HÌNH THÀNH VÀ TIẾN HÓA CỦA SỰ SỐNG TRÊN TRÁI ĐẤT
(Đôi khi đọc cái này lại hay)
Trái Đất, hành tinh của chúng ta, khác với những gì mà ta vẫn thấy ngày nay, nó đã bắt đầu cuộc đời của mình từ một khối cầu khủng khiếp mà ngay cả những cảnh tượng ghê gớm nhất trong phim ảnh cũng chẳng thể sánh bằng. Vậy những gì đã làm nên sự sống và văn minh của chúng ta?
Với mô hình hiện đại của Hệ Mặt Trời cùng việc các mẫu đá cổ nhất trên Trái Đất được tìm thấy có tuổi thọ hơn 4 tỷ năm, các nhà khoa học ngày nay đã có thể kết luận Trái Đất hình thành vào khoảng 4,7 tỷ năm trước, là kết quả của sự tạo thành do hấp dẫn của hàng triệu khối đá lớn nhỏ và bụi, khí trên một dải vật chất có quĩ đạo quanh Mặt Trời.
Ban đầu, Trái Đất chỉ là một hành tinh chết nóng rực, các kim loại nặng chìm dần vào trong và nóng chảy, đẩy các vật chất nhẹ lên trên và nguội dần. Trái Đất lúc này có hình dạng là một quả cầu khổng lồ màu đen với những vêt nứt sáng do phần vật chất nóng chảy bên trong. Chính các vết nức này sẽ còn tiếp tục tồn tại hàng tỷ năm nữa, thường xuyên trở thành nhân tố quyết định cho sự tồn vong của sự sống trên hành tinh.
4,3 tỷ năm trước, một hành tinh với kích thước của Sao Hỏa tên là Theia (cùng hình thành trong giai đoạn đầu của Hệ Mặt Trời) tiến về phía Trái Đất. Cú va chạm là một thảm họa thật sự, nhưng lại cũng là điều kiện tiên quyết cho sự sống của chúng ta sau này.
Trước tiên, nó làm mật độ vật chất trên Trái Đất trở nên đều hơn, giống như khi bạn xóc tung một lọ đựng nhiều loại kẹo cùng lúc. Tiếp theo, nó tạo thành Mặt Trăng. Vật chất từ bề mặt của cả 2 hành tinh bắn tung lên không gian, tạo thành một dải vật chất chuyển động trên quĩ đạo quanh Trái Đất, giống như vành đai của Sao Thổ và các hành tinh lớn ngày nay. Lực hấp dẫn lần nữa lại đóng vai trò của đấng sáng tạo, nó tập hợp các mảnh vụn lại, tạo thành Mặt Trăng.
Lúc này, Mặt Trăng ở rất gần Trái Đất và Trái Đất thì quay rất nhanh. Nếu mọi chuyện cứ tiếp diễn như vậy thì sự sống đã khó mà hình thành. Nhưng nhờ sự có mặt của Mặt Trăng mà Trái Đất quay chậm dần lại do ảnh hưởng của hấp dẫn, còn lực ly tâm lại đẩy Mặt Trăng xa dần, tránh cho chúng ta những cơn thủy triều còn mạnh hơn hàng chục lần những đợt sóng thần khủng khiếp nhất ngày này. Đó là thời kì khoảng 4,1 tỷ năm trước khi đại dương và khí quyển (không có oxy) đang hình thành.
Khoảng 4,1 tới 3,8 tỷ năm trước, Trái Đất bị lấp đầy bởi đại dương do sự lạnh đi của Trái Đất cho phép sự tồn tại của nước lỏng. Các tiểu hành tinh nhỏ và các thiên thạch liên tiếp bắn phá Trái Đất, chúng là các tàn dư trong thời kì đầu của Hệ Mặt Trời. Chính các thiên thạch này mang theo các tinh thể ngậm nước và cả các hợp chất hữu cơ đơn giản nhất vào lòng đại dương, nơi sự sống sẽ phát sinh sau này.
3,8 tỷ năm trước, Trái Đất bước vào thời kì Archaean (đại thái cổ). Đây là giai đoạn giữa của thời kì tiền Cambri. Từ các hợp chất hữu cơ đầu tiên mang đến ừ các thiên thạch tấn công Trái Đất, Axit amin hình thành trong đại dương, các tế bào đơn giản nhất đầu tiên được hình thành. Khác với chúng ta ngày nay, chúng được cấu tạo trên cơ sở của các phân tử RNA (Ribonucleic acid, khác với DNA là Deoxyribonucleic acid cấu tạo nên động thực vật hiện nay). Ngày nay chúng ta đã tìm thấy hóa thạch của những dạng sống đâu tiên có tuổi lớn nhất là 3,5 tỷ năm. Các tế bào đầu tiên từ ban đầu là dạng sống đơn bào, kết hợp dần thành các lớp dày hơn là các khối stromatolite, chúng là dạng sống đầu tiên xuất hiện quá trình quang hợp cung cấp oxy cho hành tinh chúng ta. Hợp chất glucose đơn giản đầu tiên (đường) cũng đã hình thành.
3 tỷ năm trước, đại dương đã được bơm đầy oxy, sắt trong đại dương bị oxy hóa và chìm sâu xuống thành các quặng sắt, những công trình kiến trúc ngày nay chúng ta có đã được làm từ thứ quặng 3 tỷ năm tuổi này.
2,5 tỷ năm trước, thời kì Proterozoic (đại nguyên sinh) bắt đầu. Đây là thời kì phát triển đầu tiên của các loài sinh vật sơ khai trên Trái Đất, giai đoạn cuối của thời tiền Cambri. Các thực vật đa bào đầu tiên xuất hiện vào thời gian khoảng 1,2 tỷ năm trước với cấu tạo phức tạp hơn từ các DNA thay vì RNA như trước.
Tuy nhiên sự phát triển của sự sống chưa được lâu thì nó bị buộc phải ngừng lại. Thời gian gần như ngừng trôi khi Trái Đất bước vào giai đoạn đóng băng toàn cầu dài nhất và mãnh liệt nhất trong lịch sử. 850 triệu năm trước, mật độ oxy quá cao trong khí quyển ngăn cản việc hấp thụ ánh sáng Mặt Trời, Trái Đất không được tiếp nhiệt nên lạnh đi và đóng băng dần. Càng nhiều băng thì ánh sáng Mặt Trời càng phản xạ ngược lại do cả hành tinh lúc này như một tấm gương khổng lồ không hề hấp thụ chút ánh sáng nào.
Thời kì này kéo dài tới hơn 200 triệu năm. Chúng ta biết rằng loài người ngày nay với lịch sử dường như là rất rất dài thực ra mới xuất hiện văn minh và trí tuệ thật sự ở cuối kỉ băng hà, khoảng 15-20.000 năm trước. Trong khi chỉ nguyên thời kì đóng băng cả hành tinh nay đã dài tới hơn 200 triệu năm. Cả Trái Đất khi đó là một quả cầu băng khổng lồ, không một dấu vết của sự sống, của hơi ấm Mặt Trời, bất cứ tia sáng nào từ Mặt Trời đều bị dội ngược lại không gian.
630 triệu năm trước, nguồn dung nham nóng chảy trong lòng Trái Đất được đánh thức, trở thành vị cứu tinh cho sự sống trên hành tinh. Các núi lửa sau hàng trăm triệu năm ngủ yêu đã thức giấc và phun trào, chúng phá vỡ một số điểm đóng băng trên bề mặt Trái Đất, phun dung nham lên bề mặt, và quan trọng nhất trong đó là khí cacbonic. Như ta đã biết, cacbonic chính là tác nhân gây nên hiệu ứng nhà kính, và lúc này đó lại chính vị cứu tinh cho sự sống trên Trái Đất. Không khí hấp thụ được nhiệt độ của Mặt Trời cùng với sự phun trào dung nham làm băng tan dần tạo điều kiện cho những dạng sống sâu nhất dưới đại dương vẫn còn tồn tại nay lại có cơ hội tiến hóa. Quá trình tan băng này kéo dài khoảng vài triệu năm.
580 triệu năm trước, thực vật đa bào đã khá phổ biến và cũng là thời kì đầu tiên của các động vật thân mềm, ngày nay chúng ta đã tìm được những hóa thạch của các động vật thân mềm có tuổi tương đương với thời kì này.
540 triệu năm trước, oxy tiếp tục được bớm đầy khí quyển và ở tầng trên của khí quyển nới trực tiếp đón nhận ánh sáng Mặt Trời, một lớp khi mới được hình thành từ oxy, đó là ozone, nó ngăn cản các bức xạ tia cực tím xuyên vào khí quyển, và đây chính là điều kiện để sự sống xâm chiếm lên mặt đất (lúc này những mảng lục địa đầu tiên đã xuất hiện).
Khoảng 530 triệu năm trước, Trái Đất bước vào thời kì Paleozoic (đại cổ sinh), bắt đâu bằng kỉ đầu tiên là kỉ Cambri. Đây là khoảng thời gian bùng nổ của sự phát triển sinh vật, kéo dài khoảng 30 triệu năm, gọi là thời kì bùng nổ Cambri. Ở dưới biển, các loại động vật phức tạp hơn xuất hiện, điển hình nhất là bọ ba thùy và các họ hàng của nó. Ngoài ra đây là lần đầu tiên có sự xuất hiện của động vật săn mồi, những loài trực tiếp tấn công loài khác lam thức ăn thay vì ăn thực vật nhỏ hay các xác chết trôi nổi.
505 triệu năm trước, giai đoạn tiếp theo của sự phát triển động thực vật bắt đầu, đây là kỉ thứ 2 của Paleozoic, kỉ Ordovic (Ordovician). Đại dương xâm chiếm toàn bộ phần Bắc của Trái Đất và sự phát triển sinh vật tập trung ở lục địa phía Nam là Gondwana. Đây là thời kì phát triển mạnh mẽ của các sinh vật thân mềm và đặc biệt là sự bùng nổ của loài cá. các loài cá đầu tiên xuất hiện chúng thống trị đại dương suốt từ thời kì này tới kỉ Silur (Silurian, 440-410 triệu năm trước) và Devon (Devonian, 410-360 triệu năm trước)
Kỉ Devon, 410 triệu năm trước, một loài cá tên là Tetrapods tiếp xúc với đất liền và dùng vây của nó để bò dần lên. Sau hàng triệu năm tiến hóa, chúng đã lên hẳn mặt đất, tiến hóa thành các động vật đầu tiên trên cạn, tiếp theo chúng là loài Ichthyostega. Ngoài ra, đây cũng là thời kì phát triển của các loài côn trùng khá giống ngày nay như những con chuồn chuồn hay các loài chân đốt, nhưng với những kích thước rất lớn so với ngày nay. Không chỉ thế, các loài thực vật cũng phát triển với kích thước khổng lồ, cao tới hàng chục mét do nồng độ cao của oxy trong không khí.
Từ 360 triệu đến 286 triệu năm trước kỉ Carbon (còn gọi là kỉ than). Đây là thời kì 1 loạt cây cối chết đi và nằm lại trong lòng đất, kết thành các mỏ than đá ngày nay. Quan trọng nhất cần nhắc tới, đây là thời kì động vật bắt đầu đẻ trứng trên mặt đất. Ta nên biết rằng trước giai đoạn carbon này, các loài động vật ngay cả để bắt đầu xâm chiếm thế giới trên cạn như một số loài bò sát, ếch nhái nhưng vẫn có thói quen đẻ trứng dưới nước do con non trong trứng cần có đủ độ ẩm mới có thể tồn tại tới khi trào đời. Nhưng đến thời kì này, bò sát đã tiến hóa để có thể đẻ ra những quả trứng có chứa nước cung cấp trực tiếp cho con non.
Các cây lớn chết đi tạo thành than đá, trong khi đó lại một thế hệ cũng không kém phần to lớn xuất hiện thay thế, đó là những cụm rêu cao tới 30m, những cây cỏ đuôi ngựa và dương xỉ cao trên 15m, chúng tràn ngập khắp lục địa Gondwana.
Từ 286 đến 248 triệu năm trước, Trái Đất bước vào thời kì cuối cùng của đại cổ sinh Paleozoic, đó là kỉ Permy (Permian). Đây là thời kì rất quan trọng trong sự phát triển của động vật. Một số loài bò sát tiến hóa thành các giai đọan đầu của động vật có vú. Tuy nhiên, thật đáng tiếc, động vật có vú đã không phát triển dễ dàng như vậy, loài therapsids cùng rất nhiều loài động vật (chủ yếu là bò sát) thời đó đã là nạn nhân của thảm họa tuyệt chủng khủng khiếp nhất trong lịch sử Trái Đất: đại tuyệt chủng Permy.
Đến nay, vẫn còn nhiều ý kiến chưa thống nhất về nguyên nhân của thảm họa này, nhưng đa phần ý kiến cho rằng nguyên nhân của cuộc đại tuyệt chủng là sự hợp nhất hai lục địa Laurasia và Gondwana thành đại lục địa Pangaea. Cú va chạm làm xáo trộn địa hình của cả 2 lục địa lớn dẫn đến động đất, núi lửa trên qui mô toàn lục địa hủy diệt các sinh vật. Nhưng nơi bị tiêu diệt ghê gớm nhất lần nàylaij là các loài sinh vật ở đại dương, có tới 95% số loài đã vĩnh viễn biến mất sau đại tuyệt chủng này.
Cuộc đại tuyệt chủng này đánh dấu kết thúc kỉ Permy, chuyển sang thời kì tiếp theo gọi là Mesozoic (đại trung sinh).
248 triệu năm trước là khởi điểm của đại Mesozoic, khi cuộc đại tuyệt chủng đã kết thúc. Tại đại dương cũng như trên cạn, sự biến đổi đã ngừng lại, nhưng điều kiện tự nhiên đã không còn như trước, và một số loài tỏ ra thích nghi tốt hơn các loài khác, chúng phát triển trở thành những kẻ thống trị hành tinh. Kỉ đầu tiên của Mesozoic là kỉ Trias (kỷ Tam Điệp), nơi đánh dấu sự bắt đầu của cái mà người ta gọi là triều đại của khủng long. Đây là thời kì phát triển hưng thịnh nhất trong lịch sử của loài bò sát. Tổ tiên của động vật có vú vẫn tiếp tục tồn tại và duy trì cho sự bùng nổ của động vật có vú và kết quả cuối cùng là chúng ta sau này.
Tuy nhiên vào thời kì Trias này, các động vật có vú và cả các loài cá đều tỏ ra hết sức lép vế so với sự thống trị của khủng long. Chúng có mặt ở khắp nơi với kích thước từ nhỏ tới lớn, và ở đủ dạng sống. Trong khi ở đáy đại dương, những kẻ thống trị là Ichthyosaurus hay là Nothosaurus trong một thời gian dài, thì trên mặt đất khủng long còn thịnh vượng hơn. Chúng chia ra làm 3 nhóm chính là theropods (các loài săn mồi như T-rex, Coelophysis hay Allosaurus), nhóm sauropod gồm những con thằn lằn cổ dài như Apatosaurus, Mamenchisaurus và cuối cùng là nhóm ornithischian gồm các loài như Triceratops (khủng long 3 sừng), Stegosaurus (khủng long áo giáp) hay cả những con Iguanodon như bạn từng thấy trong bộ phim nổi tiếng Dinosaur của Walt Disney.
213 triệu năm trước kỉ Jura bắt đầu. Đây là giai đoạn giữa của Mesozoic. Pangaea lại một lần nữa nứt vỡ thành Laurasia và Gondwana. Tại các vết nứt vỡ, xuất hiện sự tiêu hủy của hàng loạt sinh vật gồm cả thực vật và các loại cá và động vật biển. Chúng lắng xuống và tạo thành các mỏ dầu ngày nay, đây là một điểm rất quan trọng trong lịch sử địa chất của Trái Đất và đóng góp không nhỏ cho thế giới hiện đại của chúng ta ngày nay.
Trong khi đó trên mặt đất các loài bò sát vẫn tiếp tục phát triển. Đến giữa kỉ Jura chúng đã thống trị cả trên không, mặt đất và đại dương với số lượng các loài tăng lên rất nhiều so với thời kì Trias. Dưới đại dương, những con plesiosaurs xuất hiện và cai trị đáy biển.
Trong khi đó thống trị bầu trời là pterosaurs, những con thằn lằn có cánh. Tuy nhiên chúng lại không phải tổ tiên của loài chim sau này. Loài chim ngày nay đã bắt đầu cũng chính từ kỉ Jura, một loài khủng long ăn thịt trên mặt đất đã tiến hóa, mọc thêm lông vũ trở thành một loài chuyển tiếp giữa bò sát và chim.
Động vật có vú thời kì này chỉ là những con thú nhỏ như những con chuột ngày nay, chúng phải sống trong sự lẩn trốn để thoát khỏi sự săn đuổi của loài khủng long.
145 triệu năm trước, Trái Đất bước sang kỉ Creta (kỉ Phấn Trắng), đây là giai đoạn cuối trong triều đại của khủng long và cũng là kỉ cuối cùng của đại Mesozoic.
Điểm đáng nói nhất của thời kì này chính là sự xuất hiện của các loài cây có hoa, được côn trùng thụ phấn, thay thế cho thế hệ cây cũ gồm chủ yếu là dương xỉ và các cây lá kim. Các loài khủng long đã không còn phát triển thịnh vượng như trước do sự thay đổi của thảm thực vật như vậy. Tuy nhiên chúng vẫn là những kẻ cai trị bất bại cho đến tận thời điểm 65 triệu năm trước.
Đại đa số các ý kiến hiện nay nghiêng về giả thuyết một tiểu hành tinh hủy diệt, do nó có được bằng chứng về Iridium (một thứ chỉ có thể đến từ ngoài Trái Đất) với tuổi thọ khoảng 65 triệu năm tìm thấy ở Trung Mỹ, khu vực vịnh Mexico. Giả thuyết này cho biết một tiểu hành tinh với đường kính hơn 10km trong Hệ Mặt Trời đã lao về phía Trái Đất. Cú va đập khủng khiếp đã tạo ra vịnh Mexico ngày nay và một đợt sóng thần cũng như động đất lớn nhất trong toàn bộ đại Mesozoic.
Quan trọng hơn, nó gây ra những biến chuyển lớn về khí hậu. Núi lửa phun trào ghê gớm cùng những đợt tấn công của thiên thạch giết chết hàng loạt các loài động vật cỡ lớn. Bụi và muội than từ núi lửa cũng như các va chạm che phủ bầu trời, ngăn ánh sáng Mặt Trời chiếu tới mặt đất gây ra sự chết hàng loạt của các loại cây. Mọi nguồn cung cấp lương thực bị cạn kiệt cùng sự biến chuyển về nhiệt độ bất ngờ chính là yếu tố quan trọng nhất dẫn đến sự tuyệt chủng của loài khủng long.
Tuy nhiên, so về mức độ thì vụ va chạm này chưa thể sánh được với đại tuyệt chủng Permy. Chính vì vậy vẫn có những loài bò sát nhỏ, các loài chim tồn tại được do nhu cầu ít hơn về lượng thức ăn, cũng như dễ dàng lẩn trốn những tác động của thảm họa. Và quan trọng nhất là các tổ tiên động vật có vú của chúng ta, chúng đã tồn tại qua thảm họa để bước vào thời kì tiếp theo của lịch sử Trái Đất.
Đại Cenozoic (tân sinh)
Một thế giới vắng bóng khủng long trở nên trống trải trong một thời gian dài khi loài chim chưa phát triển mạnh mẽ còn động vật có vú thì đã quen việc ẩn nấp dưới hang sâu để tránh khủng long. Cho tới thời điểm, gần 60 triệu năm trước, động vật có vú mới ngoi lên mặt đất và phát triển thành nhiều dạng từ kẻ săn mồi tới con mồi, và kẻ thù không nhỏ của chúng thời đó là những con chim ăn thịt khổng lồ.
Khoảng 55 triệu năm trước vào cuối thời kì Palaeocene (một bộ phận của Cenozoic), động vật linh trưởng bắt đầu xuất hiện ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới với những đặc điểm linh hoạt hơn hẳn các loài khác cho phép chúng thích nghi với môi trường sống: bàn chân trước (sau này là tay) có 5 ngón với ngón cái đối diện với 4 ngón còn lại cho phép cầm nắm, chuyền cành; cổ linh hoạt cho phép quan sát từ nhiều hướng... Đó chính là tổ tiên đầu tiên của chúng ta ngày nay.
Vào thời Eocene ngay sau Palaeocene từ 55 đến 33,7 triệu năm trước, khí hậu đã ấm hơn, rừng nhiệt đới mở rộng từ xích đạo trong khi băng tập trung ở 2 cực, nhất là Nam Cực, có sự xuất hiện của nhiều loại cây và cả động vật giống với ngàynay trong đó đáng kể nhất là các loài móng guốc và một số loài linh trưởng gần với chúng ta hơn.
Đáng chú ý thời kì này là hai nhóm động vật móng guốc là Artiodactyla (tổ tiên của các loài hươu hiện nay) và Perissodactyla (tổ tiên của loài ngựa và tê giác), chúng là các động vật phổ biến thời kì này. Loài ngựa khi đó khá nhỏ, chỉ như những con chó nhỏ ngày nay. Sau này chúng tuyệt chủng dần chỉ còn một ít sống sót phát triển thành ngựa, ngựa vằn và tê giác ngày nay.
Một nhánh động vật cũng rất đáng chú ý và quan trọng trong lịch sử phát triển sự sống là những con Mesonychids có hình dạng gần giống chó soi và linh cẩu, chúng là các động vật săn mồi của thời kì hơn 30 triệu năm trước. Do tự thích nghi thuận lợi với môi trường nước, chúng rời bỏ mặt đất, thích nghi dần với môi trường sống mới và sau này tiến hóa thành loài cá voi ngày nay.
Những tổ tiên thật sự gần của loài người chỉ xuất hiện vào khoảng 3,7 triệu năm trước, đó là thời điểm xa nhất mà đến nay chúng ta có thể ghi lại được dấu chân của loài vượn người đã có thể đi bằng hai chân. Loài này có tên Australopithecus, phát triển trong các vùng rừng châu Phi. Sự sa mạc hóa của lục địa này khiến rừng biến thành sa mạc hoặc thảo nguyên, không còn cây cối để leo chèo, loài Australopithecus mới dần tiến hóa để có thể thích nghi với việc sống thiếu các ngọn cây.
Australopithecus sau này tiến hóa thành Homo habilis với mức độ giống con người ngày nay nhiều hơn, và rồi xa hơn là Homo ergaster, rồi Homo erectus với ít lông hơn, chỉ tập trung chính ở trên đầu, các chức năng cơ thể khá giống với con người ngày nay.
Homo erectus được cho là tổ tiên đầu tiên ở dạng người của loài người chúng ta ngày nay, với bộ não có kích thước khoảng 74% bộ não của con người hiện đại. Đó là khoảng 1,8 triệu năm trước.
Cho tới tận 100.000 năm trước, loài người có trí tuệ đầu tiên mới thật sự xuất hiện, đó là những người Homo sapien. Họ là nhánh phát triển nhất về trí tuệ trong số các nhánh phát triển của thế hệ các loài vượn người Homo. Với sự sa mạc hóa của châu Phi, họ vượt qua ranh giới giữa châu Phi và châu Âu, phân tán trên cả châu Âu và châu Á (ban đầu là vùng Trung Đông) ngày nay và sống cùng các loài động vật kì lạ trong thời gian của kỉ băng hà như những con Mammoth (voi ma mút) hay nhưng loài động vật có vú có hình dáng ít nhiều khác biệt với động vật ngày nay.
Khi kỉ bằng hà bước vào giai đoạn kết thúc khoảng 12.000 năm trước, con người mới thật sự bước vào thời đại của mình với những tổ chức xã hội từ nhỏ đến lớn, từ đơn giản đến phức tạp. Nếu như khủng long từng là loài thống trị Trái Đất lâu nhất trong lịch sử của hành tinh này thì ngược lại, con người chúng ta mới chiếm lĩnh nó trong một khoảng thời gian quá ngắn nhưng lại là loài có tốc độ phát triển ghê gớm nhất về cả dân số, sự phát triển của xã hội và khoa học kĩ thuật. Và những gì chúng ta có hôm nay, kể cả những dòng bạn vừa đọc, chính là kết quả của tất cả quá trình này!
Thiên văn Việt Nam - VACA
deoxyribonucleic acid 在 Deoxyribonucleic Acid (DNA) Fact Sheet - National Human ... 的相關結果
Deoxyribonucleic acid (DNA) is a molecule that contains the biological instructions that make each species unique. DNA, along with the ... ... <看更多>