các đầu dò được gắn cố định vào khung nhựa, để chúng không làm vỡ xác cá trong giai đoạn trương phình.
Toàn bộ cuộc thí nghiệm được thực hiện trong một thiết bị chứa được đổ đầy nước biển nhân tạo. Thiết bị này lại được đặt trong một bể nước lớn hơn, để đảm bảo sự dao động nhiệt độ ở mức tối thiểu.
Mọi đầu dò được kết nối với một đầu đọc điện tử bên ngoài, với dữ liệu được ghi lại sau mỗi nửa giờ trong 65 ngày liên tục.
Clement và cộng sự cũng tiến hành thử nghiệm thứ hai trên 15 xác cá vược, với môi trường thử nghiệm giống hệt, ngoại trừ việc nhóm không can thiệp để đưa đầu dò vào trong xác cá. Trong quá trình phân hủy kéo dài 70 ngày, một xác cá được đều đặn lấy ra khỏi nhóm xác trên và mổ xẻ cẩn thận để nhóm nghiên cứu có thể ghi lại sự phân hủy của các cơ quan nội tạng.
Theo các tác giả, khoảng ngày thứ sáu hoặc thứ bảy, xác cá bắt đầu phòng lên và một "màng nhớt màu nâu, có mùi hôi" dần hình thành trên mặt nước. Nhãn cầu cá cũng căng lên vào khoảng ngày thứ 10, vỡ ra vào khoảng ngày thứ 21. Giữa ngày 26-30, các mô cơ biến đổi thành trạng thái giống như " thạch".
Sang ngày thứ 70, các xác cá rơi vào tình trạng “hoàn toàn không thể phân biệt được”. Hình dáng của một con cá trước đó chỉ còn lại các mảnh da, vảy, chất trắng sền sệt, xương và một số phần vây còn nguyên vẹn .
Hình ảnh về hoạt động phốt phát hóa mô mềm trong các hóa thạch. (Nguồn: Arstechica)Phát hiện của nhóm nghiên cứu không ủng hộ giả thuyết đầu tiên. Clements cho biết: “Các cơ quan nội tạng cá không tạo ra môi trường vi mô đặc biệt. Tất cả chúng đều thối rữa thành một dạng “súp” quện vào nhau.“
Dữ liệu cũng loại trừ sự khác biệt về tốc độ phân hủy mô, bởi hầu hết các cơ quan nội tạng cá đều ở trạng thái "không thể nhận ra chỉ trong vòng năm ngày” kể từ khi tiến hành thí nghiệm, mặc dù phần ruột tồn tại lâu hơn một chút (khoảng 10-14 ngày).
Các tác giả kết luận rằng chính hàm lượng phốt pho trong từng mô tạng cụ thể đã có những tác động nhất định tới hiện tượng thi thoảng có phần mô mềm được hóa thạch. Ví dụ, cơ bắp là loại mô mềm được tìm thấy nhiều nhất trong các hóa thạch. Cơ bắp cũng có thành phần nhiều phốt pho và có thể nó đã tạo ra môi trường pH thích hợp cho quá trình phốt pho hóa. Các cơ quan giàu collagen hoặc gần nguồn phốt pho đôi khi cũng có thể được bảo tồn.
Các tác giả viết: “Các cơ quan nội tạng thiếu lượng mô chứa phốt pho sẽ không được phốt phát hóa và sẽ mất đi, trừ phi chúng được ổn định bằng các phương thức bảo quản khác trong quá trình phân hủy.”
“Quan sát và ghi lại (thậm chí ngửi) cách thức cá thối rữa có thể không phải là ý tưởng làm khoa học của hầu hết mọi người. Nhưng đối với các nhà cổ sinh vật học, việc hiểu quá trình phân hủy là rất quan trọng, qua đó giúp làm sáng tỏ những đặc điểm giải phẫu nào của một sinh vật có khả năng trở thành hóa thạch và chúng sẽ trông như thế nào ", Sarah Gabbott, nhà cổ sinh vật học tại Đại học Leicester cho biết.
