Tiến hóa tiền sinh học cách dây bao nhiêu năm năm 2024

Quá trình tiến hóa giữa các dạng sống rất khác nhau, dao động từ khoảng thời gian mà con người có thể quan sát được đến hàng chục triệu năm.

Trăn cây Corallus caninus, một loài trong họ Boidae được cho là đã tiến hóa trong hàng chục triệu năm. Ảnh: WMay

Trái Đất ngày nay ước tính có khoảng một nghìn tỷ loài. Những loài đó đã mất bao lâu để tiến hóa? Câu trả lời rất khác nhau tùy thuộc vào cấp độ phân loại và điều kiện môi trường, Giáo sư sinh thái học và sinh học tiến hóa Thomas Smith tại Đại học California tại Los Angeles nói với Live Science.

Đó là bởi quá trình tiến hóa xảy ra thông qua những thay đổi di truyền, tốc độ sinh sản của sinh vật hoặc thời gian thế hệ, cũng như giới hạn tốc độ hình thành loài mới.

Ví dụ, do vi khuẩn sinh sản rất nhanh, cứ vài phút hoặc vài giờ lại "tách ra làm hai" bằng cách nhân đôi tế bào, chúng có thể tiến hóa thành những giống mới trong vài năm hoặc thậm chí vài ngày, theo Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Mỹ ở New York.

Tuy nhiên, việc xác định những giống nào là loài mới không dễ dàng, Smith nói. Thông thường, các nhà khoa học xác định bằng cách xem chúng có thể giao phối với nhau và sinh sản hay không, nhưng vi khuẩn không sinh sản hữu tính.

Nghiên cứu đăng trên Proceedings of the Royal Society vào năm 2008 cho thấy một dòng giống vi khuẩn E. coli đã phát triển khả năng sử dụng citrate làm nguồn thực phẩm trong môi trường oxy. Các nhà nghiên cứu cho biết một trong những đặc điểm xác định E. coli với tư cách như một loài là chúng không có khả năng làm được điều này, vì vậy sự thay đổi có thể đại diện cho khởi đầu của một loài mới, một loài đã phát triển trong vòng vài năm.

Thực vật trong một hiện tượng được gọi là đa bội có thể nhân đôi toàn bộ bộ gene của chúng trong hạt, dẫn đến các bản sao bổ sung của mọi nhiễm sắc thể và tạo ra loài mới trong một thế hệ. Sự cách ly sinh sản sẽ tự động tạo ra một loài mới.

Ngay cả trong thế giới động vật, việc xác định loài mới có thể diễn ra trong khoảng thời gian mà con người quan sát được, đặc biệt là đối với các loài côn trùng sinh sản nhanh.

Ví dụ, ruồi giòi táo (Rhagoletis pomonella) trước đây thường ăn cây táo gai, nhưng một số chuyển sang ăn táo thuần hóa sau khi chúng đến đông đắc nước Mỹ vào giữa những năm 1800. Kể từ đó, hai nhóm đã trở nên cô lập về mặt sinh sản - bước đầu tiên để hình thành loài mới, theo một nghiên cứu vào năm 2006 đăng trên tạp chí Annals of the Entomological Society of America.

Các loài động vật có xương sống thường tiến hóa chậm hơn nhưng vẫn có trường hợp ngoại lệ. Nghiên cứu năm 2017 trên tạp chí Science báo cáo rằng một con chim sẻ Galapagos đã bay đến một hòn đảo mới và lai tạo với một con chim bản địa, tạo ra một dòng giống sinh sản biệt lập mới trong vòng ba thế hệ. Đồng tác giả nghiên cứu Leif Andersson, nhà di truyền học tại Đại học Uppsala ở Thụy Điển, cho biết dòng giống đó có thể đại diện cho sự bắt đầu hình thành loài rất nhanh thông qua việc lai giống, chứ không phải tích lũy đột biến.

Cá hoàng đế Aulonocara nyassae. Ảnh: Paul Starosta

Kỷ lục về tốc độ hình thành loài mới ở động vật có xương sống thuộc về cá hoàng đế ở hồ Victoria của châu Phi. Những con cá này đã bùng nổ thành 300 loài từ một tổ tiên duy nhất cách đây chưa đầy 12.000 năm, theo nghiên cứu đăng trên tạp chí Proceedings of the Royal Society B năm 2000.

Trong khi đó, họ trăn Boidae (chủ yếu được tìm thấy ở châu Mỹ) và Pythonidae (có nguồn gốc từ châu Phi và châu Á), được phân biệt sau khi Nam Mỹ tách khỏi châu Phi. Smith cho biết điều này có thể đại diện cho hàng chục triệu đến 100 triệu năm tiến hóa kể từ khi lục địa tách ra đến khi hình thành hoàn toàn, theo Đại học Quốc gia Australia.

Việc xác định tốc độ hình thành loài mới trung bình là một thách thức. Nghiên cứu đăng trên tạp chí Molecular Biology and Evolution vào năm 2015 đã đưa ra một ước tính. Dựa trên dữ liệu từ hơn 50.000 loài (trong đó chỉ có một số vi khuẩn), các nhà khoa học nhận thấy việc xác định loài mới thường đòi hỏi sự tích lũy các đột biến trong hơn 2 triệu năm. Điều này đúng với động vật có xương sống, động vật chân đốt (một nhóm bao gồm côn trùng, nhện và động vật giáp xác) và thực vật.

Đầu tiên chúng ta cần biết hóa thạch là gì. Hóa thạch là tàn tích của các sinh vật sống hoặc các hoạt động của chúng được bảo tồn trong thời gian địa chất, là bằng chứng quan trọng cho sự hiểu biết của chúng ta về quá khứ.

Thông qua việc nghiên cứu hóa thạch, chúng ta có thể suy ra những thông tin về hình dạng, cấu trúc, chức năng, tập quán, sự phân bố, tiến hóa và tuyệt chủng của các sinh vật, từ đó tái hiện lại lịch sử sự sống trên Trái Đất.

Khoảng trống hóa thạch có nghĩa là không tìm thấy dấu vết hóa thạch nào trong một khoảng thời gian nhất định, giống như một khoảng trống trong lịch sử.

Tình trạng này có thể là do môi trường lúc đó không thuận lợi cho việc bảo tồn sinh học, hoặc do các quá trình địa chất sau đó đã phá hủy các lớp hóa thạch ban đầu, hoặc do chúng ta chưa tìm được vị trí và phương pháp thích hợp để khai quật và nhận dạng hóa thạch.

Ảnh minh họa. Ảnh: CNN

Tại sao lại có lỗi hóa thạch kéo dài 130.000 năm?

Vậy tại sao lại có khoảng cách 130.000 năm trong lịch sử tiến hóa của loài người? Chính xác thì điều gì đã xảy ra trong khoảng thời gian này?

Theo ước tính của các nhà khoa học, con người được sinh ra lần đầu tiên cách đây 5 triệu năm, trong khi con người hiện đại có nguồn gốc từ 300.000 năm trước. Trong quá trình lâu dài này, con người đã phân nhánh và tiến hóa nhiều lần, hình thành nên các loài và nhóm khác nhau.

Tuy nhiên, từ 200.000 năm trước đến 70.000 năm trước, một hiện tượng kỳ lạ đã xảy ra trong lịch sử tiến hóa của loài người, trong thời kỳ này hầu như không tìm thấy hồ sơ hóa thạch nào liên quan đến con người.

Dường như con người đã biến mất trong thời gian này mà không để lại bất kỳ dấu vết gì, và nó khiến các nhà khoa học rất bối rối. Theo đó, các nhà khoa học đã đề xuất một số lời giải thích, giả thuyết khả dĩ, nhưng chưa có lời giải thích nào được xác nhận một cách thuyết phục.

Ảnh minh họa. Ảnh: CNN

Giả thuyết 1: Sự tuyệt chủng hàng loạt toàn cầu

Một số nhà khoa học tin rằng một sự kiện tuyệt chủng hàng loạt thảm khốc đã xảy ra trên Trái Đất vào khoảng 200.000 đến 70.000 năm trước, dẫn đến cái chết và sự tuyệt chủng của một số lượng lớn sinh vật, bao gồm cả con người vào thời điểm đó.

Sự kiện tuyệt chủng này có thể được gây ra bởi biến đổi khí hậu, phun trào núi lửa, tác động của tiểu hành tinh, v.v. Nó gây ra những thay đổi lớn về môi trường trên Trái Đất, nhiều sinh vật không thể thích nghi và chết hoặc di cư.

Vào thời điểm đó, số lượng con người rất ít, sự phân bố của họ rất hạn chế nên rất khó để chống lại một thảm họa như vậy. Không gian sống của họ bị thu hẹp lại rất nhiều, văn hóa và công nghệ của họ cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Kết quả là họ khó để lại bất kỳ di tích hóa thạch nào và không được con người sau này phát hiện. Chỉ một số ít người sống sót có thể tiếp tục sinh sản và mở ra một chương mới trong quá trình tiến hóa của loài người.

Ảnh minh họa. Ảnh: ZME

Giả thuyết 2: Sự can thiệp của người ngoài hành tinh

Một số nhà khoa học tin rằng từ 200.000 đến 70.000 năm trước, một nền văn minh tiên tiến ngoài hành tinh đã xuất hiện trên Trái Đất và họ đã tiến hành một số hình thức can thiệp và thí nghiệm trên con người.

Loại nền văn minh tiên tiến này có thể muốn quan sát và nghiên cứu sự sống trên Trái Đất, biến đổi và sử dụng các nguồn tài nguyên trên Trái Đất, hoặc vì các mục đích khác.

Họ có thể đã sử dụng công nghệ tiên tiến của mình để thực hiện một số hình thức kiểm soát, cô lập, chuyển giao, biến đổi, v.v. lên con người, khiến con người mất đi tự do và độc lập trong thời kỳ này.

Kết quả là con người không thể sống và phát triển bình thường, cũng không thể để lại bất kỳ dấu vết hóa thạch nào, cũng như không bị con người sau này phát hiện ra. Chỉ sau khi họ rời đi hoặc bỏ cuộc, con người mới có thể trở lại trạng thái ban đầu và tiếp tục tiến hóa.

Ảnh minh họa. Ảnh: Zhihu

Giả thuyết 3: Đại hồng thủy

Một số nhà khoa học tin rằng một trận lũ lụt toàn cầu đã xảy ra trên Trái Đất vào khoảng 200.000 đến 70.000 năm trước, khiến phần lớn đất đai bị nhấn chìm và chỉ một số khu vực có độ cao lớn còn có con người sống sót.

Sự kiện lũ lụt này có thể được gây ra bởi sự tan chảy của sông băng, mực nước biển dâng cao, sự chuyển động của mảng, lực hấp dẫn của Mặt Trăng và các yếu tố khác. Nó làm tăng đáng kể diện tích nước trên Trái Đất và nhiều sinh vật trên cạn không thể thích nghi và chết hoặc di cư.

Vào thời điểm đó, con người không có cách nào để sinh tồn trên cạn và không có lựa chọn nào khác ngoài việc sống chung với lũ. Họ có thể đã sử dụng một số công cụ và công nghệ đơn giản để xây dựng một số nơi cư trú và cơ sở vật chất dưới nước, tìm kiếm một số thực phẩm và tài nguyên trong nước.

Kết quả là họ sẽ khó để lại bất kỳ di tích hóa thạch nào và bị con người sau này phát hiện. Hơn nữa, việc sống dưới nước cũng thúc đẩy quá trình tiến hóa, khiến tổ tiên của chúng ta dần thích nghi với môi trường nước và trải qua một số thay đổi.

Ví dụ, họ có thể bị rụng lông trên cơ thể, tăng lớp mỡ trên da, cải thiện hệ hô hấp và tuần hoàn, v.v. Những thay đổi này có thể đã đặt nền móng cho sự tiến hóa tiếp theo của Homo sapiens.

Ảnh minh họa. Ảnh: ZME

Con người đến từ đâu?

Từ 200.000 năm trước đến 70.000 năm trước, có khoảng trống 130.000 năm trong lịch sử tiến hóa của loài người - hồ sơ hóa thạch của họ bị mất hoặc khó tìm thấy, điều đó không có nghĩa là con người biến mất trong thời kỳ này mà là con người đã trải qua nhiều thay đổi trong thời kỳ này.

Vậy sau khoảng thời gian này con người đã phục hồi và phát triển như thế nào? Họ đã tiến hóa thành người hiện đại như thế nào?

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, một sự kiện quan trọng đã xảy ra trên Trái Đất khoảng 70.000 năm trước, đó là vụ phun trào của núi lửa Tobo. Đây là một vụ phun trào núi lửa lớn đã thải ra một lượng lớn tro và khí vào khí quyển, khiến khí hậu toàn cầu lạnh đi và hạn hán.

Lần phun trào núi lửa này đã tác động rất lớn đến sự sống trên Trái Đất, nhiều sinh vật đã chết hoặc tuyệt chủng, chỉ còn một số ít sinh vật có khả năng thích nghi mạnh mẽ còn sống sót. Khi đó, con người cũng bị ảnh hưởng nặng nề, số lượng giảm đi rất nhiều, thậm chí có thể chỉ còn lại vài nghìn, thậm chí hàng trăm cá thể.

Đây là “sự kiện thắt cổ chai” nổi tiếng trong lịch sử tiến hóa của loài người, làm suy giảm đáng kể sự đa dạng di truyền của con người và đặt nền tảng di truyền cho quá trình tiến hóa của loài người sau này.

Ảnh minh họa. Ảnh: CNN

Sau thảm họa này, những người còn sống sót bắt đầu một cuộc sống và cuộc di cư mới. Họ dần dần phân tán vào các khu vực và môi trường khác nhau, giao tiếp và tương tác với các loài và nền văn hóa khác, đồng thời hình thành các nhóm dân tộc và chủng tộc khác nhau.

Một số người trong số này đã di cư đến châu Âu và Tây Á, nơi họ trộn lẫn và lai giống với người Neanderthal và người Denisovan đã tồn tại ở đó. Một nhóm người khác di cư đến Đông Á và Úc, nơi họ trộn lẫn và giao phối với thổ dân Úc và người Melanesia địa phương. Một số người cũng di cư đến miền nam và miền đông châu Phi, nơi họ trộn lẫn và giao phối với những người dân bản địa châu Phi đã tồn tại ở đó, từ đó có được một số gen và đặc điểm mới.

Con người ở những vùng và môi trường khác nhau này dần dần hình thành tổ tiên của loài người hiện đại trong quá trình tiến hóa lâu dài mà chúng ta gọi là Homo sapiens.

Homo sapiens có trí thông minh cao hơn, ngôn ngữ phức tạp hơn, hành vi linh hoạt hơn, văn hóa phong phú hơn và các đặc điểm khác, họ tiếp tục sinh sôi và phát triển ở các khu vực tương ứng của mình và dần thay thế các loài người sơ khai khác.