Nhóm nghiên cứu từ Viện Nghiên cứu Động vật Cổ và Người Tiền sử thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Bảo tàng Tự nhiên Chiết Giang đã phát hiện một hóa thạch cá bay tiền sử cách đây khoảng 240 triệu năm tại tỉnh Quý Châu: cá Wushaichthys exquisitus. Phát hiện này đại diện cho hồ sơ hóa thạch cá bay nguyên thủy và cổ xưa nhất, cung cấp bằng chứng mới cho việc nghiên cứu phương thức sinh sản và nguồn gốc cơ chế lướt trên mặt nước của cá bay. Đồng thời, phát hiện này cũng làm tăng hiểu biết của chúng ta về sự phức tạp của hệ sinh thái biển cổ đại vào thời kỳ Tam Tầng giữa, đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu về sự biến đổi của hệ sinh thái cổ đại sau sự kiện tuyệt chủng đại sinh vật vào cuối kỷ Phấn trắng. Kết quả nghiên cứu của Xu Guanghui và các đồng nghiệp Zhao Lijun và Shen Chenchen đã được công bố trong Tạp chí Sinh học (Biology Letters) của Hiệp hội Hoàng gia Anh, gây chú ý trên nhiều phương tiện truyền thông trong và ngoài nước.
Hình 1: Cá Wushaichthys exquisitus đực
“Biển rộng thỏa cá nhảy, trời cao cho chim bay.” Trong đại dương bao la, có một loại cá bay nổi tiếng. Chúng nhảy vọt ra khỏi mặt nước, giống như những đàn chim lướt qua bầu trời biển, được xem như một kỳ quan của thiên nhiên. Trong thế giới động vật, có nhiều loài động vật có xương sống biết bay, nhưng trong lịch sử tiến hóa hơn 400 triệu năm của cá xương, cơ chế lướt trên mặt nước chỉ xuất hiện hai lần, một lần ở họ cá ngực (Thoracopteridae) khoảng 200 triệu năm trước và một lần nữa ở họ cá bay hiện đại (Exocoetidae). Ngoài một cặp vây ngực lớn bất thường làm “chân chính” và một cặp vây bụng lớn hơn làm “chân phụ,” cá bay còn tiến hóa ra một vây đuôi sâu chẽ và không đối xứng (vây dưới rõ ràng mạnh mẽ hơn vây trên); sự chuyển động nhanh chóng của vây đuôi này tạo ra lực đẩy mạnh mẽ giúp chúng nhảy khỏi mặt nước và lướt trên không trung với sự hỗ trợ của các vây ngực lớn. Do hóa thạch của cá bay hiện đại rất hiếm, chúng ta vẫn chưa rõ cách mà cá bay hình thành cơ chế lướt, nhưng hóa thạch của các loài cá bay đã tuyệt chủng có thể giúp chúng ta hiểu cách mà các loài cá bay này đã tiến hóa ra khả năng lướt. Dựa trên nghiên cứu về cá Wushaichthys exquisitus cùng với các hóa thạch cá bay tiền sử khác, Xu Guanghui và các cộng sự đã đưa ra một chuỗi tiến hóa cá bay tiền sử: “Đầu đặc trưng – Vây dưới dài ra – Vây ngực to ra – Vảy thoái hóa”, cho rằng khả năng lướt trên mặt nước của cá bay đã tiến hóa dần dần: đầu tiên chúng có đầu đặc trưng có thể giúp chúng sống trong vùng nước tầng trên, sau đó tiến hóa ra vây đuôi không đối xứng để giúp chúng nhảy ra khỏi nước, rồi sau đó phát triển vây ngực lớn giúp chúng lướt trên không, cuối cùng là sự thoái hóa của vảy giúp giảm trọng lượng cơ thể nhằm tăng cường hiệu suất và tính linh hoạt trong việc lướt.
Hình 2: Cá Wushaichthys exquisitus cái
Cách thụ tinh ở động vật có xương sống có thể được chia thành thụ tinh ngoài và thụ tinh trong. Hầu hết các loài cá hiện đại đều thụ tinh ngoài, nhưng cá mập, cá không xương và một số lượng nhỏ cá xương thực sự thực hiện thụ tinh trong. Các loài cá này đã tiến hóa ra các bộ phận sinh dục chuyên biệt để đưa tinh trùng vào cơ thể cá cái. Để thích nghi với việc sống và sinh sản ở tầng nước mặt biển, cách đẻ trứng của cá bay hiện đại khá đặc biệt, trứng của chúng cần bám vào các vật nổi trên mặt biển, như dưới tảo, thậm chí cả các cành trúc hoặc vật dụng trôi nổi cũng được chúng tận dụng. Nghiên cứu về cá Wushaichthys exquisitus và các hóa thạch cá bay tiền sử khác cho thấy, Xu Guanghui và các đồng nghiệp cho rằng cách sinh sản của cá bay tiền sử khác với cá bay hiện đại, là hình thức thụ tinh trong. Tức là, cá bay tiền sử ra đời đã là cá con, giống như con người, cá voi và các loài cá xương đẻ trứng trong. Các hóa thạch cá bay tiền sử được bảo quản rất tốt cho thấy các vây bụng của cá đực rất đặc trưng, với nhiều móc ở đầu cuối. Từ đó suy ra, quá trình giao phối của cá bay tiền sử tương tự như cá xương đẻ trứng trong hiện đại; vây bụng của cá đực trong khi có sự hỗ trợ của cơ bắp có thể cương lên, kéo dài về phía dưới cơ thể cá cái đến lỗ sinh dục của nó, cá đực dùng các móc ở đầu cuối vây bụng nắm giữ cá cái nhằm giúp hoàn thành quá trình thụ tinh trong một cách suôn sẻ.
Hình 3: So sánh vây bụng của cá Wushaichthys exquisitus đực và cái, mũi tên chỉ ra các móc trên vây bụng của cá đực
Thẻ động vật: Wushaichthys, cá bay
