Tốc độ tiến hóa càng nhanh thì khả năng tuyệt chủng càng tăng?

Sự đa dạng sinh học không đồng đều, thể hiện qua nhiều nhánh tiến hóa chị em có số lượng loài bằng nhau, một số có nhiều loài hơn, trong khi những nhánh khác lại ít loài.

Một quan điểm phổ biến là trong quá trình tiến hóa của sự đa dạng sinh học, nhiều nhóm tiến hóa lớn đã xuất hiện thông qua tiến hóa nhanh chóng và chúng có mức độ đa dạng sinh học cao hơn; trong khi những nhóm nhỏ hơn đã trải qua tiến hóa chậm hơn và có mức độ đa dạng sinh học thấp hơn.

George Gaylord Simpson, một nhà cổ sinh vật học nổi tiếng, đã đưa ra quan điểm đối lập trong cuốn sách kinh điển của ông 'The Rhythm and Pattern of Evolution' vào những năm 1940.

Simpson cho rằng tiến hóa nhanh có thể gây bất ổn và tuyệt chủng, trong khi tiến hóa chậm có thể tạo ra đa dạng sinh học cao hơn. Vì tốc độ tiến hóa cao khó có thể duy trì lâu dài, nó có thể dẫn đến bất ổn trong nhóm tiến hóa, thậm chí dẫn đến tuyệt chủng hoặc chuyển sang tiến hóa chậm hơn. Qua việc nghiên cứu phương thức tiến hóa cơ bản theo lý thuyết tiến hóa của Darwin, ông nhận thấy nhiều loài tiến hóa nhanh thực sự thuộc vào các nhóm không ổn định, và những nhóm này có thể thích nghi với môi trường biến đổi nhanh chóng.

Đây là quan điểm đầy thách thức. Gần đây, một nghiên cứu được công bố trong tạp chí Paleontology đã cung cấp bằng chứng cho quan điểm của Simpson bằng cách nghiên cứu sâu vào thằn lằn và các loài có quan hệ gần của chúng. Kết quả của họ cho thấy rằng với sự tiến hóa nhanh, khả năng bị tuyệt chủng càng tăng.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã phân tích một nhóm động vật gọi là Lepidoptera, bao gồm thằn lằn, rắn và một số họ hàng gần của chúng. Nhóm Lepidoptera có nguồn gốc từ kỷ Mesozoi cách đây 250 triệu năm và có thể chia thành hai loại chính: Squamata (bò sát có vảy) và Rhynchocephalia (bò sát gai lưng). Trong đó, Squamata đã phát triển thành hơn 10.000 loài như thằn lằn và rắn hiện đại; còn Rhynchocephalia chỉ còn một loài duy nhất - tuatara (còn được gọi là thằn lằn săn mồi New Zealand).

Trước nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã hy vọng sẽ phát hiện dấu vết của tiến hóa chậm ở bò sát gai lưng và tiến hóa nhanh ở bò sát có vảy. Kết quả không như mong đợi khi phát hiện rằng trong 2/3 thời kỳ tiến hóa đầu tiên của bộ Squamata, tiến hóa diễn ra chậm; và nhánh tiến hóa chị em, Rhynchocephalia, mặc dù chỉ còn một loài hiện nay, đã trải qua tiến hóa nhanh trong quá khứ.

Các nhà nghiên cứu đã thăm dò tốc độ biến đổi hình dạng của các loài bò sát sớm này và nhận ra rằng mặc dù một số loài bò sát có vảy (đặc biệt là những loài với lối sống độc đáo) tiến hóa nhanh chóng trong Đại Trung Sinh, thì tốc độ tiến hóa của bò sát gai lưng lại nhanh hơn đáng kể so với tốc độ trung bình của bò sát có vảy - khoảng gấp đôi tốc độ tiến hóa cơ bản. Khám phá này vượt xa sự mong đợi của các nhà nghiên cứu.

Vào cuối Đại Trung Sinh, tất cả các loài thằn lằn và rắn hiện đại đã xuất hiện và bắt đầu đa dạng hóa. Chúng sống chung với khủng long nhưng có thể không tiếp xúc với chúng sinh thái. Hầu hết các loài thằn lằn đầu tiên này đều nhỏ, ăn côn trùng, sâu và thực vật.

Khoảng 66 triệu năm trước, sau khi khủng long tuyệt chủng, bò sát gai lưng và các loài bò sát có vảy đã bị ảnh hưởng nặng nề. Tuy nhiên, số lượng các loài có vảy sau đó đã được phục hồi; và trong hầu hết thời đại Mesozoi, các loài có gai lưng đã tiến hóa với tốc độ cực nhanh, trước khi kết thúc Đại Trung Sinh, tốc độ tiến hóa của chúng đã chậm lại.

Chúng ta đều biết câu chuyện về 'Rùa và Thỏ' trong 'Truyện ngụ ngôn Aesop', trong đó chú thỏ chạy nhanh nhưng cuối cùng thua cuộc trước sự kiên nhẫn của chú rùa. Thông điệp của câu chuyện này là chỉ có sự kiên trì mới có thể giành chiến thắng. Kể từ thời của Darwin, các nhà sinh vật học đã tranh luận về quá trình tiến hóa nhanh như thỏ hay chậm như rùa trong 'The Tortoise and the Hare'. Nhiều nhóm sinh vật với nhiều loài được hình thành từ quá trình tiến hóa nhanh trong thời gian ngắn hay từ quá trình tiến hóa chậm trong thời gian dài?

Đánh giá từ nghiên cứu mới nhất, chiến lược sinh tồn chậm chạp và ổn định đã giúp các loài bò sát có vảy chiến thắng trong cuộc đua; trong khi các loài bò sát gai lưng phát triển nhanh và thịnh vượng trong quá khứ đã bị thua cuộc khi chỉ còn lại một loài sống sót. Với các nhóm sinh vật phát triển nhanh, đôi khi chúng có thể ổn định và tồn tại tốt, nhưng trong nhiều trường hợp, tốc độ tuyệt chủng của chúng cũng sẽ rất nhanh, gần như việc xuất hiện của các loài mới, kết thúc như một con thỏ vội vã trong cuộc đua.

Simpson dự đoán rằng các loài tiến hóa chậm có thể tuyệt chủng từ từ, và có thể thành công hơn các loài tiến hóa nhanh trong thời gian dài hơn, giống như loài rùa di chuyển chậm chạp nhưng kiên nhẫn trong truyện ngụ ngôn. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu mong muốn khám phá thêm nhiều nhóm sinh vật khác, từ đó chứng minh rằng tiến hóa nhanh chóng có thể dẫn đến đa dạng hóa cao trong ngắn hạn, nhưng cuối cùng sẽ dẫn đến đa dạng sinh học thấp trong dài hạn.