Mọi sinh vật trên Trái Đất đều có chung … một ông tổ

Mọi sinh vật trên Trái Đất đều có chung … một ông tổ

June 29, 2018 0 By Nga Truong

Năm 1859 khi Charles Darwin công bố quyển sách “Nguồn gốc các loài qua sàng lọc tự nhiên”, với giả thuyết ông tổ con người là loài khỉ, đã làm đảo lộn nhận thức của cả thế giới.

150 năm sau, các tiến bộ của di truyền học, sinh vật học và nhiều bộ môn khác còn dẫn đến một kết luận đáng kinh ngạc hơn: Mọi sinh vật trên Trái Đất đều có chung một ông tổ là… con vi khuẩn đầu tiên, xuất hiện trên trái đất cách nay 3.000 triệu năm! Có gì giống nhau giữa một cây đa, con dơi, cá heo, con khỉ đột và con người? Chớ có cười giễu cợt, họ rất giống nhau, và tuyệt đối không phải là cái mà bạn đang… tin tưởng đâu! Tất cả các sinh vật này, dù rất khác biệt nhau, thực chất lại có bà con rất gần gũi, giống như hàng triệu loài sinh vật khác sống trên hành tinh này. Nói khác đi, tất cả đều là con cháu của một “ông tổ” đã từng sống trên trái đất cách nay… 3.000 triệu năm!

Các nghiên cứu của Charles Darwin

Thực ra, nếu quan sát kỹ, tất cả đều có vẻ giống như… trong một gia đình. Rất dễ nhận ra giữa con người và con khỉ: không nói đến bộ lông, họ đều có hai bàn tay với các ngón trỏ đối xứng nhau và đều có thể đứng thẳng lưng. Gay go hơn: Có gì giống nhau giữa con cá voi và con dơi? Trước hết, mẹ chúng đều biết cho con bú sữa. Sau đó, nếu bạn nhìn kỹ các bộ xương đặt trong Viện bảo tàng lịch sử tự nhiên Paris, sẽ thấy rằng vi cá, hay cánh dơi, hoặc cánh tay của con người đều có cùng một loại xương. Chúng được sắp xếp theo cùng một trật tự, chỉ có hình dáng khác nhau mà thôi.

Mọi sinh vật trên Trái Đất đều có chung ... một ông tổ - Ảnh 1

Theo Darwin, điểm chung, mối quan hệ giữa các loài này chỉ có một cách lý giải: mọi sinh vật đều có chung một ông tổ, vốn có một chi trước với 5 ngón. Rồi mỗi nơi biến hoá một cách khác nhau, chỉnh sửa dần hình dáng của tổ tiên xa xưa của mình cho thích nghi với môi trường. Chính vì thế người ta gom chúng vào một nhóm, gọi là loài có vú, xuất hiện cách nay 200 triệu năm. Ngay trong loài này cũng có những nhóm còn gần gũi hơn nữa. Sự giống nhau cho thấy chúng chỉ mới tách rời trong thời gian gần đây: chẳng hạn khỉ đột, dã nhân và con người đều cùng thuộc họ nhà khỉ.

Còn cây đa thì sao? Có kẻ nói nó chẳng liên can gì đến con người! Phải, nhưng nếu bạn quan sát bằng kính hiển vi… thì thật đáng kinh ngạc! Da của con người và lá đa đều cấu tạo bằng tế bào. Đó là những sinh vật sống cực nhỏ, hoạt động bởi hàng triệu phân tử hoá học và được bọc bên ngoài bằng một lớp màng. Nếu nhìn vào kính hiển vi, bất kỳ loài động vật hay thực vật nào, bạn cũng sẽ thấy chúng cấu tạo từ các sinh vật sống cơ
bản này.

Nguồn gốc của các loài, chính là những… sai lầm!

Hãy nhìn xung quanh bạn mà xem: kẻ tóc nâu, người tóc vàng, kẻ lớn, người nhỏ… Ngay trong loài người, mỗi cá nhân đều khác nhau. Sự khác biệt này cũng diễn ra nơi các loài khác, dù thoạt nhìn chúng có vẻ như giống hệt nhau! Một phân tử nằm trong ruột tế bào là nguồn gốc của mọi sự khác biệt đó: ADN. Có hình dạng một chiếc cầu thang xoắn ốc, qua những nấc thang, nó chứa các thông tin cần thiết để tạo ra cả một cơ thể. Có 4 loại bậc thang khác nhau nằm theo những trật tự khác nhau dọc theo cầu thang, tạo ra các loài và các cá nhân khác nhau. Nếu những thông tin này thay đổi, nếu các nấc thang không theo cùng một trật tự chính xác, kết quả cuối cùng sẽ rất khác biệt, và tạo ra hình dáng không giống nhau giữa thảo mộc và sinh vật.

Vấn đề là tại sao thông tin này thay đổi qua thời gian, để tạo ra một thế giới sinh vật cực kỳ phong phú như hôm nay? Bởi vì, thoạt đầu trái đất chỉ có một loài vi trùng đơn giản. Mỗi con vi trùng đều có thể phân đôi thành 2 vi trùng giống hệt nhau, có cùng phân tử ADN và tài sản di truyền như nhau. Bằng cách đó thế giới đã bị tràn ngập bởi hàng tỉ tỉ con vi trùng. Nếu tất cả con cháu của chúng đều tiếp tục phân đôi giống hệt nhau, thì ngày nay trái đất này chỉ có loài vi trùng sinh sống, chẳng hề có hàng triệu loài khác nhau, mà trong bản thân cũng có vô số cá nhân không giống nhau. Thật kỳ thú, bí mật của sự đa dạng sinh thái này chính là… một chuỗi dài những sai lầm!

Trong một tế bào, cơ chế nhân bản phân tử ADN cho thế hệ sau không đáng tin cậy 100%. Nói khác đi, nếu xem phân tử ADN là một từ được ghép bằng 4 chữ, thì có một chữ trong từ này được… ghép sai! Nhưng thỉnh thoảng cũng có cả câu viết sai, lặp lại nhiều lần hay bị xoá mất. Phần lớn các thay đổi này không gây hiệu quả vì chỉ liên can đến các phân tử ADN không quan trọng. Nhưng khi các thay đổi tác dụng lên cả một gien – như một câu thần chú tạo ra protein – sẽ gây ra những hậu quả lớn lao. Nó có thể gây ra những chứng bệnh ngặt nghèo, hoặc có trường hợp thay đổi cả nhiệm vụ một cơ phận, và thậm chí tạo ra một loài hoàn toàn mới. Một cơ phận rất hữu ích có thể biến thành hoàn toàn vô tích sự. Bằng cách nào những sai lầm của di truyền có thể tạo ra những loài sinh vật mới?

Những sai lầm được thiên nhiên sàng lọc

Thật là ngoạn mục những sai lầm ngẫu nhiên! Nhưng chỉ khi nào chúng được may mắn đi đến tận cùng. Từ một con vi trùng đơn giản, biến thành một cơ thể cực kỳ phức tạp, hoạt động chính xác, con người hay một cây đa! Đó chính là định luật môi trường, hay sự sàng lọc tự nhiên. Với nguồn tài nguyên hạn hẹp, môi trường có nhiệm vụ sàng lọc, cho phép những cái sai lệch “đúng”và sai lệch “sai” cạnh tranh lẫn nhau. Quả thực, môi trường chỉ có thể cung ứng một lượng giới hạn thức ăn, không gian, nơi ẩn nấp… Khi một bộ tộc phát triển, nó sẽ đạt đến giới hạn định mệnh, do nguồn tài nguyên hiếm hoi. Chúng sẽ phải đấu tranh lẫn nhau để chiếm hữu, trong mục tiêu sinh tồn và sinh sản.

Thế nhưng các thành viên trong một cộng đồng lại rất khác nhau. Có kẻ may mắn hơn người khác. Có kẻ ăn dễ dàng hơn vì nó có một chiếc cổ dài để hái lá cây. Kẻ khác, có một protein trong ống thực quản cho phép hấp thu được nhiều năng lượng hơn với cùng số lượng thức ăn, nên có thể chạy xa hơn, và thoát được bọn gian ác truy đuổi… Kẻ khác dễ bị nguy cơ nuốt sống, vì chúng lồ lộ giữa thiên nhiên hay phản xạ chậm rì. Một chút xíu lợi thế có thể làm tăng cơ may sống sót của một cá nhân trong cuộc cạnh tranh khốc liệt này, dù rằng không có gì bảo đảm. Khi sống lâu hơn, nó sẽ có thời gian để sinh sản và có nhiều con cháu cũng có chính đặc tính đó.  Từ thế hệ này sang thế hệ khác, chúng lại tiếp tục thành công hơn những kẻ khác và tiêu diệt lần lần các đối thủ.

Mọi sinh vật trên Trái Đất đều có chung ... một ông tổ - ẢNh 2

Cho đến khi sự thay đổi đó phổ biến toàn diện trong cả một loài. Một thí dụ điển hình là con hươu cao cổ. Cổ của tổ tiên chúng không dài đến như thế. Nhưng trải qua những thời kỳ đói kém, những con lớn nhất có cơ may sống sót nhiều nhất, bởi vì chúng có thể lấy được nguồn thức ăn mà ít kẻ tranh giành, nằm ngay trên đọt cây. Qua nhiều thế hệ những con hươu cổ dài nhất được thuận lợi hơn cả. Và khi áp lực môi trường vẫn tiếp tục qua hàng trăm thế hệ, cổ của loài hươu đã dần dần cao đến mức chóng mặt như ngày hôm nay… Nhưng sự thích nghi tài tình này cũng có thể trở thành một thảm hoạ. Chẳng hạn khi khí hậu thay đổi và cây cối chỉ còn là những bụi trơ cành như tại châu Phi. Tuy nhiên, sàng lọc tự nhiên lại rất tráo trở: một thích ứng lúc này có thể biến thành tai họa ở một lúc khác.

Khai sinh những loài mới

Qua nhiều thế hệ, những thay đổi nhỏ được sàng lọc trong mỗi loài. Dần dần tích luỹ, chúng đã biến những cá nhân không còn giống với tổ tiên nữa, đến mức trở thành một loài hoàn toàn khác. Có chưa đầy 20 cách để xác định một loài, nhưng giống nhau về hình thức và di truyền là chủ yếu. Cách thức phổ biến nhất chỉ áp dụng cho các loài có tình dục, chiếm 95% trong thế giới loài vật và thảo mộc: một con đực và một con cái chỉ thuộc cùng một loài, nếu chúng có thật nhiều con. Nhiều sự thay đổi có thể làm cho không sinh sản được: nhũng cuộc tán tỉnh không thông hiểu nhau, hay các bộ phận sinh dục kích thước không tương thích nhau… Rào cản này ngăn chặn sự pha trộn giữa các nhóm, đã dân dần làm cho thế giới sinh vật trở nên phân chia manh mún.

Các nhà khoa học ước tính có khoảng 2 tỉ loài khác nhau đã từng xuất hiện trên trái đất, dù rằng đã có đến 99,5% biến mất, cho đến hôm nay. Với các sinh vật hay cây cỏ cùng một loài không thể sinh sản với nhau, là do chúng bị cô lập nhau quá lâu, tạo thời gian cho những thay đổi khác xuất hiện và được sàng lọc do môi trường. Trở ngại địa lý có thể đóng vai trò này. Trong mấy trăm ngàn năm, hai nhóm có thể đi đến chỗ không thể giao phối lẫn nhau, dù rằng trở lực tự nhiên đã biến mất. Sự phân chia của Gondwana, cách nay 170 triệu năm là một thí dụ điển hình: lục địa này nối kết châu Phi và Nam Mỹ. Khi Đại Tây Dương chẻ nó ra, sinh vật và cây cỏ trên đó đã tạo ra những loài mới trên cả hai lục địa mới.

Ba cơn ác mộng của Darwin

Có gì giống nhau giữa đuôi con con kiến chúa và mắt con người? Chúng đã từng làm cho nhà bác học Anh Charles Darwin kinh hoàng, mất ngủ vì lo sợ lý thuyết tiến hoá của mình… đi đoong!

Con công:

Con công có cái đuôi tròn xoe rất đẹp, giống như một dàn đèn quảng cáo nhấp nháy, kêu gọi các loài độc ác khác tấn công mình. Darwin biết rõ rằng: sàng lọc tự nhiên nhất định phải tiêu diệt khuyết tật này. Nếu điều đó không xảy ra chính vì con công đực có chiếc đuôi tuyệt vời đã biết khai thác lợi thế của mình. Lợi thế này nhất định có liên quan đến sinh sản. Chỉ cần quan sát những con công mái, khi chú công đực xoè đuôi sẽ thấy “các em” mê mẩn nó như thế nào. Rõ ràng chiếc đuôi xoè của con công đực là một công cụ hấp dẫn. Darwin lý luận: Nếu qua quá trình tiến hoá, chiếc đuôi đạt kích thước hy hữu này chính là do bọn công mái khoái chàng công nào có cái đuôi ngoạn mục nhất, từ thế hệ này sang thế hệ khác.

Darwin gọi tiến trình này là “sàng lọc tình dục”. Với thời gian, sự chọn lựa của công mái đã dẫn đến hình dạng khác nhau giữa chúng: công mái chỉ có cái đuôi ngắn ngủn và bộ lông “mốc meo”, trông thật tội nghiệp so với dáng vẻ sang trọng hấp dẫn của chàng công đực. Nhưng tại sao công mái lại thích kiểu phùng xoè dữ dội đó? Darwin… không biết! Hãy thông cảm, ông không có đủ “vũ khí” trong tay để hiểu được chuyện này. Phải chờ đến khi di truyền học phát triển vào đầu thế kỷ 20, bí ẩn mới được sáng tỏ. Theo lý thuyết của ông, mọi sinh vật đều tìm cách để có tối đa con cháu và nếu có thể, là những con cháu thật to khoẻ để tồn tại và tiếp tục sinh sản.

Thế mà sinh sản phải tuân theo một quy luật nghiệt ngã do các nhà di truyền học phát hiện: con cái là một hỗn hợp tài sản di truyền 50-50 của bố mẹ. Hỗn hợp này có lợi cho sự tồn tại và là nguyên nhân làm nên khác biệt giữa các cá nhân. Nếu có một sự thay đổi môi trường bất ngờ, ít nhất có một con vật may mắn thích nghi và tồn tại được. Nhưng sự hỗn hợp gien này lại tạo ra rắc rối cho cá nhân, bởi vì con cháu nó không chỉ tuỳ thuộc vào nó mà còn lệ thuộc vào “đối tác tình dục” của nó. Như thế phải chọn lựa thật cẩn thận.

Mọi sinh vật trên Trái Đất đều có chung ... một ông tổ - Ảnh 3

Chiếc đuôi nhiều màu sắc và quá lớn của con công đực là một tín hiệu quý giá: chỉ có con công đực “hoành tráng nhất” mới tôn tại được trong cuộc biểu dương lực lượng. Trong quá trình tiến hoá, những con đực có chiếc đuôi phùng xoè to và con mái chọn lựa nó, trở thành đa số. Bởi vì với một ông bố như thế, con cháu nó cũng to lớn theo. Những con công mái ngu ngốc đồng ý ngay với con công đực đầu tiên đến với mình sẽ phải sinh ra bầy con nhỏ thó và cuối cùng sẽ bị bọn to lớn hơn tiêu diệt.

Con kiến chúa:

Loài kiến lại càng làm cho Darwin thêm bối rối. Theo lý thuyết của ông, những cá nhân trong cùng một loài cạnh tranh lẫn nhau để có được con cháu đông đúc nhất. Nhưng tại sao trong một tổ kiến, chỉ có một kiến chúa đẻ con, trong lúc hàng ngàn kiến thợ vô sinh, chỉ có nhiệm vụ xây tổ, phòng vệ và tìm kiếm thức ăn? Việc từ chối sinh con của kiến thợ là điều đau đầu thực sự của Darwin. Ông lo sợ những con vật bé bỏng này làm hỏng toàn bộ lý thuyết của mình… Dù không có chứng cớ ông cũng cố giải thích: cạnh tranh để có tối đa con cháu không chỉ diễn ra giữa các cá nhân của cùng một loài mà còn giữa các nhóm tương cận lẫn nhau. Bởi thế trong một tổ kiến, kiến thợ làm mọi cách để kiến chúa sinh đẻ bởi vì nó rất gần giống với… mẹ của mình!

Darwin đã nhìn thấy đúng, nhưng chẳng bao giờ hiểu được. Phải chờ đến một thế kỷ sau mới có được chứng cớ mà ông cân thiết. Nên nhớ rằng đặc tính của một cá nhân nằm ở gien di truyền: như vậy nhiều cá nhân có thể là bản sao của cùng một bộ di truyền, nhất là trong cùng một gia đình. Để truyền các đặc tính này cho thế hệ về sau, một cá nhân không nhất thiết cần phải tự sinh sản. Dựa vào khái niệm nàỵ, nhà sinh học William D. Hamilton, cuối cùng đã giải thích được sự vô sinh của bọn kiến thợ trong thập niên 1960: khi ỗ trợ cho kiến chúa đẻ, nó sẽ truyền các bản sao di truyền hiệu quả hơn là tự mình đẻ.

Vì sao mô hình kỳ quái này đã được sàng lọc thiên nhiên giữ lại? Rõ ràng khi sống chung, loài côn trùng trở nên hiệu quả hơn cô độc. Chẳng hạn chúng có thể nuôi con hiệu quả hơn trong những kho chứa thực phẩm đúng nghĩa, có thể phân chia trách nhiệm hiệu quả hơn và thực hiện những nhiệm vụ mà một cá nhân không thể làm nổi như xây tổ hay chiến đấu chống kẻ thù.

Thay vào đó,ngoài ý kiến mọi sinh vật trên Trái Đất đều có chung … một ông tổ nhiều chuyên gia cũng tin rằng sự sống thực chất xuất hiện do một sự kiện mang tính toàn cầu vào thời điểm đó, chẳng hạn như thiên thạch va xuống Trái đất chẳng hạn.

Nguồn tổng hợp