Làm sáng tỏ điểm khởi đầu của sự tiến hóa của cá voi tấm sừng

Cá voi tấm sừng ăn hiện đại sử dụng các cấu trúc giống như lược trong miệng của chúng để có thể lọc những động vật và vi sinh vật trong đại dương. Nhưng như nghiên cứu mới tiết lộ, tổ tiên của chúng rất khác biệt, có những chiếc răng sắc nhọn mà chúng dùng để tấn công con mồi.

Cá voi xanh hiện đại là một trong những loài thuộc phân bộ cá voi tấm sừng. Chúng dài 30 mét và nặng 180 tấn hay thậm chí hơn nữa, nó là động vật lớn nhất còn tồn tại và nặng nhất từng tồn tại. Cơ thể cá voi xanh dài và thon, có thể có màu hơi xanh-xám ở mặt lưng và sáng màu hơn ở mặt bụng.

Cá voi lưng gù là một loài cá voi tấm sừng hàm. Là một loài cá voi lớn, nó có chiều dài từ 12–16 mét và cân nặng khoảng 30-36 tấn. Cá voi lưng gù có một hình dạng cơ thể đặc biệt, vây ngực dài khác thường và đầu có u. Nó là một con vật nhào lộn, thường trồi lên mặt nước.

Cá voi tấm sừng (cá voi baleen) trong đại dương ngày nay là một nhóm bao gồm cá voi lưng gù và cá voi xanh, chúng là loài động vật lớn nhất trên Trái Đất. Mặc dù những con cá voi tấm sừng rất ngoan ngoãn và có tính cách hiền lành, nhưng tổ tiên loài động vật có vú to lớn sống dưới đại dương này lại là những kẻ săn mồi có tính cách vô cùng hung dữ.

Làm thế nào mà chúng dần thay đổi từ săn mồi sang việc hấp thụ thức ăn thông qua bộ lọc? Một hóa thạch cá voi cổ đại từ Nam Carolina cho chúng ta thấy quá trình tiến hóa kỳ diệu.

Các tài liệu nghiên cứu liên quan đã được công bố trên tạp chí Đương đại Sinh học vào tháng 7 năm 2017. Bài báo có tiêu đề "Nguồn gốc của việc ăn lọc ở cá voi".

Với loài cá voi cổ đại được đặt tên là Coronodon havensteini. Tên chi có nghĩa là "răng vương miện", và tên loài được lấy từ tên của người phát hiện ra mẫu hóa thạch - Mark Havenstein.

Loài cá voi cổ đại này sống trong thời kỳ Oligocene khoảng 30 triệu năm trước. Theo quan điểm thời gian thì đây không phải là một loài cá voi quá cổ đại, nhưng chúng được xem là loài tiến hóa chuyển giao giữa cá voi cổ đại và cá voi hiện đại và được xem là một mắt xích quan trọng trong quá trình tiến hóa này.

Hóa thạch của một con cá voi răng vương miệng.

Hóa thạch của loài Coronodon havensteini được phát hiện bao gồm một hộp sọ không hoàn chỉnh cũng như một vài mẫu hóa thạch răng. Răng của loài cá voi này có hình dạng vô cùng kỳ lạ, và đây cũng chính là là nguồn gốc của tên của nó. Cá voi Coronodon havensteini có hai hình dạng răng khác nhau. Răng ở phía trước đầu là hình nón, tương tự như răng của các loài cá voi sát thủ. Đây là hình dạng răng của loài săn mồi điển hình, thích hợp để đâm thủng qua lớp da của con mồi. Và hình dạng còn lại là một chiếc răng giống như răng cưa ở phía sau. Chiếc răng độc đáo này lần đầu tiên được phát hiện ở loài cá voi, cấu trúc của nó tương tự như răng của một số loài động vật chân màng, điển hình là loài hải cẩu ăn cua (Lobodon carcinophagus).

Như nghiên cứu mới cho thấy, tổ tiên của cá voi tấm sừng có những chiếc răng sắc nhọn, cách đều nhau. Những con cá voi cổ đại này không có dấu hiệu của bộ lọc keratin như những loài cá voi tấm sừng hiện đại. Điều này cho thấy baleen xuất hiện muộn hơn trong lịch sử và dọc theo một con đường tiến hóa khác với một số nhà khoa học đã nghi ngờ.

Hải cẩu ăn cua sở hữu hàm răng giống như những lưỡi cưa, điều này là do thói quen ăn các loài nhuyễn thể của chúng. Kết cấu răng của loài hải cẩu ăn cua cũng có tác dụng lọc nhất định và điều này giúp cho chúng có một lợi thế nhất định trong quá trình sinh sống ở vùng biển Nam Cức giàu các loài nhuyễn thể.

Từ mẫu hóa thạch của loài cá voi răng vương miengo có thể thấy, những mẫu hóa thạch này tồn tại một số vết xước nhỏ trên răng hàm và có thể chúng được gây ra do quá trình ngậm miệng và vắt nước để lọc thức ăn trong miệng của chúng.

Ngoài ra từ những dấu hiệu mài mòn trên răng có thể thấy rằng đây là một loài động vật săn mồi chứ không phải hoàn toàn kiếm ăn nhờ bộ lọc như những loài cá voi tấm sừng ngày nay.

Từ quan điểm về cấu trúc và độ mòn của răng, có thể thấy rằng răng của chúng đã dần tiến hóa và thay đổi khiến cho chúng dần thay đổi so với tổ tiên của chúng. Bởi vậy không chỉ săn những con mồi lớn trong đại dương, hàng ngày chúng còn kết hợp cả việc lọc các loài thủy sinh để bổ sung vào thực đơn hàng ngày.

Hải cẩu ăn cua (Lobodon carcinophagus) là một loài động vật có vú trong họ Hải cẩu thật sự, bộ Ăn thịt. Loài này được Hombron & Jacquinot mô tả năm 1842. Loài hải cẩu này phân bố xung quanh vùng cực Nam Cực.

Hàm răng của hải cẩu ăn cua.

Đầu tiên, hải cẩu sẽ bơi tới gần nhóm nhuyễn thể, mở rộng miệng để hút vào khoang miệng khối nước có chứa rất nhiều nhuyễn thể, sau đó hàm răng đóng lại và nước được đẩy ra ngoài, trong khi các con mồi bị giữ chặt bên trong miệng, phía sau những chiếc răng như song sắt.

Hóa thạch hộp sọ của cá voi răng vương miệng sau khi được phục hồi.

Sơ đồ phương pháp ăn lọc của cá voi răng vương miệng.

 

Sơ đồ quá trình tiến hóa của cá voi.

Việc phát hiện ra cá voi răng vương miệncho chúng ta ý tưởng về điểm khởi đầu của quá trình tiến hóa của cá voi tấm sừng và cách mà những loài động vật khổng lồ này sống bằng thức ăn lọc phát triển từ những kẻ săn mồi.

Trên thực tế, con đường tiến hóa của cetaceans đa dạng và phức tạp hơn chúng ta tưởng. Mọi khám phá và nghiên cứu của chúng ta về cá voi cổ đại sẽ đóng vai trò là sự tích lũy để hiểu về con đường tiến hóa kỳ diệu này, cho phép chúng ta nhìn rõ hơn con đường tiến hóa của cá voi.