Sự sống trên Trái Đất bắt nguồn từ đâu?
Khi Charles Darwin xuất bản cuốn sách “ Nguồn gốc các loài” vào năm 1859, ông nói rất ít về sự xuất hiện của sự sống, bởi vì có lẽ ở thời điểm đó ông không có cách nào kiểm tra những ý tưởng này. Ông chỉ nhận xét về nguồn gốc sự sống trong những lá thư gửi cho bạn bè sau này. Ông nhận xét rằng, sự sống bắt đầu trong một “cái ao nhỏ ấm áp” giàu ion. Trong một là thư gửi cho Joseph Dalton Hooker ngày 1 tháng 2 năm 1871, Darwin đã cho rằng sự sống bắt nguồn từ "một cái hồ nước ấm áp có chứa đầy các loại muối amoniac và phốt phát, ánh sáng, nhiệt độ... để các protein có thể hình thành và trải qua những biến đổi phức tạp". Tuy nhiên, ý tưởng của Darwin đã vươn xa và trở thành cơ sở hình thành nhiều thuyết về sự sống sau này.
Vào đầu thế kỷ 20, nhà hóa sinh người Nga Alexander Oparin đã mở rộng và phổ biến ý tưởng này. Từ giả thuyết của Oparin là các chất hữu cơ có thể được tổng hợp từ những chất vô cơ có sẵn trong khí quyển và đại dương, Harold Urey và Stanley Miller đã tiến hành thực nghiệm chứng minh chất hữu cơ đơn giản có thể hình thành từ chất vô cơ theo con đường hoá học trong điều kiện Trái Đất cổ.
Thí nghiệm Miller (do Harold Urey và học trò của mình là Stanley Miller) thực hiện vào năm 1953 nhằm tái tạo lại những điều kiện được cho rằng có từ lúc Trái Đất xuất hiện. Miller đã sử dụng hỗn hợp gồm metan, amoniac, hydro, nước và kích hoạt chúng bằng tia lửa điện.
Thí nghiệm Miller-Urey đột phá cho thấy rằng các chất vô cơ có thể tổng hợp thành cấu trúc hữu cơ. Thí nghiệm cho thấy với những mắt xích hữu cơ đơn giản như amino axit có thể trùng hợp tạo thành một khối vật chất sống.
Tuy nhiên, tỷ lệ của các chất khí trong khí quyển Trái Đất cổ đại vẫn là một điều gây tranh cãi. Những chất hữu cơ cơ bản dĩ nhiên là khác xa so với những tế bào có thể tự sinh sản được. Tuy nhiên, trong một môi trường mà chưa có sự sống nào hình thành trước thì các chất hữu cơ này sẽ được tích trữ lại và đến một lúc nào đó sẽ có một sự tiến hóa hóa học.
Một số nguồn khác tạo thành các hợp chất hữu cơ phức tạp đã được công nhận như các thiên thạch đến từ ngoài Trái Đất. Bằng phương pháp phân tích quang phổ, các hợp chất hữu cơ đã được tìm thấy trong các thiên thạch và cả sao chổi. Vào 2004, một số hợp chất hữu cơ thơm mạch vòng (PAH: polycyclic aromatic hydrocarbon) đã được tìm thấy khi quan sát các tinh vân.
Vào khoảng 3,8 tỷ năm trước, những phân tử ADN với khả năng tự sao chép độc nhất vô nhị đã hình thành, tiền đề để hình thành những sinh vật đơn giản nhất. Những phân tử ADN chính là khởi thủy của sự sống trên hành tinh xanh này.
Có một điều rất thú vị ở chỗ này. Tuy được gọi là 'Trái Đất' nhưng 3/4 bề mặt Trái Đất lại là... nước, và những phân tử ADN đầu tiên hình thành là ở đại dương. Tuy vẫn còn nhiều tranh cãi rằng ADN hình thành ở trong lòng đại dương hay tại những miệng phun thủy nhiệt tận sâu dưới đáy đại dương (nơi có những dạng sống đặc biệt nhất tồn tại), nhưng sự sống khởi phát từ biển khơi là điều chắc chắn. Cá vây tay mọc ra chân và bò lên bờ, trở thành loài lưỡng cư đầu tiên, tổ tiên của động vật bốn chân sống trên cạn, bao gồm cả vượn cổ: thủy tổ của nhân loại.
Những cá thể Homo Sapiens đầu tiên xuất hiện
Tôi, bạn và tất cả những người đang sống trên hành tinh này đều thuộc về chủng tộc Homo Sapiens. Khoảng 300.000 năm trước, khi Trái Đất trải qua một đợt biến đổi khí hậu mạnh mẽ, những cá thể Homo Sapiens đầu tiên đã xuất hiện ở châu Phi. Giống như những chủng tộc người cổ đang tồn tại vào lúc đó, tổ tiên ta cũng tìm kiếm thức ăn bằng cách săn bắn và hái lượm. Và những tiến hóa về mặt hành vi giúp cho họ thích ứng cũng như sinh tồn trong môi trường đầy hiểm nguy lúc bấy giờ.
Về mặt giải phẫu, người hiện đại có thể phân biệt với loài người cổ xưa thông qua bộ xương nhỏ hơn. Người hiện đại có bộ não rất lớn và kích thước rất đa dạng (phụ thuộc từng vùng, cá thể nam hay nữ), nhưng thể tích trung bình của bộ não con người là khoảng 1.300 cm3. Tiến hóa để có được bộ não lớn thông qua quá trình tái cấu trúc lại hộp sọ là điểm quan trọng nhất giúp chúng ta được gọi là “người hiện đại”: hộp sọ có hình vòm cao với thành mỏng; trán phẳng và gần như thẳng đứng. Khuôn mặt người hiện đại cũng rất khác các chủng người trước cổ xưa: cằm của chúng ta kém phát triển hơn, răng cũng nhỏ hơn.
Tổ tiên ta sinh tồn bằng cách nào?
Những người Homo sapiens thời tiền sử không chỉ biết chế tác công cụ bằng đá, mà họ còn chuyên biệt hóa để chúng có kích thước nhỏ hơn, phức tạp hơn nhằm phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như: mũi giáo, lưỡi câu, mũi lao, mũi tên, kim khâu…
Trải qua hàng triệu năm, con người - cả tiền sử và hiện đại - đã phải nỗ lực không ngừng để tìm kiếm thức ăn. Họ dành phần lớn thời gian trong ngày để hái lượm và săn bắt động vật. Khoảng 164.000 năm trước, tổ tiên ta đã biết thu thập và chế biến động vật có vỏ. Tới 90.000 năm trước, họ đã biết chế tạo các công cụ đánh cá đặc biệt. Và cho tới khoảng 12,000 năm trước, những người Homo sapiens đã biết cách kiếm ăn thông qua việc tự mình cải biến môi trường xung quanh. Họ có thể trồng một số loại cây nhất định, nuôi dưỡng động vật để chúng sinh sản.
Những phát hiện này đã mở đầu cho hoạt động trồng trọt và chăn nuôi số lượng lớn, dần cải biến điều kiện tự nhiên trên quy mô toàn cầu. Khi con người dành nhiều thời gian cho việc sản xuất lương thực hơn, họ bắt đầu lối sống định cư tập trung. Những ngôi làng nhỏ được xây dựng, sau này lớn dần để trở thành thị trấn và thành phố. Theo đà tăng ngày một nhanh của sản lượng lương thực, dân số loài người cũng tăng lên rất nhanh.
Tiến hóa về xã hội
Sự kết hợp cả về tiến hóa sinh học và tiến hóa hành vi ở loài người hiện đại đã lên tới một tầm cao mới, hơn hẳn những chủng tộc người cổ xưa từng tồn tại. Bộ não lớn cho phép chúng ta tương tác với các cá thể khác và cả môi trường xung quanh theo những cách hoàn toàn mới và khác biệt. Bộ não lớn đã giúp tổ tiên ta sinh tồn trong điều kiện tự nhiên đầy biến động nhờ những công cụ ngày càng tinh xảo mà họ chế tạo ra. Họ ăn rất nhiều loại thực phẩm khác nhau, biết cách tạo ra lửa và kiểm soát nó. Việc cùng nhau sống trong hang động giúp con người hình thành những cộng đồng đầu tiên, đôi khi bao gồm cả những người hoàn toàn xa lạ. Tài nguyên được trao đổi trên phạm vi rộng lớn hơn giúp họ dần tiến hóa về mặt xã hội. Nghệ thuật, âm nhạc, đồ trang sức, các nghi thức và chữ viết dần được tạo ra. Đó chính là tiền thân cho xã hội hiện đại mà chúng ta đang sống ngày nay.
Loài người trên cây tiến hóa
Các hóa thạch và ADN xác nhận rằng con người là một trong số hơn 200 loài thuộc bộ Linh trưởng. Loài người nằm trong số các loài vượn lớn. Dù không tiến hóa từ bất cứ loài vượn nào còn tồn tại ngày nay, nhưng chúng ta vẫn có những đặc điểm chung với tinh tinh, khỉ đột, đười ươi và một số loài vượn khác. Loài người hiện đại hẳn đã tiến hóa từ Homo heidelbergensis, tổ tiên chung của Homo Sapiens và Neanderthal - người họ hàng gần gũi đã tuyệt chủng của chúng ta.
Vẫn còn nhiều câu hỏi cần giải đáp và các nhà khoa học cũng đang không ngừng tìm hiểu về hóa thạch, bộ gen, các đặc điểm sinh học để hiểu rõ hơn về giống loài của chúng ta. Nếu muốn tìm hiểu thêm về quá trình tiến hóa sinh học và tiến hóa văn hóa, cùng các vấn đề hấp dẫn như: Nhân bản vô tính người, Khoa học và tôn giáo, Con người và robot…, các bạn có thể tìm hiểu các tựa sách: ‘Câu hỏi lớn: Tiến hóa’, ‘Dẫn nhập ngắn về khoa học: Tiến hóa’, ‘Dẫn nhập ngắn về khoa học: Tâm lý học tiến hóa’.
Hi vọng chúng sẽ đem lại sự hứng thú cho những ai quan tâm tới chủ đề tiến hóa!
