Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Đây là một câu chuyện về bạn và tôi và về giống chó nhà. Cách đây không lâu, trước khi có loài chó. Thời điểm đó chúng chưa tồn tại. Còn ở ngày nay, chúng ta bắt gặp chó to, chó nhỏ, chó lông xù, chó giữ nhà, chó săn… mỗi loại chó bạn có […]
Đây là một câu chuyện về bạn và tôi và về giống chó nhà.
Cách đây không lâu, trước khi có loài chó. Thời điểm đó chúng chưa tồn tại. Còn ở ngày nay, chúng ta bắt gặp chó to, chó nhỏ, chó lông xù, chó giữ nhà, chó săn… mỗi loại chó bạn có thể muốn hoặc nghĩ đến.
Làm thế nào điều đó có thể xảy ra?
Không chỉ riêng loài chó mà tất cả các loại sinh vật khác nhau, chúng đến từ đâu? Câu trả lời là một sức mạnh chuyển hoá nghe có vẻ giống như một câu chuyện cổ tích hoặc thần thoại, nhưng nó chẳng hề là chuyện cổ tích.
Chúng ta hãy đi ngược lại 30.000 năm trước khi chó xuất hiện. Ngày ấy tổ tiên của chúng ta sống trong mùa đông bất tận của kỷ băng hà cuối cùng.
Tổ tiên chúng ta là những kẻ lang thang sống trong các hang nhỏ. Họ tập hợp thành những nhóm nhỏ, sống cuộc đời nay đây mai đó. Họ ngủ dưới vòm trời sao.
Bầu trời là cuốn sách truyện, là lịch, là sách cẩm nang sinh tồn của họ.
Nó nói với họ khi nào thì trời trở lạnh, khi nào những hạt ngũ cốc hoang sẽ chín, khi nào thì những đàn bò caribou và bò rừng sẽ di cư.
Nhà của họ chính là Trái Đất. Nhưng họ sống trong nỗi sợ hãi của những sinh vật đói khát khác như những con sư tử núi và những con gấu cạnh tranh thức ăn với con người hay loài sói luôn lăm le đe dọa sẽ nuốt chửng những người yếu đuối nhất.
Thực ra tất cả những con sói muốn lấy xương, nhưng hầu hết chúng quá sợ hãi để đến gần đủ. Nỗi sợ hãi của chúng là kết quả của nồng độ hormone căng thẳng (stress) cao trong máu. Đó là bản năng sinh tồn của chúng.
Bởi vì đến quá gần con người đồng nghĩa với cái chết.
Nhưng một vài con sói– do sự biến đổi tự nhiên– có mức độ hormone đó thấp hơn khiến chúng bớt sợ con người hơn.
Những con sói này phát hiện ra một nhánh của tổ tiên mình đã tìm ra cách đây 15.000 năm một chiến lược sinh tồn tuyệt vời; đó là sự thuần hóa và phủ phục con người.
Chúng để yên cho con người săn bắn, đừng đe dọa con người và con người sẽ để chúng nhặt rác, là những thức ăn dư thừa sau cuộc săn bắt.
Bữa ăn của chúng sẽ thường xuyên hơn, chúng sẽ để lại nhiều đứa con hơn và những đứa trẻ này cũng sẽ thừa hưởng chiến thuật sinh tồn này.
Sự lựa chọn cho sự thuần phục này sẽ được củng cố với mỗi thế hệ sau này cho đến khi một nhánh dòng sói hoang đó tiến hóa thành chó nhà.
Bạn có thể gọi đây là “kẻ thân thiện nhất thì sống”.
Điều này cũng thuận lợi cho con người. Loài chó không chỉ giúp họ xử lý rác thải. Chúng còn bảo vệ con người.
Cùng lúc loài người và chó tiếp tục cộng tác, diện mạo của loài chó cũng thay đổi. Vẻ ngoài dễ thương trở thành một lợi thế mang tính quyết định. Càng đáng yêu, cơ hội sống còn và truyền gen của mình cho hậu duệ càng cao.
Qua thời gian, quan hệ hợp tác cùng có lợi ban đầu dần trở thành một tình bạn sâu đậm.
Để xem điều gì xảy ra tiếp theo, chúng ta hãy rời xa tổ tiên xa xôi của chúng ta khoảng 20.000 năm trước để đến thăm quá khứ gần đây hơn, trong một thời gian gián đoạn trong Kỷ băng hà.
Sự ấm áp hơn và phá vỡ trong khí hậu này bắt đầu một cuộc cách mạng. Thay vì lối sống du mục, con người đã bắt đầu an cư lạc nghiệp và ổn định cuộc sống.
Một khái niệm mới xuất hiện trên thế giới… làng mạc.
Con người vẫn săn bắn và hái lượm, nhưng bây giờ họ còn sản xuất nông nghiệp như thực phẩm, quần áo và nông nghiệp.
Loài sói đã đánh đổi sự tự do của mình để đổi lấy những bữa ăn ổn định.
Chúng đã từ bỏ quyền chọn bạn đời của mình. Bây giờ, con người có thể chọn cho chúng.
Con người liên tục diệt bỏ những con chó không thể thuần phục; những con chó ăn cháo đá bát. Và họ gây giống những con chó hợp ý mình.
Họ nuôi dưỡng và huấn luyện những con chó săn bắn, chăn gia súc, bảo vệ, kéo hàng và giữ chúng làm bạn với con người.
Mỗi khi chó con ra đời, con người chọn những con chó con mà họ thích nhất.
Trải qua nhiều thế hệ, những chú chó đã tiến hóa. Kiểu tiến hóa này được gọi là “chọn lọc nhân tạo” hay “nhân giống” . Qúa trình biến chó sói thành chó nhà là việc lần đầu tiên con người chúng ta làm chủ tiến hoá và kể từ đó, chúng ta đã liên tục làm thế để định hình tất cả các loài thực – động vật mà chúng ta cần.
Chỉ chớp mắt trong lịch vũ trụ, chỉ 15.000 hoặc 20.000 năm, chúng ta đã biến những con sói xám thành tất cả các loại chó nhà mà chúng ta yêu thích ngày nay.
Hãy thử nghĩ xem, Mỗi giống chó bạn từng thấy đều được điêu khắc bằng bàn tay con người.
Nhiều số trong những người bạn tốt nhất của chúng ta – những giống chó phổ biến nhất- chỉ được tạo ra chỉ trong vài thế kỷ gần đây.
Sức mạnh tuyệt vời của sự tiến hóa đã biến con sói hung dữ thành người chăn cừu trung thành bảo vệ đàn gia súc và đuổi chính loài sói đi.
Chọn lọc nhân tạo đã biến loài sói thành chó chăn cừu và các loại cỏ hoang dã thành lúa mì và ngô.
Trên thực tế, hầu hết mọi loài thực vật và động vật mà chúng ta ăn ngày nay đều được lai tạo từ một tổ tiên hoang dã, ít ăn được hoặc khó hấp thụ hơn.
Nếu chọn lọc nhân tạo có thể tạo ra những thay đổi sâu sắc như vậy chỉ trong 10.000 hoặc 15.000 năm, thì chọn lọc tự nhiên có thể hoạt động trong hàng tỷ năm sẽ như thế nào? Kết quả ấy chính là tất cả vẻ đẹp và sự đa dạng của tạo hoá này.
Làm thế nào để nó hoạt động? Con tàu tưởng tượng của chúng ta có thể đưa chúng ta đến bất cứ nơi nào trong không gian và thời gian, thậm chí đến các vi mô ẩn, “tiểu vũ trụ” được giấu kín, nơi một loại sự sống có thể tiến hoá thành một thứ khác.
Hãy khám phá cùng tôi.
Nhìn thì có vẻ không giống như vậy, nhưng chúng ta đã sống trong một kỷ băng hà suốt hai triệu năm qua. Nhưng đây chỉ là một trong những giai đoạn băng xen kẽ kéo dài.
Trong hầu hết hai triệu năm đó, khí hậu lạnh và khô.
Chỏm băng Bắc Cực mở rộng về phía nam xa hơn nhiều so với hiện nay.
Vào một trong những thời kỳ băng giá dài và lạnh lẽo bất tận ấy, khi mà biển băng trải dài từ Bắc Cực đến tận Los Angeles ngày nay, những con gấu lớn đã rong ruổi trên khắp các Ireland hoang vu.
Bề ngoài có thể trông giống như một con gấu bình thường, nhưng có điều gì đó phi thường đang xảy ra bên nó.
Một cái gì đó sẽ tạo ra những loài động vật mới.
Để chứng kiến quá trình ấy, chúng ta sẽ cần thu nhỏ lại nhiều, xuống mức tế bào, để chúng ta có thể khám phá hệ thống sinh sản của gấu.
Chúng ta sẽ đi theo động mạch dưới xương đòn vào tim.
Để xem những gì đang diễn ra ở một trong đó, chúng ta sẽ phải nhỏ hơn nữa, xuống mức phân tử.
Giờ đây, con tàu tưởng tượng của chúng ta bây giờ rất nhỏ, nhỏ đến nỗi 1 triệu con tàu này mới bằng một hạt cát.
Những kẻ khệnh khạng đang sải bước dọc theo những đường cầu trên kia, Chúng là các protein được gọi là Kinesin.
Những kinesin này là thành viên của đội vận tải đang bận rộn di chuyển hàng hóa trong tế bào. Chúng trông thật kỳ cục phải không? Nhưng những sinh vật nhỏ bé này – và những sinh vật như chúng – là một phần của mọi tế bào sống, bao gồm cả những tế bào bên trong chúng ta.
Nếu sự sống có một nơi tôn nghiêm, thì thánh đường đó ở trong hạt nhân chứa DNA của chúng ta, kinh ước cổ xưa chứa đựng mã di truyền. Nó được viết bằng một ngôn ngữ mà mọi dạng sống có thể đọc được, chúng được gọi là DNA.
DNA là một phân tử có hình dạng như một cái thang xoắn dài hoặc xoắn kép. Các nấc thang được làm từ bốn loại phân tử nhỏ khác nhau. Chúng là những ký tự trong bảng chữ cái di truyền.
Sự sắp xếp đặc biệt của những chữ cái đó sẽ dẫn dắt cho tất cả các sinh vật sống. Chúng thể hiện cách phát triển, cách di chuyển, tiêu hóa, cảm nhận môi trường, chữa lành hay sinh sản.
Chuỗi xoắn kép DNA là một cỗ máy phân tử với khoảng 100 tỷ bộ phận gọi là “nguyên tử”. Có rất nhiều nguyên tử trong một phân tử duy nhất của DNA của bạn, nhiều bằng số ngôi sao trong một thiên hà điển hình.
Điều này cũng đúng với loài chó, loài gấu và mọi sinh vật sống. Mỗi chúng ta là một vũ trụ thu nhỏ.
Thông điệp DNA được truyền từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác và được sao chép hết sức cẩn thận.
Sự hình thành một phân tử DNA mới bắt đầu khi một protein tháo xoắn không liên kết và tách thàh hai chuỗi xoắn kép, phá vỡ các nấc thang.
Môi trường chất lỏng bên trong của hạt nhân, Các phân tử ký tự của mã di truyền trôi nổi tự do. Mỗi chuỗi xoắn đơn sao chép phần bị mất của nó, dẫn đến hai phân tử DNA giống hệt nhau.
Đó là cách cuộc sống tái tạo gen và truyền chúng từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo.
Khi một tế bào sống phân chia thành hai, mỗi tế bào sẽ lấy đi một bản sao hoàn chỉnh của DNA. Một protein chuyên dụng để đảm bảo rằng chỉ các chữ cái đúng được chấp nhận để DNA được sao chép chính xác.
Nhưng không ai là hoàn hảo.
Đôi khi, việc giám sát bỏ sót một lỗi, tạo ra một sự thay đổi nhỏ, ngẫu nhiên trong hướng dẫn di truyền. Một đột biến đã xảy ra trong tế bào trứng của gấu.
Một sự kiện ngẫu nhiên nhỏ như sự kiện này có thể có hậu quả ở quy mô lớn hơn. Đột biến đó đã làm thay đổi gen kiểm soát màu lông.Nó sẽ ảnh hưởng đến việc sản xuất sắc tố đen trong lông của con gấu.
Hầu hết các đột biến là vô hại. Một số có thể là chết người. Nhưng một số ít, hoàn toàn là tình cờ, có thể mang lại cho một sinh vật một lợi thế quan trọng so với đối thủ.
Một năm đã trôi qua. Con gấu của chúng ta bây giờ đã là một người mẹ. Và kết quả của sự đột biến đó, một trong hai con của nó được sinh ra với một “chiếc áo khoác” trắng.
Khi đàn con đủ lớn để tự mình mạo hiểm, con gấu nào có đủ khả năng lẻn vào môi trường của con mồi mà không bị nghi ngờ? Và chắc chắn con gấu nâu có thể bị nhìn thấy trên tuyết ở khoảng cách xa.
Những con gấu trắng có triển vọng và truyền lại bộ gen đặc biệt của riêng nó cho thế hệ sau.
Điều này xảy ra nhiều lần. Trải qua nhiều thế hệ thành công, gen cho bộ lông trắng lan truyền trong toàn bộ quần thể gấu Bắc Cực.
Các gen cho bộ lông sẫm màu mất đi trong cuộc cạnh tranh sinh tồn. Đột biến là hoàn toàn ngẫu nhiên và xảy ra mọi lúc. Nhưng môi trường thưởng cho sự tiến hoá đó làm tăng cơ hội sống sót.
Tự nhiên chọn lọc ra những sinh vật có khả năng sinh tồn cao hơn, phù hợp hơn để tồn tại. Và cách chọn lọc đó không ngẫu nhiên chút nào.
Hai quần thể gấu tách ra, và qua hàng ngàn năm, đã phát triển các đặc điểm khác khiến chúng tách biệt. Chúng trở thành những loài khác nhau.
Đó là những gì Charles Darwin gọi là “nguồn gốc của muôn loài”. Một cá thể gấu riêng biệt không tiến hóa, nhưng quần thể gấu tiến hóa qua nhiều thế hệ.
Nếu băng Bắc Cực tiếp tục tan do sự nóng lên toàn cầu, gấu Bắc cực có thể bị tuyệt chủng. Chúng sẽ được thay thế bằng gấu nâu, thích nghi tốt hơn với hiện tại rã đông môi trường.
Đó là tiến hoá nhờ vào chọn lọc tự nhiên, quan điểm mang tính Cách mạng nhất trong lịch sử khoa học. Darwin công bố các bằng chứng cho quan điểm này lần đầu vào năm 1859, các tranh luận xung quanh quan điểm này chưa bao giờ lắng xuống. Vì sao vậy? Đó là cảm giác thiếu thoải mái khi phải nghĩ rằng chúng ta có chung tổ tiên với loài vượn.
Họ hàng là những người hay làm bạn mất mặt nhất. Những con gần nhất của chúng ta, những con tinh tinh, chúng thường cư xử không đúng mực ở nơi công cộng.
Có một lý do dễ hiểu của con người để tránh xa chúng.
Một tiền đề cốt lõi của niềm tin truyền thống là chúng ta được tạo ra tách biệt với tất cả các động vật khác. Thật dễ hiểu để biết lý do tại sao con người lại tin vào ý tưởng này. Nó làm cho chúng ta cảm thấy đặc biệt.
Nhưng về mối quan hệ của chúng ta với cây cối thì sao?
Bạn nghĩ sao về điều đó?
Được rồi, đây là một đoạn DNA của cây sồi.
Hãy tưởng tượng nó giống như một mã vạch hàng hoá vậy.
Đoạn mã được viết từ bảng chữ cái cho sự sống này hướng dẫn cây sồi cách chuyển hoá đường.
Bây giờ hãy so sánh nó với cùng một phần đoạn mã DNA của riêng tôi.
DNA không nói dối. Cái cây này và tôi– chúng tôi là những họ hàng xa. không chỉ riêng những cái cây này đâu thôi. Nếu bạn tìm hiểu sâu hơn, các bạn sẽ nhận ra chúng ta có chung tổ tiên với loài chim sẻ, cá mập, nấm xám….
Quả là một gia đình! Các phần khác của mã vạch khác nhau từ loài này sang loài khác. Điều đó tạo nên sự khác biệt giữa một con cú và con bạch tuộc.
Trừ khi bạn có một cặp sinh đôi cùng trứng thì trong vũ trụ không có ai khác trong vũ trụ có DNA giống hệt như bạn.
Trong các loài khác, sự khác biệt di truyền cung cấp nguyên liệu thô cho chọn lọc tự nhiên. Môi trường chọn gen nào tồn tại và nhân chúng lên.
Khi nói đến các mã di truyền cho các chức năng cơ bản nhất của sự sống như hấp thu đường, DNA của chúng ta và các loài khác gần như giống hệt nhau.
Đó là bởi vì những chức năng đó rất cơ bản với sự sống, chúng đã phát triển trước khi các dạng sống khác nhau tách ra khỏi nhau.
Để có thể vẽ Cây Sự Sống riêng, khoa học đã giúp chúng ta có thể xây dựng cây gia đình này cho tất cả các loài sự sống trên Trái đất.
Họ hàng di truyền gần gũi chiếm cùng một nhánh của cây, trong khi anh em họ xa hơn thì ở xa hơn. Mỗi cành là một loài sống. Và thân cây đại diện cho tổ tiên chung của mọi sự sống trên Trái đất.
Các công cụ của sự sống dễ uốn đến mức một khi nó bắt đầu, môi trường đã đúc nó thành một loạt các hình thức đáng kinh ngạc – gấp 10.000 lần so với chúng ta có thể hiển thị ở đây.
Các nhà sinh vật học đã thống kê một nửa triệu loại bọ cánh cứng khác nhau. Chưa kể vô số biến thể của vi khuẩn.
Có hàng triệu triệu loài động vật và thực vật sống trên Trái Đất, hầu hết chúng vẫn chưa được khoa học biết đến hoặc khám phá hết.
Hãy nghĩ mà xem, chúng ta vẫn chưa biết tới hầu hết các dạng sống trên mặt đất.
Sự sống trên hành tinh nhỏ bé này đa dạng đến vậy.
Cây Sự sống mở rộng mọi hướng, tìm kiếm và khai thác những hoạt động có khả năng tồn tại, tạo ra môi trường mới và cơ hội cho các hình thức sống mới.
Cây sự sống đã có 3,5 tỉ năm tuổi.
Thời gian đó là đủ để nó phát triển, rèn rũa một tiết mục thủ thuật vô cùng ấn tượng.
Sự tiến hóa giúp động vật nguỵ trang thành một loài thực vật. Phải mất hàng ngàn thế hệ để tiến hoá tạo ra một bộ trang phục tinh vi có thể đánh lừa những kẻ săn mồi.
Nó cũng giúp một loài thực vật nguỵ trang như một con vật, tiến hoá biến đổi hình dạng nụ hoa thành hình dạng của một con ong bắp cày, và đó là cách phong lan đánh lừa những con ong bắp cày thật đến để thụ phấn cho nó.
Đó là năng lực tự nhiên. Biến đổi hình dạng kì diệu của chọn lọc tự nhiên.
Trong số vô vàn cành cây đan xen nhau trên Cây Sự Sống này… bạn sẽ ở đó. Bạn chỉ là một nhánh nhỏ trong vô vàn nhánh nhỏ khác.
Khoa học đã hé lộ cho chúng ta thấy mọi dạng sự sống trên Trái Đất là một.
Darwin đã tìm ra cơ chế của tiến hoá.
Có một thời, người ta tin rằng có một nhà sáng chế uyên thâm nào đó đã tạo nên sự đa dạng và sự phức tạp của sự sống. Người sáng chế đó đã tự tay tạo ra từng loài trong hàng triệu giống loài khác nhau.
Họ bảo rằng sợ tinh vi của sự sống không thể là kết quả của sự tiến hoá tự nhiên.
Hãy xem xét mắt người, một kiệt tác của sự tinh xảo.
Mắt bao gồm giác mạc, tròng mắt, thuỷ tinh thể, võng mạc, dây thần kinh thị giác, cơ mắt, chưa kể mạng lưới thần kinh phức tạp của não để diễn giải hình ảnh.
Nó phức tạp hơn bất kỳ thiết bị nào từng được chế tạo bởi trí thông minh của con người. Do đó, người ta đã lập luận rằng, mắt người không thể là kết quả của sự tiến hóa không có sự can thiệp của ai đó.
Để biết điều đó có đúng không, chúng ta cần du hành ngược thời gian về đến thế giới trước khi có mắt để nhìn.
Vào thuở ban đầu, sự sống không biết nhìn.
Đây là những gì thế giới của chúng ta 4 tỷ năm trước, trước khi có bất kỳ con mắt nào để nhìn.
Cho đến khi vài trăm triệu năm trôi qua, và rồi, một ngày nọ, có một lỗi sao chép vi mô trong DNA của vi khuẩn.
Đột biến ngẫu nhiên này đã tạo cho vi khuẩn đó một phân tử protein có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời.
Bạn muốn biết thế giới trông như thế nào đối với một con vi khuẩn có khả năng hấp thụ ánh sáng hay không? Hãy nhìn vào phía bên phải của màn hình.
Đột biến tiếp tục xảy ra ngẫu nhiên, vì chúng luôn xảy ra trong bất kỳ quần thể sinh vật nào. Một đột biến khác khiến một loại vi khuẩn ưu bóng tối có khuynh hướng chạy trốn những ánh sáng mạnh.
Chuyện gì đang xảy ra ở đây? đó là ngày và đêm.
Những vi khuẩn có khả năng phân biệt giữa ngày và đêm sẽ có lợi thế quyết định so với những vi khuẩn không có khả năng này.
Tại sao vậy? Bởi vì ban ngày mang theo tia cực tím khắc nghiệt làm hỏng DNA.
Các vi khuẩn nhạy cảm hơn tìm cách chạy trốn khỏi ánh sáng chói chang để trao đổi DNA của chúng một cách an toàn trong bóng tối. Chúng sống sót với số lượng lớn hơn vi khuẩn tồn tại trên bề mặt.
Theo thời gian, những protein nhạy cảm với ánh sáng đã trở nên tập trung tại một điểm sắc tố trên sinh vật một tế bào tiên tiến hơn.
Điều này giúp chúng ta có thể tìm thấy ánh sáng, một lợi thế vượt trội cho một sinh vật sống dựa vào ánh sáng mặt trời.
Đây là thế giới qua con mắt của con giun thân dẹp.
Ở sinh vật đa bào này đã tiến hóa và xuất hiện một vùng trũng trong điểm sắc tố ấy.
Vùng lõm mang hình mái vòm này cho phép con vật này phân biệt ánh sáng với bóng tối để tạo ra các hình ảnh lờ mờ về các vật thể trong khu vực lân cận, bao gồm cả những thứ nó có thể ăn được và cả những thứ có thể ăn nó.
Sau đó, vùng trũng càng trũng sâu hơn và tiến hoá đã hoá thành một hốc với một lỗ nhỏ.
Trải qua hàng ngàn thế hệ, chọn lọc tự nhiên đang dần dần tạo hình cho con mắt.
Lỗ kim thu nhỏ lại hơn nữa, và được bao phủ bởi một màng trong suốt.
Chỉ một chút ánh sáng có thể đi vào lỗ nhỏ, nhưng nó đủ để vẽ một hình ảnh mờ trên bề mặt bên trong nhạy cảm của mắt.
Điều này giúp hình ảnh rõ nét hơn.
Một lỗ mở lớn hơn sẽ cho phép ánh sáng nhiều hơn để làm cho hình ảnh sáng sủa hơn nhưng lại khiến chúng bị mất nét.
Sự phát triển này đã đưa ra các hình ảnh tương đương được ví như một cuộc chạy đua vũ trang. Nơi mà sự cạnh tranh là cần thiết để theo kịp tiến hoá, đồng nghĩa với việc tồn tại.
Nhưng rồi, một tính năng mới tuyệt vời của mắt đã ra đời, đó là thuỷ tinh thể, thứ cung cấp cả độ sáng và tiêu cự sắc nét.
Trong mắt của cá nguyên thủy, lớp gel trong suốt gần lỗ kim hình thành một thấu kính. Đồng thời, lỗ kim được mở rộng để cho ánh sáng ngày càng nhiều hơn.
Bây giờ loài cá có thể nhìn thấy hình ảnh ở độ phân giải cao, cả gần lẫn xa.
Nhưng rồi một sự kiện tồi tệ đã xảy ra.
Bạn có bao giờ để ý việc trong một cốc nước, đoạn ống hút gần mặt trước trông như bị bẻ cong chưa? Đó là bởi ánh sáng bị bẻ cong khi đi từ môi trường này sang môi trường khác, mà ở đây là từ nước vào không khí.
Con mắt của chúng ta ban đầu tiến hóa để nhìn thấy trong nước.
Dung dịch lỏng chảy trong mắt đã loại bỏ gọn gàng sự bóp méo hình ảnh của hiệu ứng uốn cong đó.
Nhưng đối với động vật trên cạn, ánh sáng mang hình ảnh từ không khí khô đi vào đôi mắt vẫn chứa dịch của chúng.
Điều này bẻ cong các tia sáng, gây ra tất cả các loại biến dạng, khiến hình ảnh bị bẻ cong.
Khi tổ tiên lưỡng cư của chúng ta rời nước lên mặt đất, đôi mắt của chúng ta tiến hóa một cách tinh xảo để nhìn thấy trong nước, nhưng không hoạt động hiệu quả khi trên cạn.
Kể từ ngày ấy, tầm nhìn của chúng ta chưa bao giờ tốt lại được như thế.
Chúng ta thích nghĩ về đôi mắt của mình như một công nghệ hiện đại, nhưng 375 triệu năm sau, chúng ta vẫn không thể nhìn thấy mọi thứ ngay trước mũi hoặc nhận ra những chi tiết đẹp trong bóng tối mà gần như cách đó với loài cá thì có thể.
Khi chúng ta rời khỏi nước, tại sao thiên nhiên không bắt đầu lại và phát triển cho chúng ta một đôi mắt mới tối ưu để nhìn trong không khí? Thiên nhiên không hoạt động theo cách đó.
Sự tiến hóa định hình và cải tiến lại các cấu trúc hiện có qua các thế hệ, điều chỉnh chúng bằng những thay đổi nhỏ.
Tiến hoá không thể trở lại từ “trang giấy trắng” và làm lại từ đầu.
Ở mỗi giai đoạn phát triển của nó, mắt tiến hóa hoạt động đủ tốt để cung cấp một lợi thế chọn lọc để sinh tồn.
Và trong số các động vật còn sống ngày nay, chúng ta đều thấy mắt xuất hiện ở tất cả các giai đoạn phát triển này.
Và tất cả đều hoạt động tốt.
Sự phức tạp của mắt người không đặt ra thách thức đối với sự tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên.
Một số người cho rằng sự tiến hóa chỉ là một lý thuyết, như thể nó chỉ là một ý kiến tầm thường.
Sự tiến hóa thực sự đã xảy ra.
Chấp nhận mối quan hệ họ hàng của chúng ta với tất cả sự sống trên Trái đất không chỉ là một cơ sở khoa học vững chắc.
Theo quan điểm của tôi, đó cũng là một kinh nghiệm tâm linh tột đỉnh.
Bởi vì sự tiến hóa là ngẫu nhiên, nó không thể lường trước hoặc thích nghi với các sự kiện thảm khốc như các thảm hoạ tự nhiên.
Có những cành cây bị gẫy trên Cây Sự Sống.
Nhiều số trong đã bị cắt đứt trong 5 thảm họa tự nhiên lớn nhất mà sự sống từng biết tới.
Ở đâu đó, có một đài tưởng niệm vô số loài bị mất, Hội trường tuyệt chủng.
Đi với tôi.
Chào mừng đến với Hội trường tuyệt chủng.
Đài tưởng niệm cho những cành gãy của Cây Sự Sống.
Đối với mỗi một trong số hàng triệu loài còn sống hiện nay, cứ một loài còn sống thì có lẽ 1.000 loài khác đã tuyệt chủng.
Hầu hết chúng đã chết trong các cuộc cạnh tranh hàng ngày với các dạng sống khác. Nhiều loài trong số đó đã bị cuốn đi trong những trận đại hồng thủy bao trùm khắp hành tinh.
Trong 500 triệu năm qua, điều này đã xảy ra 5 lần.
5 sự kiện tuyệt chủng hàng loạt đã tàn phá sự sống trên Trái đất.
Sự kiện khủng khiếp nhất đã xảy ra cách đây khoảng 250 triệu năm trước, ở giai đoạn cuối của Đại Cổ Sinh (Permi).
Bọ Ba Thuỳ (Trilobites) là những động vật có vỏ đi săn thành bầy lớn dưới đáy biển.
Chúng là một trong những động vật đầu tiên phát triển đôi mắt có khả năng tạo ra hình ảnh.
Bọ Ba Thuỳ đã có một thời thịnh vượng kéo dài khoảng 270 triệu năm. Trái đất đã từng là vương quốc của loài động vậy này.
Nhưng bây giờ đây tất cả chúng đã hoàn toàn bị biến mất, bị tuyệt chủng.
Những con cuối cùng của loài này cùng vô số loài khác đã bị xoá sổ khỏi sự sống trong một thảm hoạ tự nhiên chưa từng có.
Thảm hoạ này bắt đầu ở khu vực Siberia ngày nay với những đợt núi lửa phun trào ở quy mô mà con người chúng ta chưa từng được chứng kiến.
Ngày ấy Trái Đất rất khác so với bây giờ.
Trái Đất chỉ có một đại lúc địa và một đại dương duy nhất.
Những dòng dung nham từ núi lửa nhấn chìm một khu vực rộng lớn hơn diện tích Tây Âu ngày nay.
Các vụ phun trào xung đã diễn ra trong hàng trăm ngàn năm.
Đá nóng chảy đã đốt cháy các mỏ than và làm ô nhiễm không khí bằng carbon dioxide cùng các khí nhà kính khác.
Điều này làm Trái Đất nóng lên và ngăn dòng hải lưu lưu thông.
Vi khuẩn độc hại nở rộ, nhưng gần như mọi thứ khác trên biển đều chết.
Vùng nước tù đọng đã thổi khí H2S (Hydro Sunfua) chết người vào không khí, làm nghẹt thở hầu hết các động vật trên cạn.
90% loài trên Trái Đất đã tuyệt chủng.
Chúng tôi gọi nó là Huỷ diệt hàng loạt (The Great Dying.)
Sự sống trên Trái đất đã đến gần như bị xóa sổ đến nỗi phải mất hơn mười triệu năm để phục hồi.
Nhưng các dạng sống mới dần dần phát triển để lấp đầy các lỗ hổng do sự kiện tuyệt chủng Permi để lại.
Một trong những kẻ được lợi nhất là Khủng Long.
Bây giờ Trái đất là vương quốc của chúng.
Triều đại của Khủng Long tiếp tục trong hơn 150 triệu năm.
Cho đến khi nó cũng vậy, đã bị xoá sổ trong một sự tuyệt chủng hàng loạt khác.
Qua các giai đoạn, sự sống trên Trái Đất đã chịu nhiều tai ương nhưng nó không hề mất đi mà nó vẫn ở đó.
Sự bền bỉ, ngoan cường của sự sống là không thể tin được.
Chúng ta tiếp tục tìm thấy nó ở nơi không ai nghĩ nó có thể.
Tôi biết một con vật có thể sống trong nước sôi hoặc trong băng cứng.
Chúng có thể sống sót đến 10 năm mà không cần một giọt nước nào. Dù không có quần áo bảo vệ gì, chúng có thể du hành trong môi trường chân không lạnh lẽo với độ bức xạ cao trong vũ trụ mà chẳng hề hấn gì.
Đó là loài gấu nước (Tardigrade).
Dù là trên đỉnh những ngọn núi trót vót và trong những rãnh sâu nhất dưới đáy biển thì chúng cũng chẳng ngại ngần gì. Và chúng cũng sinh sôi nảy nở trong vườn của chúng ta.
Có lẽ các bạn chưa từng để ý chúng, vì chúng quá nhỏ. Chỉ bằng đầu cái bút (kích thước của một pinpoint).
Nhưng chúng rất kiên cường.
Loài gấu nước Tardigrades đã sống sót qua tất cả 5 sự kiện tuyệt chủng hàng loạt.
Chúng đã tồn tại trên Trái Đất đến cả nửa tỷ năm.
Chúng ta đã từng nghĩ rằng cuộc sống thật khó khăn, rằng nó sẽ chỉ tồn tại ở nơi không quá nóng, không quá lạnh, không quá tối hay mặn hay axit hay phóng xạ. Và một yếu tố bắt buộc cần để duy trì sự sống, đó là nước.
Chúng ta đã sai hoàn toàn.
Như loài gấu nước gan dạ là một ví dụ điển hình. Sự sống của thể chịu đựng những điều kiện tử thần đối với con người chúng ta.
Nhưng sự khác biệt giữa chúng ta và sự sống được tìm thấy ở ngay cả những môi trường khắc nghiệt nhất trên Trái Đất. Chúng ta chỉ là những biến thể của một yếu tố chủ đạo duy nhất, giống như các giọng nói vùng miền khác nhau trong cùng một ngôn ngữ vậy.
Ngôn ngữ mã hoá di truyền của sự sống trên Trái đất.
Nhưng sự sống sẽ như thế nào trên các hành tinh khác? Thế giới đó với một lịch sử, hóa học và tiến hóa hoàn toàn khác với hành tinh của chúng ta? Có một thế giới xa xôi mà tôi muốn đưa bạn đến – một thế giới khác xa với thế giới của chúng ta, nhưng một thế giới có thể chứa chấp sự sống.
Nếu có, nó hứa hẹn sẽ không giống bất cứ thứ gì chúng ta từng thấy trước đây.
Mây và sương mù che kín hoàn toàn bề mặt Titan, mặt trăng lớn của Sao Thổ.
Titan nhắc tôi một chút về nhà – Trái Đất.
Giống như Trái đất, phần lớn bầu khí quyển chủ yếu Titan là Nitơ.
Nhưng ở đây nồng độ Nitơ dày hơn bốn lần Trái Đất.
Bầu khí quyển Titan không có oxy.
Và nơi đây lạnh hơn bất cứ nơi nào trên Trái Đất.
Nhưng tôi vẫn muốn khám phá nơi này.
Chúng ta phải đi qua một vài trăm km sương mù trước khi chúng ta có thể nhìn thấy bề mặt Titan.
Nhưng ẩn bên dưới lớp sương mù ấy là một khung cảnh quen thuộc lạ lùng.
Titan là hành tinh duy nhất trong Hệ Mặt Trời ngoài Trái Đất có mưa.
Hành tinh này có sông và bờ biển.
Titan có hàng trăm hồ.
Một trong số chúng lớn hơn hồ Superior ở Bắc Mỹ.
Hơi nước bốc lên từ các hồ sẽ ngưng tụ và lại rơi xuống như mưa.
Mưa nuôi sống những dòng sông, sông tạo hình thung lũng, giống như trên Trái đất vậy.
Nhưng có một sự khác biệt lớn. Trên Titan, biển và mưa được tạo ra không phải từ nước mà là khí metan và etan.
Trên trái đất, những phân tử đó tạo thành khí tự nhiên.
Trên Titan lạnh giá, chúng là chất lỏng.
Titan có rất nhiều nước, nhưng tất cả đều bị đóng băng cứng như đá.
Trên thực tế, cảnh quan và núi được làm chủ yếu tạo thành từ băng đá.
Ở nhiệt độ âm hàng trăm độ, Titan quá lạnh để nước có thể tồn tại ở dạng lỏng.
Các nhà sinh vật học kể từ Carl Sagan đã tự hỏi liệu sự sống có thể tồn tại trong hồ hydrocarbon của Titan hay không.
Nếu có, nền tảng hoá học của sự sống ấy sẽ rất khác bất cứ điều gì chúng ta biết tới.
Mọi dạng sự sống trên Trái Đất phụ thuộc vào nước ở dạng lỏng.
Nhưng bề mặt của Titan lại không có nước.
Hãy thử tưởng tượng những dạng sự sống khác, có thể có những sinh vật hấp thu khí hydro thay vì oxy, và chúng thở ra khí mê-tan thay vì carbon dioxide.
Chúng có thể sử dụng acetylene thay vì đường làm nguồn năng lượng.
Làm thế nào chúng ta có thể tìm ra nếu những sinh vật như vậy cai trị một “đế chế” ngầm ẩn dưới làn nước tối này không? Chúng ta đang lặn sâu xuống biển Kraken, được đặt tên theo quái vật biển Bắc Âu huyền thoại.
Ngay cả khi có một trong những loài ở dưới đó, có lẽ chúng ta không thể nhìn thấy nó. Ở đây quá tối.
Tổng lượng dầu và khí tự nhiên trên Trái Đất chỉ bằng một phần rất nhỏ trữ lượng ở Titan
Một câu chuyện cuối cùng tôi muốn kể cho bạn, đó là câu chuyện vĩ đại nhất mà khoa học từng kể.
Đó là câu chuyện về cuộc sống trên thế giới của chúng ta. Chào mừng đến với Trái đất của bốn tỷ năm trước.
Đây là hành tinh của chúng ta trước khi có sự sống.
Không ai biết sự sống bắt đầu như thế nào.
Hầu hết các bằng chứng từ thời điểm đó đã bị phá hủy bởi tác động và xói mòn.
Khoa học hoạt động trên biên giới giữa kiến thức và sự vô minh.
Chúng ta không ngại thừa nhận những gì chúng ta không biết. Không có gì xấu hổ trong đó.
Sự xấu hổ duy nhất là giả vờ rằng chúng ta có tất cả các câu trả lời.
Có lẽ ai đó theo dõi đây sẽ là người đầu tiên giải quyết bí ẩn về sự sống trên Trái đất bắt đầu như thế nào.
Bằng chứng từ các vi khuẩn sống cho thấy tổ tiên sớm nhất của chúng thích nhiệt độ cao.
Sự sống trên Trái đất có thể đã phát sinh trong nước nóng xung quanh các lỗ thông núi lửa.
Trong sê-ri Cosmos nguyên bản của Carl Sagan, ông đã lần theo dấu vết không đứt trải dài trực tiếp từ các sinh vật một tế bào của gần bốn tỷ năm trước với bạn.
Bốn tỷ năm trong 40 giây.
Từ những sinh vật chưa phân biệt ngày từ đêm đến những sinh vật đang khám phá vũ trụ.
Đó là một số trong những điều mà các phân tử thực hiện trong bốn tỷ năm tiến hóa.
Tài liệu được trích từ Cosmos: A Spacetime Odyssey .
Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.