Học thuyết tiến hóa: Câu chuyện về Charles Darwin và Cây Sự Sống


Đây là câu chuyện về một trong những ý tưởng mang tính cách mạng nhất trong lịch sử khoa học, đã góp phần thay đổi nhận thức của chúng ta về thế giới. Không những thế, đây còn là câu chuyện về lòng dũng cảm. Lần đầu tiên có nhà khoa học dám nói trái với Kinh Thánh về chỗ đứng của con người trong Tạo vật – một thách thức vô cùng khó khăn, bởi nó đòi hỏi một người phải đấu tranh để thoát khỏi quan niệm của Giáo Hội về việc sáng tạo ra con người và loài vật. Đó là một quan niệm thượng đẳng của loài người, đã tồn tại và được tin tưởng trong suốt hơn 2000 năm. Rằng toàn bộ sự đa dạng của sự sống đều được một tay Chúa Trời sáng tạo nên. Và rằng Chúa đặc biệt nhào nặn nên con người như là một loài thống trị mọi loài vật khác trên Trái Đất, cho phép loài người chúng ta khai thác thiên nhiên theo ý muốn của mình.
Bức tranh Creation of Adam của Jan Brueghel the Younger.

KHỞI NGUỒN


Câu chuyện bắt đầu vào ngày 27 tháng 10 năm 1831, khi con tàu có tên là H. M. S. Beagle rời cảng Plymouth và quay mũi hướng về Nam Mỹ. Beagle là một con tàu nghiên cứu thuộc Hải quân Anh, được chính phủ giao nhiệm vụ thiết lập bản địa đồ mũi Nam châu Mỹ. Charles Darwin khi này chỉ mới là một chàng trai trẻ 22 tuổi, làm việc với tư cách là một nhà tự nhiên học và địa chất học trên tàu. Theo dự kiến ban đầu, chuyến đi sẽ chỉ diễn ra trong vòng hai năm, nhưng rốt cuộc đã trở thành năm năm, con tàu chỉ quay trở về Anh vào tháng 10 năm 1836. Và chuyến đi Nam Mỹ biến thành chuyến đi vòng quanh thế giới thực sự. Từ Anh, đoàn thám hiểm băng qua Đại Tây Dương và cập bến tại các bờ biển Brazil. Sau đó họ đi về phía nam, vòng qua Mũi Sừng, hướng về Thái Bình Dương, đến New Zealand, Úc và Nam Phi. Từ đó họ lại đi về Nam Mỹ trước khi cuối cùng trở về Anh. Đây là chuyến đi nghiên cứu khoa học quan trọng nhất của thời đại chúng ta. Chính Darwin cũng đã viết rằng “chuyến đi trên tàu Beagle là sự kiện mang tính quyết định nhất cả đời tôi”.
Bản đồ hành trình của tàu Beagle.
Những năm đầu, tàu Beagle chạy dọc theo bờ biển Nam Mỹ, nhờ thế Darwin có được những hiểu biết tương đối cặn kẽ phần đất này của thế giới. Ông đã luôn bị choáng ngợp bởi sự phong phú của thiên nhiên vùng nhiệt đới nơi này khi con tàu neo đậu tại các bờ biển Brazil. Vào tháng 9 năm 1835, gần bốn năm kể từ ngày rời cảng, đoàn thám hiểm cập vào một hòn đảo ít ai biết đến thuộc quần đảo Galapagos nằm ngoài khơi Thái Bình Dương. Tại đây, họ tìm thấy những loài sinh vật chưa từng tồn tại ở một nơi nào khác trên thế giới. Ví dụ như những con chim cốc đã mất khả năng bay lượn, hay những con kỳ nhông biển bơi qua những ngọn sóng nhào để gặm cỏ dưới đáy của những vùng biển nông. Chuyến du hành khảo sát tại quần đảo này có một tầm quan trọng cốt yếu đối với Darwin. Với những kiến thức về thực vật học và địa chất học đã được trang bị từ trường Đại học Cambridge, ông đã thu thập đủ loại mẫu vật của những động vật và thực vật tại vùng biển nơi đây để lần lượt gửi về Anh. Và như thường lệ, ông nghiên cứu, mô tả chi tiết những gì ông tìm thấy trong chuyến hải hành.
Vào những ngày còn ở Galapagos, Darwin đã quan sát những loài rùa cạn khổng lồ. Ông cho biết từ việc quan sát hình dạng của những chiếc mai rùa, ông có thể biết được chúng có nguồn gốc từ hòn đảo nào. Nếu phần mai trước của chúng có dạng tròn thì cho thấy chúng đến từ một hòn đảo tươi tốt, ẩm ướt, nơi có nhiều cây cỏ trên đất. Trong khi đó, những con đến từ những nơi khô cạn hơn thì sẽ có một chỏm nhô lên ở phần mai phía trước, làm cho mai của chúng có hình dạng giống yên ngựa, cho phép chúng vươn đầu tới những cây cỏ mọc cao hơn.
Sơ đồ phân bố các loài rùa cạn ở quần đảo Galapagos.
Liệu những con rùa cạn đến từ những hòn đảo khác nhau này là những giống loài tách biệt nhau? Và nếu thế mỗi một loài như vậy đều được sáng tạo nên một cách riêng biệt bởi Chúa Trời?
Ngoài ra Darwin còn quan sát thấy sự khác nhau giữa các loài chim sẻ ở quần đảo Galapagos. Những con chim sẻ này rất giống nhau, ngoại trừ mỏ của chúng. Có những con có mỏ rất bé và thanh mảnh, được dùng để bắt côn trùng. Mặt khác những con đến từ môi trường sống có nhiều quả hạch, có mỏ to và chắc, cho phép chúng có thể mổ vỡ vỏ quả hạch. Quả thật mỗi loài chim sẻ lại có một loại mỏ (nhọn hoặc khoằm) hoàn toàn thích nghi để lấy loại thức ăn tương ứng với môi trường sống của chúng.
So sánh sự khác nhau giữa mỏ của các loài chim sẻ ở quần đảo Galapagos.
Phải chăng các giống chim sẻ này đều xuất phát từ một loài độc nhất, trải qua nhiều năm, đã thích nghi với những môi trường trên những hòn đảo khác nhau để dẫn đến nhiều loài chim sẻ mới?
Tất nhiên, những điểm khác nhau giữa các động vật ở Galapagos mà Darwin đã chú ý đến đều rất nhỏ bé. Nhưng sẽ ra sao nếu những điểm khác biệt nhỏ bé ấy có thể phát triển? Chẳng phải sẽ hoàn toàn khả thi nếu trong quãng thời gian hàng ngàn hay hàng triệu năm, một chuỗi những khác biệt như thế có thể sẽ tạo nên một sự thay đổi mang tính cách mạng hay sao?
Trên đường trở về, Darwin đã bỏ ra thời gian để suy ngẫm về vấn đề này, càng lúc ông càng nghi ngờ tính bất biến của muôn loài:
Có lẽ nào muôn loài không hề bất biến, tồn tại đúng y như vậy từ trước tới nay, mà trên thực tế chúng luôn thay đổi từng chút một? Chúa Trời đã thực sự sáng tạo một lần duy nhất tất cả từng ấy loài động vật với vô vàn khác biệt nhỏ nhặt, hay đã có sự tiến hóa xảy ra?
Khi trở về nước, tuổi mới 27, Darwin đã là một nhà nghiên cứu nổi tiếng. Ông đã sắp xếp lại các mẫu vật và gửi chúng đến những nhà chuyên môn để nhận dạng và phân loại chúng. Cùng lúc đó, ông viết Nhật ký Hải hành kể lại chuyến hành trình của mình, và làm việc với một loạt các chuyên khảo khoa học về san hô, hà biển, địa chất và hóa thạch vùng Nam Mỹ. Nhưng đồng thời ông cũng dành thời gian suy ngẫm sâu hơn về những gì ông đã quan sát thấy ở Galapagos cũng như những nơi khác.
Có lẽ muôn loài không hề bất biến!
Darwin đã phát thảo một bản vẽ trong cuốn sổ tay để minh họa cho ý tưởng của ông, cho thấy làm thế nào mà từ một tổ tiên chung lại có thể cho ra đời nhiều giống loài khác nhau, và ngập ngừng viết lên trên đó dòng chữ “I think” (Tôi nghĩ).

Giờ đây ông phải tìm cách chứng minh học thuyết của mình.

PHÁT TRIỂN HỌC THUYẾT


Mỗi ngày, Darwin đi dạo trong khu rừng nhỏ mà ông trồng ở cuối khu vườn. Và tại nơi đây, ông đã suy ngẫm về những vấn đề của lịch sử tự nhiên, bao gồm bí ẩn của những bí ẩn: Làm thế nào mà một loài có thể biến thành một loài khác? Ông đặt vấn đề rất lâu trước khi quyết định đưa ra một câu trả lời – một đức tính của triết gia chân chính: điều quan trọng là đặt câu hỏi và không nên trả lời quá hấp tấp.
Darwin là một người thận trọng, điều rất thích hợp với một nhà nghiên cứu. Ông bỏ ra nhiều năm liền để thu thập những chứng cớ đầy đủ và thuyết phục. Ông là một người viết thư phi thường. Mỗi ngày ông viết gần như một tá thư gửi đến các nhà khoa học và tự nhiên học trên khắp thế giới để chất vấn họ. Ông cũng viết thư gửi tới những người nuôi bồ câu và thỏ để hỏi một cách chi tiết về phương pháp gây giống và các kết quả. Riêng bản thân Darwin, ông cũng tự học lấy những kiến thức về cách gây giống ngựa, cừu cũng như các gia súc khác. Và ông cũng làm thí nghiệm cẩn thận với những loài thực vật ông trồng trong vườn nhà.
Và rồi ông khám phá ra quá trình loài người chúng ta thuần hóa động vật và thực vật qua hàng thế kỷ chính là một thí nghiệm minh chứng cho cơ chế tiến hóa của muôn loài. Điển hình nhất trong số đó là về loài chó nhà, loài động vật đầu tiên được con người thuần hóa.

Cơ chế tiến hóa

Video giải thích làm thế nào mà loài chó thuần hóa loài người, à nhầm, loài người thuần hóa loài chó.
Vào khoảng 30000 năm trước đây, khi đó loài chó nhà vẫn chưa xuất hiện, tổ tiên của chúng ta sống trong mùa đông bất tận của kỷ Băng Hà cuối cùng. Họ tập hợp thành từng nhóm nhỏ, sống cuộc đời nay đây mai đó. Bầu trời đầy sao là mái nhà, đồng thời là sách truyện, là lịch, là cẩm nang sinh tồn của họ. Nó cho họ biết bao giờ trời trở lạnh, lúc nào ngũ cốc hoang trổ bông, khi nào tuần lộc và bò rừng di cư. Họ cũng phải sống trong nỗi sợ hãi trước các sinh vật đói khát khác như sư tử núi và gấu, những loài cạnh tranh thức ăn với họ, hay loài sói luôn lăm le bắt lấy, làm thịt những người yếu đuối nhất. Ngược lại, hầu hết những con sói cũng cố gắng tránh né, không dám lại gần con người. Nỗi sợ của chúng là kết quả của hàm lượng hormone stress cao trong máu. Đó là bản năng sinh tồn của chúng. Bởi tiến lại quá gần con người có thể đồng nghĩa với cái chết. Nhưng rồi có một số ít con sói – do biến dị tự nhiên – có hàm lượng hormone stress thấp hơn, chúng ít sợ con người hơn, cho phép chúng tiến lại gần đánh cắp các phần xương hoặc thức ăn thừa của họ. Dần dần, chúng đã hình thành nên một chiến thuật sinh tồn hoàn hảo – để yên cho con người săn bắt, đừng đe dọa họ, và họ sẽ để chúng tự do gặm nhắm phần thừa thải; bữa ăn của chúng sẽ thường xuyên hơn, chúng sẽ có nhiều con cháu hơn, và con cháu chúng cũng thừa hưởng chiến thuật sinh tồn này. Việc chọn cách phủ phục loài người ngày càng khắc sâu qua mỗi thế hệ sói cho tới một ngày, vào khoảng 15000 năm trước, một phân nhánh sói hoang tiến hóa thành chó nhà. Điều này cũng có lợi cho con người, bởi loài chó không chỉ giúp họ xử lý rác thải, chúng còn bảo vệ họ. 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 dễ thương, cơ hội sống còn và để lại hậu duệ của chó càng cao. Qua thời gian, quan hệ hợp tác cùng có lợi ban đầu dần trở thành một tình bạn sâu sắc. Loài sói đã đánh đổi tự do cho bữa ăn ổn định. Chúng cũng từ bỏ quyền tự tìm bạn đời. Giờ đây, con người tìm thay cho chúng. Mỗi khi chó con ra đời, họ chọn ra những con họ thích nhất. Họ diệt bỏ những con chó không chịu thuần phục, những kẻ ăn cháo đá bát, và gây giống những con chó hợp ý mình. Họ huấn luyện chó giúp đỡ họ trong săn bắt, chăn nuôi, giữ nhà, kéo hàng, và để làm bạn với họ. Loài sói dần dần tiến hóa thành loài chó nhà qua nhiều thế hệ như vậy. Cơ chế tiến hóa dạng này được gọi là Chọn lọc nhân tạo (artificial selection) hay Gây giống (breeding).
Chúng ta đã biến đổi loài sói xám thành đủ loại chó nhà.
Quá trình biến đổi loài sói xám thành chó nhà là lần đầu tiên con người làm chủ tiến hóa. Và kể từ đó, chúng ta đã tiếp tục làm thế để thuần hóa các loài động vật và thực vật chúng ta cần. Trên thực tế, hầu hết các loài động vật và thực vật chúng ta ăn ngày hôm nay là hậu duệ của một tổ tiên hoang dã khó hấp thụ hơn. Gà mái không phải xưa kia đã đẻ năm trứng mỗi tuần, lợn không phải xưa kia đã cho từng ấy thịt, dưa hấu không phải xưa kia đã to và ngon ngọt như ngày nay, bắp xưa kia là loài cỏ dại, …
Chúng ta đã biến đổi loài cỏ dại thành bắp.
Do đó Darwin đã tự hỏi: Phải chăng một cơ chế loại đó cũng hiện hữu trong tự nhiên? Phải chăng tự nhiên cũng có thể tiến hành một sự chọn lọc để lựa ra những mẫu được phép sống sót? Và nhất là, sau một thời gian khá dài, phải chăng một cơ chế như thế đã tạo ra những giống động vật và thực vật hoàn toàn mới?
Nếu chọn lọc nhân tạo có thể tạo ra những thay đổi lớn lao như thế trong vòng chỉ 10 hay 15 nghìn năm, thì kết quả của chọn lọc do tự nhiên tiến hành sau hàng tỷ năm sẽ như thế nào?
Dẫu vậy Darwin vẫn chưa hình dung được chính xác cơ chế ấy xảy ra như thế nào. Nhưng rồi vào tháng 10 năm 1838, đúng hai năm sau khi trở về từ chuyến hành trình trên tàu Beagle, ông tình cờ đọc được một quyển sách nhỏ của chuyên gia dân số học Thomas Malthus: Tiểu luận về Nguyên tắc Dân số (An Essay on the Principle of Population). Nhờ đó ông nhận ra rằng hầu hết, nếu không muốn nói là tất cả, các loài động vật sản sinh ra nhiều con non hơn số lượng cá thể có thể sống sót và tiếp tục duy trì nòi giống. Ví dụ, một con chim sâu mái có thể cho ra đời khoảng một tá trứng mỗi năm, có lẽ tương đương với khoảng 50 trứng trong suốt quãng đời của nó. Và chỉ cần 2 trong số chúng sống sót, lớn lên và tiếp tục duy trì nòi giống là đủ để duy trì số lượng cá thể chim sâu trong quần thể. Ông cho rằng số còn lại buộc phải chết trong cuộc đấu tranh sinh tồn. Những con sống sót tất nhiên là những con khỏe mạnh nhất và thích nghi tốt nhất với môi trường. Các tính trạng ưu thế của chúng sẽ được truyền lại cho thế hệ kế tiếp. Vậy nên có lẽ sau nhiều thế hệ, và đặc biệt nếu có sự thay đổi của môi trường, loài vật có thể cũng sẽ thay đổi theo. Và mấu chốt của vấn đề chính là chỉ có những cá thể thích nghi tốt nhất với môi trường mới có thể tồn tại. Đây chính là cơ chế phổ quát mà ông tìm kiếm, và ông gọi nó là Chọn lọc tự nhiên (natural selection).

Chọn lọc tự nhiên

Chọn lọc tự nhiên nghĩa là những cá thể nào thích nghi tốt nhất với một nơi chốn hoặc một môi trường sinh thái cụ thể sẽ đảm bảo được sự sống sót của loài trong môi trường ấy. Nhưng điều được xem là lợi thế trong môi trường này lại có thể là bất lợi trong môi trường khác. Với một số loài chim sẻ trên đảo Galapagos, bay nhanh là một đặc tính thiết yếu. Nhưng điều đó trở thành thứ yếu nếu tất cả thức ăn đều ở dưới đất và trong vùng không có thú săn mồi. Chính vì có nhiều hệ sinh thái khác nhau mà đã xuất hiện chừng ấy loài khác nhau qua nhiều thế kỷ. Không có gì trong tự nhiên là ngẫu nhiên cả. Tất cả đều là kết quả của những thay đổi nhỏ nhặt qua nhiều thế hệ.
Darwin nhấn mạnh rằng cuộc đấu tranh sinh tồn thường gay gắt nhất giữa các loài gần nhau nhất. Chúng phải đấu tranh với nhau giành cùng một loại thực phẩm. Chính vì vậy mà từng lợi thế nhỏ nhất của một loài, những khác biệt nhỏ nhất so với loài trung bình, mới thực sự phát huy tác dụng. Cuộc đấu tranh giành sự sống càng nghiệt ngã – thực phẩm càng ít và miệng ăn càng đông – thì sự tiến hóa tạo ra những loài mới càng nhanh chóng. Chỉ có những loài vật tốt khỏe nhất mới sống sót trong khi những loài khác dần dần biến mất.
Và vấn đề không chỉ là thực phẩm, còn phải cảnh giác để khỏi bị những con vật khác ăn thịt. Lợi thế thuộc về những loài được bảo vệ bởi màu da ngụy trang, những loài có thể chạy nhanh, có thể sớm nhận ra những con vật thù địch, có mùi vị khó chịu, hoặc được trang bị một thứ độc dược giết chết những con thú ăn mồi, …
Có một con tắc kè trong đám lá khô này đấy!
Tất nhiên còn phải kể đến đặc tính thiết yếu của một loài là duy trì nòi giống. Darwin nghiên cứu rất tỉ mỉ hệ thống sinh sản của cây. Cây luôn phô sắc màu rực rỡ và tỏa ra không khí mùi thơm dịu dàng để hấp dẫn côn trùng đến làm công việc không thể thiếu là mang phấn hoa đi thụ tinh cây khác. Tiếng hót tuyệt vời của các loài chim cũng có cùng chức năng đó. Chính vì vậy mà một con bò mộng hiền hậu và buồn bã không màng tới các cô bò cái thì không có ích gì cho lịch sử loài. Những đặc tính sai lệch đó bị kết án phải tiêu vong. Bởi bổn phận duy nhất của cá thể là đạt đến tuổi sinh sản và bảo đảm cho loài sống tiếp. Lịch sử loài giống như một cuộc chạy tiếp sức dài. Những cá thể vì lý do nào đó không thể truyền lại thông tin di truyền của chúng sẽ dần dần bị loại bỏ, nhờ thế càng lúc các loài càng trở nên ưu việt. Chẳng hạn, khả năng chống lại bệnh tật vẫn là một hằng số không ngừng mạnh hơn qua mọi biến thiên của loài sống sót.
***
Chúng ta hãy cùng xem qua một vài ví dụ gần đây để thấy rõ chọn lọc tự nhiên đã diễn ra như thế nào. Quả thật đó là một cơ chế vô cùng đơn giản.
Ở Anh, có một loài bướm sâu đo gọi là bướm tiêu (peppered moth) thường sống trên những cây bạch dương. Loài bướm này có hai hình thái: trắng và đen. Vào thế kỷ XVIII, những con bướm màu trắng chiếm phần đông số lượng trong quần thể. Sở dĩ như vậy vì sống trên môi trường là những thân cây bạch dương có màu xám bạc, những con màu đen sẽ dễ bị phát hiện hơn bởi lũ chim. Nhưng sau đó do quá trình công nghiệp hóa, các thân cây bạch dương trở nên đen sì vì muội than. Môi trường thay đổi, màu trắng không còn là lợi thế trong cuộc đấu tranh sinh tồn nữa. Những con bướm màu đen lúc này khó bị phát hiện hơn và chúng sinh sôi rất nhanh sau đó. Từ năm 1848 đến 1984, tỷ lệ bướm màu đen đang từ 1% gia tăng đến 99% ở một số nơi. Tiếp đến, lại xảy ra một sự thay đổi môi trường quan trọng. Người ta bớt sử dụng than và trang bị cho các nhà máy những bộ lọc để bảo vệ môi trường. Lúc này các thân cây dần trở lại màu xám bạc và quần thể loài bướm tiêu lại trở về màu trắng ban đầu.
So sánh hai hình thái bướm tiêu trên hai môi trường khác nhau.
Một ví dụ khác trong nông nghiệp, người ta đã cố gắng diệt các loài sâu hại bằng các loại thuốc khác nhau. Ban đầu, điều đó mang lại kết quả tốt. Nhưng khi rải thuốc trừ sâu trên một cánh đồng hoặc trong một vườn cây, người ta đồng thời gây ra một thảm họa môi trường sinh thái nho nhỏ cho những loài sâu hại muốn giết. Những đột biến ngay trong cùng một loài có thể tạo ra một nhóm sâu hại kháng lại chất độc. Thế rồi những con thắng thế này tha hồ sinh sản, và việc loại bỏ chúng trở nên nan giải bởi chúng càng lúc càng đề kháng tốt hơn trước hành vi tiêu diệt của con người. Những dị bản bền bỉ nhất sẽ sống sót được trước mọi cố gắng của con người nhằm tiêu diệt chúng.
Thông qua chọn lọc tự nhiên, người ta dự đoán về một tương lai không mấy khả quan cho loài người. Chúng ta dùng penicillin và các thứ thuốc kháng sinh khác để cố gắng trừ khử những vi trùng có hại khỏi cơ thể chúng ta. Nhưng khi chúng ta càng dùng thuốc kháng sinh thì đám vi trùng càng trở nên bền bỉ hơn. Chúng càng lúc càng khó diệt trừ, buộc chúng ta phải dùng thuốc kháng sinh càng lúc càng mạnh. Và y học hiện đại ngày nay đang đứng trước trường hợp khó xử thực sự. Một vài loài vi trùng đã trở nên hung hăng hơn trước. Thêm nữa, nên nhớ rằng xưa kia ít đứa trẻ sống sót được trước các chứng bệnh trẻ con. Bằng cách nào đó, y học hiện đại đã trấn áp chọn lọc tự nhiên. Điều ban đầu giúp cho cá thể vượt qua cơn suy yếu thoáng qua lại có thể đi đến chỗ làm suy yếu cả loài người bằng cách làm giảm sức đề kháng trước nhiều căn bệnh khác nhau. Nếu không màng đến điều đó, nếu không thực hiện vệ sinh di truyền, chúng ta sẽ dần dần chứng kiến sự thoái hóa cả loài người. Về lâu về dài, con người sẽ không có đủ hành trang di truyền để chiến đấu chống lại những căn bệnh trầm trọng.
***
Đến đây, chúng ta có thể tóm lược ý tưởng của Darwin bằng cách nói rằng nguyên liệu của sự sống hiện đang không ngừng tiến hóa trên Trái Đất chính là những biến đổi thường kỳ giữa các cá thể của cùng một loài độc nhất, và tỷ lệ sinh cao chỉ càng giúp những cá thể mạnh nhất phát triển. Cơ chế hoặc lực thúc đẩy quá trình tiến hóa chính là chọn lọc tự nhiên thông qua đấu tranh sinh tồn. Sự chọn lọc đó dẫn đến kết quả là chỉ những cá thể mạnh nhất hoặc thích nghi tốt nhất mới sống sót.

NGUỒN GỐC CÁC LOÀI


Darwin biết rằng ý tưởng các loài vật xuất hiện mà không cần sự can thiệp của Chúa Trời sẽ khiến cả xã hội kinh hãi, và điều đó cũng trái ngược với đức tin của vợ ông, Emma – một tín đồ Kitô giáo sùng đạo. Vì lẽ đó, ông đã phải rất khó khăn để giữ vững quan điểm khoa học của mình. Ban đầu, ông cố gắng không công khai những hoài nghi về đức tin của mình, nhưng về cuối đời, ông đã tránh xa việc đi vào nhà thờ. Vào những ngày Chủ Nhật, ông dẫn Emma và các con đến nhà thờ, và trong khi họ vào đấy cầu nguyện thì ông ra ngoài và đi dạo trên những con đường làng.
Và như đã nói, Darwin một người thận trọng. Ông e rằng học thuyết của mình sẽ gây xúc phạm ở khía cạnh nào đó nên đã trì hoãn việc xuất bản sách từ năm này qua năm khác để tích lũy thêm những bằng chứng.
Do làm việc quá sức, sức khỏe của ông đã bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Ông liên tục bị hành hạ bởi những cơn đau dạ dày, ói mửa, ung nhọt nặng, đánh trống ngực và một số triệu chứng khác. Vào ngày 5 tháng 7 năm 1844, sau khi đã hoàn thành bản thảo sơ lược khoảng 230 trang, ông viết một lá thư cho vợ mình. “Gửi Emma. Anh vừa hoàn tất bản thảo về học thuyết. Anh viết lá thư này phòng khi đột ngột qua đời, mong em sẽ dành £400 để xuất bản nó…”. Sau đó ông tiếp tục lá thư với danh sách những người bạn là nhà tự nhiên học đã được ông mời chỉnh sửa và kiểm tra, rồi kết thúc lá thư thật trìu mến, “Vợ yêu dấu của anh! Người thương của em, C. R. Darwin”.
May mắn là ông đã không qua đời sớm như vậy. Ông tiếp tục tích lũy thêm bằng chứng trong 14 năm kế tiếp cho đến một ngày bắt buộc ông phải công khai học thuyết của mình. Vào khoảng tháng 6 năm 1858, 22 năm sau khi trở về từ Galapagos, ông nhận được gói bưu phẩm từ một nhà tự nhiên học đang làm việc tại Indonesia, tên Alfred Russell Wallace. Wallace đã trao đổi thư từ với Darwin trong một vài năm. Nhưng gói bưu phẩm này có một chút khác biệt. Nó chứa một bài tiểu luận về ý tưởng giống hệt như Darwin về sự tiến hóa thông qua chọn lọc tự nhiên. Ý tưởng đến với Wallace khi ông nằm trong lều, chìm trong cơn mê sảng nhẹ bởi sốt rét. Nhưng mặc dù ý tưởng của Wallace giống với Darwin, Wallace đã không bỏ ra hơn 20 năm thu thập hàng núi mẫu vật để ủng hộ cho học thuyết như Darwin đã làm. Cuối cùng, để cho công bằng, những thành viên cao cấp trong Hội Linnean đã quyết định rằng các bản đề cương vắn tắt về học thuyết sẽ được đọc kế tiếp nhau tại buổi họp mặt của hội tại Burlington House, London.
Hội Linnean từ trước đến nay vẫn là nơi cho các nhà khoa học nghiên cứu về thế giới tự nhiên tổ chức các cuộc họp mặt để trình bày và thảo luận về những quan sát và nhận định của họ. Một cuộc họp mặt được tổ chức vào ngày 1 tháng 7 năm 1858, có khoảng 30 người tham dự nhưng không một ai trong hai ông có mặt. Wallace cách Tây Ấn 10000 dặm, còn Darwin khi đó đang đổ bệnh và quẫn trí bởi đứa con trai sơ sinh của ông vừa mới qua đời vài ngày trước đó. Kết quả là hai bản đề cương đều được đọc bởi thư ký và họ không gây được mấy ấn tượng đối với bất kỳ ai.
Bạn bè đồng nghiệp của Darwin trước đó đã nhiều lần đốc thúc ông xuất bản học thuyết của mình để thiết lập quyền ưu tiên. Và trong suốt năm tiếp theo, Darwin đã phải vật lộn với những cơn bệnh để viết một cách chi tiết về học thuyết của mình. Sau đó ông gửi bản thảo đến John Murray, một nhà xuất bản lớn thời đó, đã từng làm việc với Jane Austen và Lord Byron. Darwin đã tóm lược lại toàn bộ học thuyết một cách đơn giản, mặc dù vậy nó vẫn dày tận 400 trang, trong đó chứa đựng hai luận đề chính:
  • Thứ nhất, tất cả các loài động vật hay thực vật hiện hữu ngày nay đều bắt nguồn từ những hình dạng cổ xưa hơn, sơ khai hơn; tức là có một sự tiến hóa về mặt sinh học.
  • Thứ hai, sự tiến hóa ấy là kết quả của chọn lọc tự nhiên.
Nguồn gốc các loài, ấn bản năm 1859.
Quyển sách được xuất bản vào ngày 24 tháng 11 năm 1859 với tên gọi là Nguồn gốc các loài (On the Origin of Species). Nhan đề đầy đủ là Về nguồn gốc các loài qua con đường chọn lọc tự nhiên hay sự bảo tồn những chủng ưu thế trong đấu tranh sinh tồn (On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life). Ấn bản đầu tiên gồm 1250 bản đã được bán hết ngay lập tức, và nó được tái bản hết lần này đến lần khác. Quyển sách có rất ít thuật ngữ chuyên môn nên mọi người đều dễ dàng hiểu được. Và như đã dự đoán, nó đã khơi dậy một làn sóng phẫn nộ, không chỉ trong nước mà cả cộng đồng tôn giáo trên thế giới.
Điều làm xúc phạm đến niềm tin tôn giáo khi ấy nhất, đó là một ẩn ý rằng con người không phải do Chúa Trời tạo ra, như Sáng thế ký đã khẳng định, mà là hậu duệ của một giống loài tổ tiên vượn cổ – một ý tưởng cho các họa sĩ vẽ tranh biếm họa đưa Darwin lên các mặt báo. Darwin đã tước đi của Chúa Trời một phần sáng thế quan trọng. Toàn bộ học thuyết của ông giả định rằng chính các biến dị hoàn toàn ngẫu nhiên mới là thứ cuối cùng cho phép con người xuất hiện trên Trái Đất. Nói cách khác, Darwin đã dám biến con người thành sản phẩm của một thứ cực kỳ kém lãng mạn là đấu tranh sinh tồn.
Tranh biếm họa về Darwin và học thuyết của ông (1871).
Chúng ta có cùng họ hàng với những con tinh tinh ư? Thật lố bịch!
Giáo Hội là kẻ phản kháng mãnh liệt nhất. Những kẻ đứng đầu nhà thờ, dẫn đầu là Samuel Wilberforce, giám mục Oxford, đã đả kích quyển sách vì nó phỉ báng Chúa Trời và phủ nhận câu chuyện về Tạo Hóa trong Kinh Thánh:
Ngài Darwin hẳn đã lạc lối từ con đường nghiên cứu tự nhiên vào khu rừng của những giả định ảo tưởng đầy xấu xa. Tôi đã đọc quyển sách của anh ta với một sự đau đớn thay vì phúc lành. Chứa đựng toàn những linh cảm điên cuồng của một người hít phải hơi độc. Thật là vô phương cứu chữa.

NHỮNG TRANH CÃI NỔI BẬT


Học thuyết của Darwin ngụ ý rằng sự sống bắt nguồn từ thực thể đơn giản, và sau đó trở nên ngày càng phức tạp. Ông hoàn toàn biết rõ toàn bộ ý tưởng về sự tiến hóa của mình sẽ dấy lên hàng loạt các nghi vấn. Ở thời của ông, nhiều nhà khoa học danh tiếng đã cho rằng chúng là những vấn đề vô cùng khó khăn. Trên thực tế, một vài trong số chúng chỉ mới được giải quyết trong thời gian gần đây.

Loài trung gian

Dẫn đầu làn sóng phản đối là Richard Owen. Owen là một trong số những nhà động vật học đại tài thời đó. Ông là người đầu tiên nhận dạng được hóa thạch xương khủng long, và đã thực sự phát minh ra cái tên ấy cho chúng. Ông còn là người sáng lập và là giám đốc đầu tiên của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên London. Khoảng 20 năm trước khi xuất bản sách, sau khi đã phân loại các mẫu vật mang về từ chuyến hành trình, Darwin đã gửi hầu hết xương động vật có vú và hóa thạch đến cho Richard Owen. Trong số chúng có một chiếc hàm dưới của một con lười đất khổng lồ, một chủng loài chưa được biết đến khi ấy, đã tuyệt chủng hơn 10000 năm trước đó. Owen đã nghiên cứu nó rất tỉ mỉ, mô tả nó và đặt cho nó cái tên là Mylodon Darwini với lòng tôn kính cho sự phát hiện này. Nhưng mối quan hệ giữa hai nhà khoa học đại tài lại không kéo dài. Qua nhiều năm, giữa hai ông đã hình thành sự ghét nhau sâu đậm và thường xuyên xảy ra cãi vã, bởi lẽ Owen dù gì cũng là một người sùng đạo.
Owen cũng biết về đa dạng sự sống. Trên thực tế, ông đã bỏ ra cả sự nghiệp để sưu tập và phân loại chúng. Nhưng mặc dù vậy ông vẫn phủ nhận rằng các loài vật có thể biến đổi theo thời gian. Owen không phủ nhận sự xuất hiện liên tiếp các loài khác nhau, nhưng ông tin rằng mỗi loài cách biệt nhau như vậy được sáng tạo nên riêng biệt bởi Chúa Trời. Bởi ông cho rằng, theo học thuyết của Darwin thì cần có các mối liên kết, không những giữa các loài gần nhau mà còn giữa các nhóm động vật lớn. Nếu cá, bò sát, chim và động vật có vú cùng tiến hóa từ một loài nào đó thì chắc hẳn phải có một loài trung gian giữa các nhóm loài lớn kể trên. Và đây chính là điểm khuyết trong học thuyết của Darwin.
Nhưng rồi, chỉ hai năm sau khi Darwin xuất bản Nguồn gốc các loài, Richard Owen đã tự mua lấy mẫu hóa thạch đáng kinh ngạc nhất về bảo tàng của mình. Nó được tìm thấy ở mỏ đá vôi tại Bavaria và được đặt tên là Archaeopteryx.
Mẫu hóa thạch của loài Archaeopteryx.
Nó có vết tích lông vũ không thể nhầm lẫn vào đâu trên đôi cánh và kéo dài xuống đuôi của nó. Vì thế Owen không chút do dự khi cho rằng nó là một con chim. Nhưng nó không giống như những loài chim mà người ta biết đến, bởi nó có vuốt phía trước cánh. Và sau đó lại còn phát hiện thêm nó không có mỏ mà lại có hàm và răng, và còn có một cột xương nâng đỡ đuôi nó. Vậy nên nó là một nửa bò sát, một nửa chim. Đây là mối liên kết giữa hai nhóm loài lớn: bò sát và chim.
Từ bộ xương của loài Archaeopteryx ta biết được rằng chúng bay rất kém. Vì thế sẽ không bất ngờ nếu chúng bị thay thế bởi một loài chim khác hiện đại và bay hiệu quả hơn. Đây chính là định mệnh của loài trung gian giữa các nhóm loài lớn. Sau cùng, chúng sẽ bị tuyệt chủng. Và cách duy nhất để chúng ta biết sự tồn tại của chúng là dựa vào hóa thạch chúng để lại. Mặc dù thế, hiện nay vẫn còn một loài chim đại diện cho liên kết giữa nhóm loài chim hiện đại và bò sát.
Chim Hoatzin
Loài chim Hoatzin thường làm tổ trong đầm lầy vùng nhiệt đới Nam Mỹ. Nơi đây luôn có những con cá sấu rình rập dưới nước đợi những con non rớt xuống. Vì thế khả năng bám víu vào những cành cây là vô cùng giá trị. Và loài chim này một chiến thuật sinh tồn rất thú vị. Những con non vẫn còn móng vuốt trên cánh giống như loài Archaeopteryx để chúng có thể bấu víu vào các cành cây và leo lên lại tổ nếu chẳng may bị rơi xuống.
Chưa hết, vẫn còn tồn tại một loài sinh vật khác cũng cho thấy được mối liên hệ giữa các nhóm loài. Cũng là một hậu duệ của nhóm bò sát nhưng lại có quá trình tiến hóa khác. Chúng đã tiến hóa lớp vảy thành lông mao, thay vì lông vũ. Đó chính là thú mỏ vịt.
Thú mỏ vịt
Khi lần đầu tìm thấy loài thú mỏ vịt ở Châu Âu và Châu Úc vào cuối thể kỷ XVIII, mọi người đã không tin vào mắt mình. Họ cho rằng đây hẳn là một trò lừa bịp, bởi chúng là một sự chắp ghép từ nhiều loài khác nhau. Thú mỏ vịt là sự phối hợp lạ thường giữa động vật có vú và bò sát. Chúng có lông mao, nuôi con bằng sữa mẹ, có tim 4 ngăn, có thân nhiệt như động vật có vú. Nhưng khi tới mùa sinh sản, chúng lại đẻ trứng như loài bò sát. Chúng đáng được ngợi ca như là loài có vú nguyên thủy, bởi đã cho chúng ta một vài ý tưởng làm thế nào mà loài có vú đầu tiên phát triển.
Như vậy loài trung gian liên kết giữa các nhóm loài lớn thực sự tồn tại, trong cả động vật còn đang sinh sống lẫn hóa thạch.

Độ tuổi Trái Đất

Có một điều chắc chắn rằng: Học thuyết của Darwin sẽ chẳng là gì nếu như chúng ta không làm việc với những thời kỳ kéo dài đằng đẵng.
Vào thế kỷ XVII, một giáo sĩ Ireland đã dựa trên phả hệ ghi trong Kinh Thánh để dò ngược lại đến thời điểm Adam được tạo ra vào tuần lễ Tạo Hóa. Ông kết luận thời điểm đó hẳn phải rơi vào năm 4004 TCN. Nhiều người ngây thơ tin vào điều này và tuyên bố rằng với khoảng thời gian ngắn như vậy thì thuyết tiến hóa của Darwin khó mà xảy ra được.
Các nhà địa chất học Victoria đưa ra một con số có vẻ khả thi hơn, hàng triệu năm tuổi, nhưng chính xác bao nhiêu triệu năm thì không ai biết được cả.
Marie Curie
Cuối cùng, hơn 50 năm sau khi Darwin xuất bản quyển sách Nguồn gốc các loài, từ một nhánh khoa học không mấy liên quan, một khám phá mới ra đời đã cho ta một câu trả lời. Một người phụ nữ Ba Lan làm việc tại Paris, tên là Marie Curie, đã khám phá ra một số loại đá có chứa nguyên tố gọi là Uranium phân rã theo thời gian với tốc độ cố định. Quá trình đó gọi là phóng xạ.
Ngày nay, thông qua phương pháp Định tuổi bằng đồng vị phóng xạ (Radiometric dating), chúng ta biết được rằng tuổi của Trái Đất rơi vào khoảng 4.5 tỷ năm. Từng ấy thời gian hoàn toàn đủ cho chọn lọc tự nhiên diễn ra, từ đó dẫn đến sự ra đời của hàng loạt những động vật và thực vật chúng ta được biết đến ngày nay.

Trôi dạt lục địa

Một sự phản đối khác cho rằng nếu tất cả động vật trong cùng một nhóm loài lớn đều có cùng một nguồn gốc, vậy thì làm thế nào mà một số loài động vật lại phân bố rộng khắp trên các châu lục ngoại trừ Nam Cực?
Ví dụ, tại sao loài ếch ở Châu Âu và Châu Phi cũng được tìm thấy ở Nam Mỹ, nằm tít bờ bên kia của Đại Tây Dương? Mặc dù loài ếch là loài lưỡng cư có thể sống được dưới nước, nhưng chúng không thể sống sót trong nước biển. Riêng Darwin, ông cũng đã có hai ý nghĩ về vấn đề này. Hoặc là chính chúng đã lênh đênh theo cây cối trôi trên biển. Hoặc là có lẽ đã xuất hiện đất liền nối các lục địa với nhau. Nhưng dù thế nào cả hai ý nghĩ đều không thuyết phục được ông.
Năm 1912, một nhà địa chất học người Đức, tên Alfred Wegener, đã đề ra giả thuyết Trôi dạt lục địa, cho rằng xưa kia tất cả các lục địa của Trái đất mà chúng ta biết ngày nay được nhóm lại với nhau để tạo thành một siêu lục địa khổng lồ. Và theo thời gian, siêu lục địa này tách rời nhau ra thành nhiều phần. Ban đầu, giả thuyết đó không được chấp nhận rộng rãi vì người ta không hiểu tại sao các lục địa lại có thể trôi dạt ra xa nhau. Nếu không chứng minh được có một lực nào đó làm cho các lục địa di chuyển thì đây chỉ là một ý tưởng vớ vẩn.
Trôi dạt lục địa.
Nhưng sau đó vào thập niên 60, chúng ta không thể vẽ bản đồ đáy biển một cách chi tiết, và đồng thời khám phá ra rằng không chỉ các lục địa đã tách ra giống như nhà địa chất học người Đức đã nghĩ đến, mà chúng thậm chí vẫn còn đang di chuyển. Từ đây, thuyết Kiến tạo mảng ra đời và đã cho chúng ta lời giải thích: Các lớp manti nằm bên dưới thạch quyển có thể chảy đi giống như chất lỏng nếu xét theo thời gian địa chất, mang theo các lục địa nằm bên trên chúng. Động vật lưỡng cư đã tiến hóa trên siêu lục địa và đã di chuyển đến từng mảng kiến tạo khác nhau trước khi chúng tách rời nhau ra. Như vậy vấn đề đã được giải quyết!

Đột biến và Di truyền

Theo học thuyết của Darwin, để chọn lọc tự nhiên có thể gây nên sự tiến hóa, yêu cầu các biến dị có lợi của một loài phải được di truyền từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo. Nhưng quá trình này xảy ra như thế nào?
Đây có thể nói là điểm yếu trong học thuyết của Darwin. Ông chỉ hình dung được rất mơ hồ cơ chế di truyền. Và vào thời của Darwin, không ai biết rõ cơ chế hoặc quy tắc chi phối quá trình này; ngoại trừ một người đàn ông làm việc tại thành phố Brno, hiện nay thuộc Cộng Hòa Czech, tên Gregor Mendel.
Vào cùng lúc Darwin viết sách, Mendel đã khám phá ra định luật di truyền bằng cách trồng hàng nghìn cây đậu Hà Lan và quan sát xem sự thay đổi của chúng từ thế hệ này sang thế hệ khác. Ông nhận thấy rằng trong khi nhiều tính trạng (trội) được truyền trực tiếp cho thế hệ sau, thì một số tính trạng (lặn) lại chỉ có thể xuất hiện sau một thế hệ sau đó. Mendel đã giải thích điều này cho rằng mỗi cây, mỗi cá thể, đều chứa các nhân tố có nhiệm vụ tạo ra những tính trạng đặc thù. Tuy nhiên mọi chuyện chỉ dừng lại ở đấy, bởi không ai biết được các nhân tố ấy là gì và chúng hoạt động thế nào.
Mãi cho đến gần 100 năm sau, câu trả lời chi tiết mới được đưa ra nhờ vào một khám phá tại Cambrige. Năm 1953 tại viện nghiên cứu Cavendish, hai nhà nghiên cứu trẻ Francis Crick và James Watson đã xây dựng thành công mô hình về cấu trúc của một phân tử phức tạp được tìm thấy trong gen của mọi loài vật, gọi là DNA (Deoxyribonucleic acid).
Cấu trúc chuỗi xoắn kép DNA. Góc phải dưới là cấu trúc chi tiết của hai cặp phân tử cơ sở.
DNA là một đại phân tử có hình thang xoắn dài hay còn được gọi là chuỗi xoắn kép. Các bậc thang được tạo bởi bốn loại phân tử nhỏ hơn. Chúng là những ký tự trong bảng chữ cái di truyền. Thứ tự sắp xếp những ký tự này là cẩm nang của mọi dạng sự sống. Chúng cho biết cách lớn lên, cách di chuyển, ăn uống, cảm nhận môi trường, hồi phục, sinh sản của một loài. Thông điệp của DNA được truyền từ thế hệ trước xuống thế hệ sau theo cấp độ tế bào và được sao chép hết sức cẩn thận thông qua quá trình phân bào.
Sự sống, về cơ bản, đều là kết quả của quá trình phân chia tế bào. Khi một tế bào tự nhân đôi chính nó, mỗi tế bào mới sẽ mang trong mình một bản sao DNA giống hệt trước đó. Một protein chuyên biệt giám sát quá trình này để đảm bảo các ký tự được sắp xếp đúng thứ tự và DNA được sao chép một cách chính xác. Nhưng chẳng có thứ gì trên đời này là hoàn hảo cả. Đôi lúc, việc giám sát bỏ sót một lỗi và gây ra một sự thay đổi nhỏ ngẫu nhiên trong thông tin di truyền. Sinh học hiện đại gọi đó là đột biến. Một vài đột biến là vô hại, có thể không ảnh hưởng gì, trong khi những đột biến khác lại tạo nên thay đổi lớn trong tính trạng của cá thể. Một số có thể gây chết người. Nhưng một số rất ít đã ngẫu nhiên mang lại cho một cá thể lợi thế sinh tồn. Đột biến xảy ra hoàn toàn ngẫu nhiên và không hề hiếm. Các khác biệt trong thông tin di truyền chính là cơ sở của chọn lọc tự nhiên.
Những khám phá về DNA không chỉ giải quyết vấn đề đột biến và di truyền mà nó còn cho thấy các loài vật đều có mối quan hệ với nhau chứ không phải lần lượt được tạo ra một cách riêng biệt. Gen lấy từ một loài vật này có thể thực hiện chức năng của nó bên trong một loài vật khác. Ví dụ như gen đã làm cho con sứa phát sáng, khi được cấy vào một con chuột thì cũng làm con chuột phát sáng. Gen của các chức năng cơ bản, ví dụ như hấp thụ đường, của chúng ta và các loài khác gần như giống hệt nhau. Đó là bởi các chức năng này là những chức năng vô cùng cơ bản của sự sống. Những nghiên cứu về DNA đã chứng minh loài Kangaroo sống trên đất liền và di chuyển với những bước nhảy xa có quan hệ gần gũi với loài gấu túi sống trên cây. Hoặc loài chuột chù ăn côn trùng có người họ hàng biết bay là loài dơi. Hoặc một nhánh của họ nhà voi trước kia đã chuyển xuống sinh sống trong nước và trở thành bò biển. Và nó đã chứng minh rằng tinh tinh chính là họ hàng rất gần gũi với chúng ta.

Thiết kế thông minh

Dẫu vậy vẫn còn những lời tranh cãi về sự tồn tại của Chúa Trời. Một trong số đó là Thiết kế thông minh (intelligent design), một luận cứ cho rằng “những đặc tính hoàn thiện tồn tại trong vũ trụ và những dạng sống được giải thích xác đáng nhất bởi những nguyên nhân thông minh, không phải bởi những quá trình vô hướng như chọn lọc tự nhiên”. Luận cứ này được khởi xướng bởi William Paley – một linh mục thuộc Giáo hội Anh quốc – vào đầu thế kỷ XIX. Ông cho rằng “giả sử chúng ta đang đi dạo ở vùng quê và nhặt được một chiếc đồng hồ quả quýt. Bạn nhìn vào nó và biết rằng nó được thiết kế để chỉ giờ. Do đó, chắc hẳn phải có một người thiết kế ra nó”. Với cùng lập luận tương tự, những người phản đối học thuyết tiến hóa cho rằng những cấu trúc phức tạp tìm thấy trong tự nhiên, chẳng hạn như mắt người, sẽ chỉ hoạt động nếu mọi chi tiết của nó được thiết kế một cách hoàn thiện. Và người thiết kế nên thứ phức tạp như mắt người sẽ chỉ có thể là Chúa Trời.

Mắt người là một kiệt tác vô cùng tinh xảo. Mắt bao gồm giác mạc, tròng mắt, thủy tinh thể, võng mạc, dây thần tinh thị giác, cơ mắt, chưa kể hệ thống dây thần kinh phức tạp trong não để diễn giải hình ảnh. Con mắt tinh xảo hơn bất kỳ thiết bị nào con người từng sáng tạo. Bởi thế, họ bảo rằng đôi mắt con người không thể là sản phẩm của quá trình tiến hóa. Ngược lại, Darwin đã lập luận rằng mắt đã phát triển trở nên ngày càng phức tạp trong một thời gian dài. Để được như vậy, mỗi giai đoạn phát triển đều phải có sự cải tiến so với trước.
Ngày nay, chúng ta đã có đủ những hiểu biết về thế giới động vật và cho thấy rằng Darwin đã đúng.
Các giai đoạn tiến hóa chính yếu của mắt ở động vật có xương sống.
Vào thuở đầu, khoảng 4 tỷ năm trước, mắt vẫn chưa tồn tại. Một vài trăm triệu năm trôi qua và rồi, một ngày kia, xuất hiện một lỗi rất nhỏ trong quá trình sao chép DNA ở một con vi khuẩn. Đột biến ngẫu nhiên này cung cấp cho con vi khuẩn ấy một phân tử protein có thể hấp thụ photon. Sau đó, có thêm một đột biến khác khiến các vi khuẩn trở nên ưa bóng tối và tránh xa ánh sáng chói chang. Các vi khuẩn bắt đầu có khả năng phân biệt ngày và đêm. Đây là một lợi thế quyết định so với những con không có khả năng này, bởi ánh sáng ban ngày mang theo tia cực tím làm hư hại DNA. Các vi khuẩn nhạy cảm hơn tìm cách tránh xa ánh sáng chói chang và trao đổi DNA một cách an toàn trong bóng tối. Những con vi khuẩn này có cơ hội sống sót cao hơn so với những con ở gần bề mặt nước. Trải qua thời gian, những protein nhạy cảm với ánh sáng tập trung tại một điểm sắc tố trên cơ thể các sinh vật đơn bào cao cấp hơn, ví dụ trùng roi xanh. Điểm sắc tố này giúp chúng tìm thấy ánh sáng, một lợi thế vượt trội cho sinh vật sống dựa vào ánh sáng mặt trời. Một phiên bản phức tạp hơn xuất hiện ở con mắt của loài sán thân dẹp. Chúng đã phát triển một vùng lõm vào tại điểm sắc tố ấy. Vùng lõm mang hình cầu này giúp sán dẹp cảm nhận được hướng ánh sáng tốt hơn và cho phép nó lờ mờ nhìn thấy các vật thể xung quanh nó, bao gồm những gì nó có thể ăn được và những gì có thể ăn nó, một lợi thế to lớn. Sau đó, vùng này lõm sâu hơn và tiến hóa thành một hốc với một khe nhỏ phía trước. Qua hàng nghìn thế hệ, khe kia thu nhỏ lại hơn nữa, ví dụ như ở mắt của ốc anh vũ. Nhờ đó, ảnh đi qua lỗ tăng độ phân giải rõ rệt, đồng thời giảm độ biến dạng bởi khe hẹp này chỉ cho phép một tia sáng nhỏ đi vào trong mắt. Sau đó, khe được che phủ vởi một màng bảo vệ trong suốt để tránh nhiễm trùng. Màng bảo vệ này cho phép phần trong của mắt chứa đầy chất dịch nhằm tối ưu hóa độ nhạy sáng và xử lý ánh sáng. Và rồi, một bộ phận tuyệt vời mới của con mắt ra đời, đó là thủy tinh thể. Trong con mắt của loài cá nguyên thủy, protein thủy tinh thể gần khe mắt tạo nên một cấu trúc hữu ích giúp tập trung ánh sáng vào một điểm ở võng mạc. Đồng thời, khe mắt mở rộng ra cho phép nhiều ánh sáng đi vào mắt hơn. Thủy tinh thể là bí quyết làm nên khả năng thích ứng của mắt. Sự thay đổi độ cong của thủy tinh thể giúp loài cá thu được hình ảnh rõ nét của cả cảnh vật ở xa lẫn gần. Cấu trúc hốc mắt với thủy tinh thể là nền tảng để tiến hóa nên mắt người. Sự phát triển kế tiếp gồm một vòng màu gọi là mống mắt giúp kiểm soát lượng ánh sáng đi vào mắt, một màng dày màu trắng gọi là màng cứng giúp duy trì cấu trúc của mắt, và một tuyến nước mắt giúp tiết ra một màng bảo vệ. Kèm theo đó là sự tiến hóa của bộ não với sự mở rộng của vỏ não thị giác để xử lý hình ảnh sắc nét và nhiều màu sắc mà mắt nhận được.
Bài giảng của TED-Ed về sự tiến hóa của mắt.
Như vậy sự tinh vi của đôi mắt người chẳng hề là một thử thách đối với chọn lọc tự nhiên. Chẳng những thế, đôi mắt của chúng ta cũng chẳng phải thuộc loại tốt nhất như nhiều người lầm tưởng. Không như mắt của động vật thân mềm, mắt của chúng ta có điểm mù. Chúng ta chẳng nhìn được một cách chi tiết những vật thể ở ngay trước mũi mình hay vật thể ở nơi ánh sáng chạng vạng như loài cá có thể làm được. Và vào đêm tối, mắt của chúng ta nhìn kém hơn loài mèo rất nhiều.

CÂY SỰ SỐNG


Mô hình giản lược của Cây Sự Sống.
Hơn 150 năm sau khi xuất bản quyển sách mang tính cách mạng của Darwin, ngành di truyền học hiện đại đã xác nhận các tiên đoán của ông cho rằng mọi sự sống đều có mối quan hệ với nhau là hoàn toàn chính xác. Và điều đó đã cho phép chúng ta xây dựng nên một sơ đồ hình cây phức tạp để miêu tả lịch sử tiến hóa của sự sống dựa trên ý tưởng khởi nguồn của Darwin.
Cây Sự Sống minh họa sự phân bố của các loài động vật và thực vật, tập hợp chúng lại thành những họ, những bộ, những ngành, …. Các họ hàng gần nằm trên cùng một nhánh cây. Mỗi một nhánh con là một loài. Và gốc cây đại diện cho tổ tiên chung của mọi dạng sống trên Trái Đất.
Ví dụ, con người, cùng với khỉ, thuộc bộ linh trưởng. Linh trưởng là động vật có vú và tất cả các động vật có vú đều thuộc phân ngành động vật xương sống, đến lượt chúng lại thuộc nhóm động vật được gọi là đa bào.
Theo Darwin, cứ mỗi lần một nhánh tách ra làm đôi, đó là khi đột biến và chọn lọc tự nhiên vừa tạo nên một loài mới. Cứ thế, trải qua nhiều thiên niên kỷ, các họ và nhóm động vật, thực vật nối tiếp nhau sinh ra. Mô hình giới thiệu trong bài viết này đã được giản lược đi rất nhiều. Trên thực tế, Cây Sự Sống phức tạp hơn 10000 lần như thế.
Do tiến hóa là ngẫu nhiên, các loài vật không thể chuẩn bị hay thích nghi với những thảm họa tự nhiên, vì vậy luôn có những nhánh bị gãy trên Cây Sự Sống. Cứ mỗi một loài đang sống thì có khoảng 1000 loài khác đã bị diệt vong. Phần lớn trong số chúng bị tuyệt chủng trong cuộc đấu tranh sinh tồn với các loài khác. Nhưng cũng có rất nhiều trong số chúng bị xóa sổ trong các thảm họa khủng khiếp làm chấn động hành tinh chúng ta. Trong 500 triệu năm gần đây, đã có năm thảm họa như vậy. Năm sự kiện tuyệt chủng hàng loạt này đã tàn phá sự sống trên Trái Đất. Qua các giai đoạn, sự sống trên Trái Đất đã chịu rất nhiều tai ương. Nhưng sự sống bền bỉ đến lạ thường, các dạng sống mới dần tiến hóa và lấp vào chỗ trống của những sinh vật đã ngã xuống. Mặc cho rất nhiều nhánh đã bị cắt lìa trong năm thảm họa tự nhiên khủng khiếp nhất mà sự sống từng biết tới, Cây Sự Sống vẫn luôn kiên cường phát triển tươi tốt trong suốt hơn 3 tỷ năm.
Video giải thích về Cây Sự Sống rất trực quan và sinh động của BBC.
Tóm tắt video: Mọi chuyện bắt đầu vào khoảng hơn 3 tỷ năm trước, khi các phân tử hóa học phức tạp bắt đầu kết hợp với nhau để tạo thành các giọt đơn bào hiển vi, và đây chính là thời điểm hạt giống của Cây Sự Sống được gieo trồng. Chúng có thể tự phân chia, nhân bản giống hệt như vi khuẩn. Theo thời gian chúng phân hóa thành nhiều nhóm khác nhau. Khi có nhiều biến thể xuất hiện, Cây Sự Sống bắt đầu lớn dần và phát triển ngày càng xum xuê hơn. Cây Sự Sống đâm nhánh tủa ra khắp phía, tìm kiếm và khai thác những môi trường mới, tạo cơ hội cho các dạng sự sống mới. Sau khi đại dương được lấp đầy với một loạt các chủng loài, sự sống bắt đầu trườn khỏi nước tiến lên đất liền, và sau đó là cả trên không trung. Sự sống linh hoạt tới mức môi trường đã phân hóa nó thành vô vàn hình thái đa dạng khác nhau, phân bố ở khắp mọi nơi trên Trái Đất.

KẾT


Tất nhiên, không phải mọi vấn đề đều có thể giải quyết được ổn thỏa. Học thuyết tiến hóa của Darwin nói rằng tất cả mọi loài vật đều tiến hóa từ một tổ tiên chung. Nhưng bằng cách nào tổ tiên chung của tất cả mọi loài vật xuất hiện trên Trái Đất? Vẫn chưa ai có thể trả lời một cách đầy đủ được. Không ai biết chính xác sự sống đã bắt đầu như thế nào. Hầu hết các bằng chứng của thời kỳ đó đã bị các va chạm và sự xói mòn phá hủy. Nhưng chúng ta sẽ không sợ phải thừa nhận mình chưa biết điều gì đó. Điều này không có gì đáng xấu hổ. Điều đáng xấu hổ là giả vờ rằng chúng ta đã biết tất cả. Khoa học sẽ chính là công cụ giúp ta phân định giữa hiểu biết và ngu muội. Hãy luôn tò mò và tự hỏi về thế giới quan xung quanh mình. Giữ vững thái độ khách quan và suy nghĩ một cách độc lập. Thẩm định các ý tưởng bằng quan sát và thực nghiệm. Và hãy dũng cảm lần theo các bằng chứng, bất kể chúng dẫn tới đâu. Biết đâu được bạn sẽ là người đầu tiên giải được bí ẩn về nguồn gốc sự sống trên Trái Đất thì sao.
Dẫu sao đi nữa những hiểu biết uyên thâm của Darwin đã cách mạng hóa cách mà loài người chúng ta nhìn ra thế giới. Giờ đây chúng ta đã hiểu tại sao có nhiều loài sinh vật đa dạng khác nhau. Tại sao chúng lại phân bố khắp thế giới. Và tại sao cơ thể của chúng cũng như của chúng ta lại có hình thù như vậy. Chúng ta biết được mối quan hệ phức tạp giữa động vật và thực vật trong quần xã sinh vật, nhờ đó chúng ta có thể dự đoán trước một vài hậu quả trước khi bắt đầu can thiệp vào tự nhiên. Chúng ta biết được loài vi khuẩn sẽ tiến hóa như thế nào, nhờ đó chúng ta có thể tạo ra phương pháp hữu hiệu hơn để chống lại bệnh tật do chúng gây ra. Nhưng trên hết, Darwin đã cho thấy rằng loài người chúng ta không phải là một phần tách rời khỏi thế giới tự nhiên. Chúng ta sẽ không thể nào trở thành kẻ thống trị tự nhiên. Thay vào đó, chúng ta lệ thuộc vào các quy luật và các tiến trình của tự nhiên như tất cả các loài vật khác trên Trái Đất.
----------
[Các bài viết cùng tác giả]
----------
[Nguồn tham khảo]
Bài viết được truyền cảm hứng từ:
  • Thế giới của Sophie | Chương 30: Darwin
  • Charles Darwin and the Tree of Life (2009)
  • Cosmos A Spacetime Odyssey (2014) | Episode 02: Some of the Things That Molecules Do
Nhiều thông tin, luận điểm trong bài viết được lấy từ các nguồn trên. Một số khác tham khảo chủ yếu trên Wikipedia.
181
14390 lượt xem
181
48
48 bình luận