Bạn có biết sự sống đầu tiên trên Trái Đất có từ khi nào không?
Các sinh vật như vi khuẩn, cây cỏ và động vật đến từ đâu?

Hoặc bạn đã bao giờ đặt câu hỏi “tại sao bạn lại hiện diện trên hành tinh “Trái Đất” mà không phải là “Sao Hoả”, “Mặt Trăng” hay các hành tinh khác” không? Enjoy!

Thời gian xuất hiện sự sống

Nào bây giờ chúng ta cùng bắt đầu chuyến du hành khám phá lịch sử sự sống trên Trái Đất nha các bạn. Để dễ hình dung bạn hãy cùng mình thử tưởng tượng quãng thời gian lịch sử dài 4,5 tỷ năm của Trái Đất thu gọn trong một ngày bình thường 24 giờ nhé.

Trái Đất hình thành vào lúc nửa đêm, nhưng phải đến 4 giờ sáng thì sự sống sớm nhất mới bắt đầu xuất hiện, đó là các cơ thể đơn bào, điển hình trong nhóm này là vi khuẩn. Suốt 16 giờ sau đó không xuất hiện thêm bất cứ sinh vật mới nào. Đến 8h30 tối thì xuất hiện thực vật biển đầu tiên, đó là Tảo biển. Sau 20 phút thì Sứa – động vật không xương sống đầu tiên xuất hiện. Đến 9 giờ 4 phút tối thì loài Bọ ba thuỳ – một loại động vật chân khớp hiện ra và gần như ngay lập tức các sinh vật của Đá phiến sét Burgess xuất hiện. Gần 10 giờ đêm các loài thực vật đổ bộ lên đất liền. Trong gần 2 giờ đồng hồ còn lại là tất cả các sinh vật trên cạn ra đời. Trong đó, ngay trước 11 giờ đêm Khủng long hiện ra và chúng biến mất trước nửa đêm 21 phút. Con người chỉ xuất hiện trước nửa đêm 1 phút 17 giây các bạn ạ. (Trên màn hình nên có các mốc kèm theo)

Như vậy lịch sử loài người so với các sự sống khác là mới nhất. Nhưng khi chúng ta tìm hiểu sự sống có từ bao giờ thì thực ra chúng đã biến mất hàng tỷ năm rồi. Vậy các bạn thử đoán xem dựa vào đâu mà các nhà khoa học có thể xác định được thời điểm và thứ tự xuất hiện của sự sống cách đây hàng mấy tỷ năm như vậy? Câu trả lời là hình ảnh các bạn đang nhìn thấy trên màn hình (đưa hình ảnh đá – hoá thạch).

Đá (hoá thạch) – lịch sử sự sống

Đó là “Đá” đó các bạn.

Thế tại sao “Đá” lại liên quan đến sự sống các bạn nhỉ? Thực ra những hình đá mà các bạn nhìn thấy không phải là các mẫu đá thông thường đâu, nó được gọi là “hoá thạch” đấy. Vậy Hoá thạch là gì? nó được hình thành như thế nào và vì sao nó lại minh chứng cho sự sống?

Các bạn biết không xác chết của các sinh vật được chôn vùi trong trầm tích để lại dấu ấn trên đó, hoặc phân huỷ trong môi trường không có oxy để các phân tử trong xương và các phần cứng khác của xác chết được thay thế bằng khoáng chất hoà tan, từ đó tạo ra bản sao bằng đá hay còn gọi là hoá thạch. Tuy nhiên, hoá thạch cần được duy trì hình dạng qua thời gian cho tới khi nó được phát hiện. Các mẫu hoá thạch này sau đó được xác định niên đại của nó nhờ một chiếc máy do Bill Compston (Đại học Quốc gia Australia) chế tạo, nó có tên là SHRIMP. SHRIMP đã giúp xác định niên đại của một viên đá 4,3 tỷ năm tuổi (1982). Từ đó mà con người xác định được thời điểm của các sự sống xuất hiện dựa trên tuổi của hoá thạch chứa sự sống đó. Thế nhưng, đối với các hoá thạch chẳng hạn như đá stromatolit có chứa vi khuẩn thì khó khăn hơn, vì dù tìm kiếm đến mức nào bạn cũng không thể tìm thấy chúng, chúng bị tiêu biến vào bùn dưới đáy biển để trở thành đá. Theo Bennet (nhà khoa học trái đất ở Australia) thì phương pháp nghiên cứu đồng vị sẽ giúp giải quyết vấn đề này nếu như chúng ta nghiền vụn đá và xác định các dư lượng hoá chất qua đồng vị carbon và phosphat mà các sinh vật để lại, nhờ đó bạn biết được viên đá chính là nơi trú ngụ của các sinh vật.

Sự sống trên Trái Đất

1. Sự sống đầu tiên trên Trái Đất

Chúng ta hãy bắt đầu với VI KHUẨN – sự sống xuất hiện sớm nhất trên Trái Đất vào lúc “4 giờ sáng” nhé. Vi khuẩn là nhóm có cấu tạo tế bào thuộc sinh vật nhân sơ (không có màng nhân), chúng luôn ở quanh bạn với số lượng ngoài sức tưởng tượng. Chúng tồn tại chính trên cơ thể bạn với số lượng tế bào gấp hàng trăm triệu lần số lượng tế bào của cơ thể: cơ thể bạn có khoảng 1000 triệu tế bào, nhưng lại có chứa khoảng 100.000 triệu triệu tế bào vi khuẩn. Chúng ở trên da, tóc, bơi trong mắt, khoan vào men răng, trong đường hô hấp và đường tiêu hoá của bạn. Bên ngoài môi trường chúng tồn tại ở khắp nơi, có rất ít nơi mà vi khuẩn không sống được, đến mức thời gian đầu các nhà khoa học nghi ngờ, thậm chí nghĩ là hoang đường về sự hiện diện của chúng ở các lỗ thông hơi dưới đáy Đại Dương với nhiệt độ có thể nung chảy cả máy dò, nơi có nồng độ acid sulfuric đậm đặc đến mức hoà tan kim loại, hay ở độ sâu 11km với áp suất gấp 1000 lần trên bề mặt, hoặc có thể sống được trong thùng rác thải của lò phản ứng hạt nhân.

Trong số các Vi khuẩn thì sự xuất hiện của Vi khuẩn lam ở các hoá thạch đá stromatolit (đưa hình hoá thạch stromatolit của VK lam) là một bước tiến quan trọng nhất về trao đổi chất trong lịch sử sự sống của hành tinh. Nhờ vi khuẩn lam cần mẫn suốt “16 giờ” (2 tỷ năm) chứ ko phải thực vật mà thế giới bắt đầu đầy oxy. Từ đó làm gia tăng lượng oxy trong khí quyển trên Trái Đất lên 20% để chuẩn bị cho sự xuất hiện của những sự sống phức tạp hơn. Như vậy, mất gần 40% chiều dài lịch sử Trái Đất để mức oxy trong không khí gần có mật độ như hiện nay.

Mặc dù hầu hết vi khuẩn trung lập, thậm chí có ích cho sức khoẻ con người và chỉ khoảng 1/1000 vi khuẩn có thể là tác nhân gây bệnh cho con người, nhưng vi khuẩn vẫn là kẻ sát nhân nguy hiểm thứ ba ở phương Tây (theo tạp chí National Geographic). Tuy nhiên, bạn có thấy nhẹ nhõm hơn không khi biết rằng vi khuẩn cũng có thể bị ốm. Chúng có thể bị huỷ hoại bởi virus đấy – các virus này gọi là thể thực khuẩn (phage).

Nhắc đến virus thì đây là một sinh vật kỳ lạ không mấy đáng yêu. Chắc các bạn cũng biết về nhiều virus gây bệnh nguy hiểm cho con người: virus HIV, virus đậu mùa, virus cúm, virus viêm gan B, hay virus SARS-CoV-2 đang gây ra đại dịch Covid 19 trên toàn cầu. Trong cuốn sách Lược sử vạn vật tác giả đã có cảnh báo “Lối sống của chúng ta mời gọi các dịch bệnh. Du lịch bằng đường hàng không giúp đem các tác nhân truyền bệnh đi khắp hành tinh cực kỳ dễ dàng”, dù ở thời điểm khi viết cuốn sách này chưa xuất hiện đại dịch Covid 19, nhưng chúng ta đã thấy thật thấm thía khi đọc cảnh báo của tác giả.

Ồ các câu chuyện về thế giới nhỏ bé –  vi sinh vật làm tôi không thể dừng lại được, có quá nhiều câu chuyện làm tôi hứng thú. Nhưng có lẽ tôi sẽ để các bạn tự tìm hiểu thêm trong cuốn sách nhé. Chúng ta phải tiếp tục hành trình với các sự sống xuất hiện tiếp theo thôi.

2. Sự xuất hiện Sinh vật phức tạp đầu tiên

3. Sự xuất hiện của các động vật biển

Trong số các động vật biển có xương sống được tác giả đề cập trong cuốn sách, tôi khá ấn tượng với loài cá orange rougly, chúng có thể sống rất lâu. Bạn biết không, một số con sống tới 150 năm, do sống ở vùng nước nghèo nàn nên chúng chỉ đẻ trứng một lần trong đời. Nhưng sự đánh bắt quá mức dẫn tới nguồn cá này cạn kiệt nghiêm trọng. Nhắc đến sự khai thác quá mức thì cá mập cũng là một nạn nhân, mỗi năm việc khai thác vây cá mập dẫn tới khoảng 40-70 triệu con bị giết. Đặc biệt sự “bắt nhầm” cũng được ước tính giết hại 22 triệu tấn cá mỗi năm hoặc mỗi kg tôm thu hoạch được có khoảng 4 kg cá và các sinh vật biển khác bị tiêu diệt. Những con số này nên được loài người biết đến để thấy những tham vọng của họ đặt trên biết bao mạng sống của các sinh vật biển và gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ sinh thái biển như thế nào. Đại dương thực sự là nơi mà con người hiểu biết rất ít, vì giới hạn của độ sâu là khó khăn lớn của loài người. Chắc cũng đến giờ để giới thiệu về sự sống trên đất liền rồi đúng không các bạn? Chúng ta nên quay về nơi thân thuộc, an toàn với chúng ta thôi!

4. Thực vật trên cạn

Đã gần 10 giờ đêm, đây là thời điểm các loài thực vật đổ bộ lên đất liền. Loài thực vật thú vị đầu tiên tôi muốn giới thiệu có lẽ là Địa y: Địa y thực chất là một thể cộng sinh giữa tảo và nấm. Nó rất thích môi trường khắc nghiệt nơi không có sự cạnh tranh (như ở trên đỉnh núi lộng gió, trên những đống rác ở Bắc cực, hay bất cứ nơi nào chẳng có gì ngoài đá, mưa, giá lạnh). Thậm chí ở Nam cực, nơi không có thứ gì khác mọc lên thì có đến 400 loài địa y trên những tảng đá bị gió quất ràn rạt. Vậy tại sao địa y có thể sống trên các tảng đá – nơi không có chất dinh dưỡng? Thực ra, ở dạng cộng sinh nấm tiết ra axit làm tan bề mặt đá, từ đó giải phóng các chất khoáng và tảo sẽ chuyển hoá các khoáng này thành thức ăn cho cả hai. Địa y phát triển rất chậm, đến mức có thể phải mất hơn 1 thế kỷ để 1 Địa y đạt kích thước của 1 chiếc nút áo. Địa y chính là minh chứng phù hợp cho quan điểm sự sống có mục đích tự thân (sự sống đơn thuần là mong muốn được tồn tại). Ở khía cạnh này cơ thể đơn giản thật khác với con người. Vì con người cho rằng sự sống phải có mục đích nhất đinh, phải có kế hoạch, nguyện vọng và ham muốn. Địa y không như vậy, chúng sẽ chịu đựng bất cứ khó khăn và cơ cực nào chỉ để tồn tại thêm một khoảnh khắc.

Còn rất nhiều loài thực vật thú vị khác, các bạn có thể đọc các câu chuyện trong các nghiên cứu của các nhà khoa học đã được đưa vào cuốn sách như: Ông già Norman đã tận tuỵ với công việc nghiên cứu cỏ ban của Thánh John trong suốt 42 năm làm việc và thậm chí vẫn tiếp tục khi đã nghỉ hưu. Len Ellis gắn bó với thế giới yên tĩnh của các loại rêu (bryophyte) với bộ sưu tập đầy đủ nhất thế giới 780.000 mẫu được ép trong những tờ giấy. Joseph Banks nhà thực vật học vĩ đại nhất nước Anh với 30.000 mẫu thực vật. Hoặc “Hoàng tử thực vật học” – Carolus Lineaus với nhiều loài thực vật được đặt tên liên quan với cơ quan sinh dục.

Có một điều mà bản thân tôi cũng thấy rất đáng quan tâm về thực vật đó là dược liệu: ít nhất 99% loài thực vật có hoa chưa từng được kiểm tra dược tính. Các bạn biết đấy, thực vật không thể chạy chốn kẻ thù nên chúng phải tự tìm ra phương pháp phòng vệ hoá học, do đó chúng tạo ra rất nhiều hợp chất. Đến nay, gần 25% thuốc men có nguồn gốc từ 40 loài cây, 16 % thuốc men đến từ vi khuẩn và động vật. Do vậy, nạn chặt phá rừng sẽ làm suy giảm nguồn dược liệu quan trọng, và những vụ cháy rừng thì mức tàn phá hệ sinh thái còn kinh khủng hơn.

5. Động vật trên cạn

Sau sự xuất hiện của các thực vật, tất cả các động vật trên cạn ra đời trong “2 giờ” còn lại của lịch sử Trái đất. Trong đó, có sự xuất hiện của Sinh vật khổng lồ – lớn nhất hành tinh đó là Khủng long, chúng thống trị Thế giới khoảng 45 phút (150 triệu năm) và biến mất đột ngột. Nhiều người cho rằng sự biến mất của chúng là do do sự va chạm giữa Trái Đất với thiên thạch. Dù vì lý do gì thì cũng nhờ vậy mà kỷ nguyên của những loài động vật có vú như chúng ta mới được mở ra. Nếu không bạn thử tượng tượng chuyện gì xảy ra khi bạn sống bên cạnh những sinh vật khổng lồ đó?

Vậy trước con người từng tồn tại bao nhiêu loài sinh vật nhỉ? Và bao nhiêu loài đã biến mất như Khủng long?

Thực ra, không ai biết bao nhiêu loài sinh vật từng tồn tại từ khi sự sống bắt đầu, nhưng dù sự thật là con số nào thì 99,99% các loài không còn sống cùng chúng ta nữa “gần như các tất cả các loài đã tuyệt chủng”. Với các loài phức tạp, thời gian tồn tại trung bình của chúng chỉ vào khoảng 4 triệu năm – và loài người đã chạm tới mốc này. Để hiểu rõ hơn những điều này các bạn có thể tìm hiểu thêm về các cuộc đại tuyệt chủng trong lịch sử, trong đó có cuốn sách Cuộc tuyệt chủng lần thứ 6. Với tôi thì sau khi tìm hiểu về các cuộc đại tuyệt chủng này, trong đầu tôi xuất hiện một câu hỏi: Con người có thật sự còn may mắn nào nữa không để không rơi vào quy luật tự nhiên này? Hay con người phải tự thức tỉnh chứ không nên trông chờ vào may mắn một lần nữa?

Mời các bạn đọc tiếp về Con Người chúng ta bài Lược Sử Vạn Vật -Con Người

(Tác giả: Thu Cúc)