Lược sử tiến hóa của sự sống trên Trái Đất


Hành tinh của chúng ta đã tồn tại được khoảng 4.5 tỷ năm. Đó là một khoảng thời gian dài đầy bận rộn với biết bao bước ngoặt đáng nhớ, từ những bước nhảy vọt trong tiến hóa cho đến những vụ va chạm thiên thạch với mức độ tàn phá khủng khiếp. Sau đây là những cột mốc quan trọng nhất trong Lịch sử tiến hóa của sự sống trên Trái Đất, đã góp phần định hình nên thế giới của chúng ta hiện nay.

TRÁI ĐẤT ĐƯỢC SINH RA

4.5 tỷ năm trước

Trái Đất hình thành từ một đám mây bụi và thiên thạch bao quanh Mặt Trời trẻ tuổi, vừa mới ra đời không lâu trước đó. Nhờ lực hấp dẫn, các tảng thiên thạch trong tinh vân Mặt Trời này liên tục va đập và tập hợp lại với nhau. Dần dà, chúng đủ lớn để hút lấy tất cả các mẫu thiên thạch và mảnh vụn còn sót lại gần đấy để cuối cùng trở thành Trái Đất. Mặt Trăng hẳn đã hình thành ngay sau đó, khi một thiên thể có kích thước ngang bằng hành tinh đập vào Trái Đất. Một phần của thiên thể này sáp nhập vào Trái Đất, phần còn lại bắn ra không trung tạo nên một đám mây mảnh vụn khổng lồ, dần tụ hợp lại thành Mặt Trăng.

NGUỒN GỐC SỰ SỐNG

4-3.5 tỷ năm trước

Không ai biết chính xác sự sống bắt đầu khi nào. Các ghi nhận từ hóa thạch lâu đời nhất của vi sinh vật đơn bào có niên đại khoảng 3.5 tỷ năm tuổi. Sinh vật đầu tiên có thể đã xuất hiện sớm hơn khi đó, nhưng chắc chắn không phải liên đại Thái Viễn cổ (Hadean), khi mà những cơn mưa thiên thạch khổng lồ vẫn còn đang dội bom trên bề mặt Trái Đất. Sự sống có thể đã ươm mầm trong những miệng núi lửa đầy kiềm dưới đáy biển, hay những vùng nước thoáng, hay trên đất liền? Chúng ta vẫn chưa rõ, và chúng ta thậm chí còn không biết những sinh vật đầu tiên trông như thế nào nữa kìa.

QUANG HỢP

3.4 tỷ năm trước

Mọi sự sống đều cần năng lượng để tồn tại, và nguồn năng lượng dồi dào nhất cho sự sống trên Trái Đất chính là Mặt Trời. Một số vi sinh vật đã sớm phát triển một phương thức để khai thác năng lượng từ ánh nắng Mặt Trời, giúp chúng tổng hợp đường từ các phân tử đơn giản hơn. Quá trình này được gọi là quang hợp. Nhưng không giống như cây xanh ngày nay, các sinh vật quang hợp đời đầu này không giải phóng khí oxy như một phế phẩm của quá trình quang hợp. Nghĩa là bầu khí quyển thời kỳ này hoàn toàn không chứa khí oxy.

HÌNH THÀNH LỤC ĐỊA

3 tỷ năm trước?

Ngày nay, bề mặt Trái Đất được phân chia thành một vài tá các mảng địa chất. Một trong số đó đôi khi trượt xuống dưới một mảng khác để sau đó bị nhấn chìm trong trái tim nóng chảy của hành tinh. Quá trình này được gọi là kiến tạo mảng, được cho là đã bắt đầu vào khoảng 3 tỷ năm trước. Chỉ khi kiến tạo mảng đi vào hoạt động thì lục địa đầu tiên, có biệt danh là Ur, mới bắt đầu hiện hữu.

ĐẠI SỰ KIỆN OXY HÓA (THẢM HỌA OXY)

2.4 tỷ năm trước

Trong nửa đầu lịch sử Trái đất, hầu như không có bất kỳ phân tử oxy tự do nào trong không khí. Nhưng sau đó một số vi khuẩn bắt đầu khai thác năng lượng từ ánh sáng mặt trời để tạo ra đường từ CO2 và nước, tương tự như cây xanh ngày nay. Những vi khuẩn này thải ra oxy như một phế phẩm, làm oxy hóa sắt hòa tan và các khoáng chất khác trong đại dương. Sau khi các chất này cạn kiệt, lượng oxy tự do dư thừa bắt đầu tích tụ trong khí quyển, trở thành tác nhân khiến hầu hết sinh vật kỵ khí có trên Trái Đất vào thời điểm đó bị xóa sổ. Ngoài ra lượng oxy này có thể cũng đã khiến toàn bộ hành tinh đóng băng thành một Quả Địa Tuyết Cầu (Snowball Earth), bằng cách oxy hóa khí nhà kính methane, loại bỏ chúng ra khỏi bầu khí quyển.

NỘI CỘNG SINH

2-1 tỷ năm trước

Hầu hết các sinh vật đời đầu là những tế bào đơn giản như vi khuẩn hiện đại, nhưng một trong số chúng trở nên phức tạp hơn rất nhiều. Những sinh vật nhân thực này đã phát triển rất nhiều đồ nghề chuyên dụng trong tế bào của chúng. Chúng cũng tìm được một nguồn năng lượng mới: ti thể – là cái vật thể trông như xúc xích kia ấy. Ti thể từng là vi khuẩn sống tự do, nhưng sau đó được hấp thu trong một quá trình gọi là nội cộng sinh. Một sự kiện tương tự cũng diễn ra đối với lục lạp. Có thể nói mọi động vật và thực vật bạn đã từng thấy qua ngày nay đều là sinh vật nhân thực.

SINH SẢN HỮU TÍNH

1.2 tỷ năm trước?

Những ghi nhận trên các mẫu hóa thạch có niên đại từ 1.8 tỷ đến 800 triệu năm trước có bề ngoài trông có vẻ chán ngắt – đến nỗi thời kỳ này được gọi là Tỷ năm Tẻ nhạt (Boring Billion). Nhưng nếu nhìn kỹ hơn vào bên trong sẽ thấy có rất nhiều thứ đã xảy ra. Một trong số đó là sinh sản hữu tính. Vẫn chưa có lời giải thích rõ ràng tại sao, hoặc khi nào, một số sinh vật bắt đầu giao phối, trao đổi thông tin di truyền cho nhau thay vì chỉ đơn giản phân chia làm hai như trước. Nhưng nó chắc hẳn đã diễn ra cách đây khoảng 1.2 tỷ năm: ghi nhận từ những hóa thạch của tảo đỏ ở thời điểm đó cho thấy chúng rõ ràng đã hình thành những tế bào giới tính chuyên biệt, chẳng hạn như bào tử.

SỰ SỐNG ĐA BÀO

1 tỷ năm trước?

Lần đầu tiên trong lịch sử, sự sống không chỉ được tạo thành từ các tế bào đơn lẻ. Giờ đây các tế bào đang hợp lại để tạo thành các sinh vật lớn hơn với những trang bị mới mẻ như miệng, chi và các cơ quan thụ cảm. Thật khó để nói điều này xảy ra vào khi nào: ghi nhận từ những hóa thạch của các sinh vật có kích cỡ lớn hơn một đơn vị có niên đại lên đến 2.1 tỷ năm, nhưng chúng chỉ đơn giản là các tập đoàn vi khuẩn, còn gọi là khuẩn lạc. Các nhóm sinh vật khác nhau có thể đã tiến hóa trở thành đa bào một cách độc lập, và thực vật đã thành công trong tiến hóa đa bào trước so với động vật.

QUẢ TUYẾT CẦU

850-635 triệu năm trước

Trong giai đoạn khoảng 200 triệu năm này, Trái Đất đã hai lần hóa thành một quả cầu tuyết. Băng có thể đã bao phủ khắp mọi nơi, từ địa cực cho đến xích đạo. Trong đó, giai đoạn Tuyết Cầu thứ hai có thể đã xúc tiến quá trình tiến hóa, làm xuất hiện các loài động vật phức tạp đầu tiên. Những sinh vật phức tạp đời đầu, những thứ có hình dạng ống sắp xếp theo kiểu lá lược kỳ lạ được gọi là Ediacaran biota, đã xuất hiện ngay sau thời kỳ này.

BÙNG NỔ KỶ CAMBRI

535 triệu năm trước

Ngay sau khi động vật bắt đầu tiến hóa, lịch sử tiến hóa trải qua hai nhịp tăng trưởng trọng đại. Trong vòng vài chục triệu năm, sự kiện Bùng nổ kỷ Cambri đã làm phát sinh dường như hầu hết các nhóm động vật hiện đại. Một phần của vụ bùng nổ không thể chối cãi này có thể có thể đã lắng xuống tạo nên những mẫu hóa thạch chất lượng hơn, bởi những loài động vật khi này đã có lớp vỏ cứng. Sau đó vào 489 triệu năm trước, mỗi nhóm động vật đã có thêm những bước nhảy tiến hóa nhờ vào Đại sự kiện Đa dạng sinh học kỷ Ordovic.

THỰC VẬT XÂM CHIẾM ĐẤT LIỀN

465 triệu năm trước

Mặc dù một số động vật đã mạo hiểm tiến lên đất liền trước thực vật, cách đây khoảng 500 triệu năm, nhưng chúng chỉ ghé thăm một thời gian ngắn – có lẽ để đẻ trứng ở một nơi không có kẻ săn mồi. Nhưng thực vật mới là kẻ đầu tiên chính thức xâm chiếm đất liền làm nơi cư ngụ. Ban đầu những loài thực vật đời đầu có mặt trên đất liền chỉ có họ hàng của tảo lục, nhưng sau đó chúng đã nhanh chóng đa dạng hóa các chủng loài.

CUỘC ĐẠI TUYỆT CHỦNG ĐẦU TIÊN

460-430 triệu năm trước

Kỷ Ordovic là thời điểm sự sống phát triển hưng thịnh. Nhưng đến cuối kỷ, nhiệt độ thế giới giảm đi đáng kể và những tầng băng bắt đầu trải rộng ra từ các cực. Kỷ băng hà diễn ra sau đó được gọi là Andean-Saharan, do những bằng chứng địa chất của nó được tìm thấy từ dãy núi Andes và sa mạc Sahara. Tiết trời lạnh giá cực độ của kỷ băng hà dẫn đến cuộc đại tuyệt chủng đầu tiên, xảy ra vào giai đoạn chuyển giao Cambrian-Ordovician. Đây được đánh giá là cuộc đại tuyệt chủng lớn thứ hai trong lịch sử Trái Đất nếu đánh giá theo tỉ lệ số loài bị tiêu diệt: 85% các loài sinh vật biển bị xóa sổ; do hầu hết sự sống khi này vẫn còn bị bó hẹp lại ở biển. Động vật không xương sống chiếm phần đông trong số đó, và điều này giúp cá trở thành loài phổ biến hơn sau giai đoạn này.

ĐỘNG VẬT TRƯỜN LÊN ĐẤT LIỀN

400-375 triệu năm trước

Với những nền tảng vững chắc mà thực vật đã thiết lập trên đất liền, động vật đã tiếp bước chúng trườn lên khỏi nước. Côn trùng nằm trong số những sinh vật tiên phong, đã tiến vào xâm chiếm đất liền vào khoảng 400 triệu năm trước. Như một quy luật của chuỗi thức ăn, những loài động vật to lớn, có xương sống như Tiktaalik – một con cá trông hơi giống một con kỳ nhông – đã theo dấu côn trùng, tìm đường tiến lên đất liền. Những loài cá vây thùy như Tiktaalik dần dà tiến hóa bộ vây của chúng thành bốn chi và làm phát sinh các loài lưỡng cư, bò sát và động vật có vú sau này. Trườn khỏi nước tiến lên đất liền có thể là một điều tốt cho chúng, bởi ngay sau đó Sự kiện tuyệt chủng cuối kỷ Devon đã xóa sổ nhiều loài động vật biển, bao gồm một số loài cá bọc thép đáng sợ, ví dụ như Placodermi.

BÌNH MINH CỦA LOÀI BÒ SÁT

320 triệu năm trước

Vào thời điểm những con bò sát đầu tiên xuất hiện, Trái Đất đang phải hứng chịu một thời kỳ giá lạnh dài kéo dài gọi là Kỷ băng hà cuối Đại Cổ sinh. Loài bò sát khi ấy tiến hóa lên từ những loài lưỡng cư trông như sa giông ngày nay. Nhưng không giống như tổ tiên của chúng, làn da của chúng có lớp vảy cứng rắn, và trứng của chúng cũng được bao bọc bởi một lớp vỏ cứng, nhờ đó chúng không cần đến môi trường nước để đẻ trứng nữa. Những lợi thế này giúp chúng nhanh chóng trở thành loài động vật thống trị trên cạn. Nổi bật nhất trong số đó là Dimetrodon, một sinh vật nửa-bò-sát-nửa-thú dài tới 4.5m. Và đừng nhầm lẫn nhé, sinh vật này không phải khủng long đâu!

SIÊU LỤC ĐỊA PANGAEA

300 triệu năm trước

Tính đến thời điểm hiện tại, đây là lần cuối cùng tất cả các lục địa của Trái Đất hợp lại với nhau để tạo thành một siêu lục địa khổng lồ. Siêu lục địa Pangaea được bao quanh bởi một đại dương trải dài khắp thế giới gọi là Panthalassa. Pangaea tồn tại như thế cho đến 175 triệu năm trước, khi nó bắt đầu quá trình chia tách ra kéo dài hàng chục triệu năm. Những tàn dư vỡ nát của nó trở thành các lục địa mà ta biết ngày nay.

ĐẠI TUYỆT CHỦNG KỶ PERMI

252 triệu năm trước

Vào thời điểm các loài bò sát đang phát triển hưng thịnh, sự sống trên Trái đất đã phải đối mặt với thách thức lớn nhất từ trước đến nay. Đại tuyệt chủng kỷ Permi là sự kiện tuyệt chủng hàng loạt khủng khiếp nhất trong lịch sử Trái Đất. Nó đã tiêu diệt hoàn toàn 96% số loài sinh vật biển và số lượng tương tự như thế đối với các loài sống trên cạn. Chúng ta không biết chắc điều gì đã gây ra thảm họa này. Khả năng cao rất có thể là do những đợt phun trào núi lửa khổng lồ, thứ đã tạo nên những Bẫy đá Siberia (Siberian Traps) hiện vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay. Sự kiện này chính là cột mốc đánh dấu cho sự bắt đầu của thời đại khủng long.

ĐỘNG VẬT CÓ VÚ ĐẦU TIÊN

220 triệu năm trước

Cùng lúc các loài khủng long đang trở nên ngày càng phổ biến và đa dạng, các loài động vật có vú đầu tiên cũng bắt đầu tiến hóa. Tổ tiên của chúng là một loài bò sát được gọi là Cynodont – có khuôn mặt trông giống như loài chó và có thể đã phát triển bộ lông hoặc các bộ ria. Những động vật có vú đời đầu như Morganucodon có kích thước nhỏ, trông giống như chuột chù, và có lẽ chỉ hoạt động về đêm. Điều này có thể đã thúc đẩy chúng tiến hóa thành máu nóng: khả năng điều hòa thân nhiệt, giúp duy trì nhiệt độ cơ thể của chúng ở một giới hạn nhất định, ngay cả khi nhiệt độ môi trường xung quanh chênh lệch lớn với nhiệt độ cơ thể của nó.

ĐẠI TUYỆT CHỦNG KỶ TRIAS

201 triệu năm trước

Các loài khủng long lúc này đang ở thời kỳ phát triển hưng thịnh trên đất liền, còn loài bò sát khổng lồ Ichthyosaur trở thành chúa tể dưới biển cả, thì một thảm họa khác xảy ra. Chúng ta không chắc nguyên nhân gây ra Sự kiện tuyệt chủng kỷ Trias là gì, nhưng nó đã quét sạch khoảng 80% giống loài khi đó. Như một hệ quả, loài khủng long như được tháo gỡ xiềng xích, trở thành loài động vật thống trị trên cạn, và thậm chí đạt đến kích cỡ khổng lồ. Trong đó chủng loài to lớn nhất là Dreadnoughtus schrani, được biết đến với cân nặng khoảng 59 tấn.

NHỮNG ĐÔI CÁNH ĐẦU TIÊN

160 triệu năm trước

Loài chim hiện đại về cơ bản tiến hóa lên từ khủng long lông vũ Velociraptor với mỏ thay vì mõm và đôi cánh thay vì cánh tay. Loài chim đời đầu nổi tiếng nhất là Archaeopteryx, sống vào khoảng 150 triệu năm trước. Nhưng trong những năm gần đây, những hóa thạch cổ hơn đôi chút, chẳng hạn như Xiaotingia và Aurornis, đã được tìm thấy ở Trung Quốc.

CUỘC CÁCH MẠNG THỰC VẬT

130 triệu năm trước

Nghe có thể hơi lạ lẫm, nhưng những đóa hoa là một tạo tác gần đây. Các loài thực vật đã phát triển trên cạn trong 465 triệu năm, nhưng chúng không hề có hoa trong hơn hai phần ba thời gian đó. Thực vật có hoa chỉ xuất hiện vào giữa thời đại khủng long. Những loài cây thân cỏ quen thuộc còn xuất hiện gần đây hơn nữa. Những hóa thạch cổ nhất của loài cây thân cỏ chỉ có niên đại khoảng 70 triệu năm tuổi, mặc dù cây thân cỏ có thể đã tiến hóa sớm hơn một chút so với thời điểm đó.

SỰ SỤP ĐỔ CỦA TRIỀU ĐẠI KHỦNG LONG

65 triệu năm trước

Một sự kiện gây chấn động địa cầu theo đúng nghĩa đen đã gây nên cuộc đại tuyệt chủng thứ năm này. Khoảng 65 triệu năm trước, một thiên thạch khổng lồ từ ngoài vũ trụ đập vào khu vực thuộc Mexico hiện nay. Vụ nổ gây ra sự tàn phá rất lớn, nhưng những ảnh hưởng dài hạn nó gây ra sau đó còn tồi tệ hơn. Các đám mây bụi được giải phóng vào tầng khí quyển phía trên và chặn ánh sáng mặt trời, khiến Trái Đất chìm trong bóng tối và lạnh lẽo, và đẩy mọi loài vật đi đến sự kiện tuyệt chủng hàng loạt thứ năm. Mặc dù loài khủng long là nạn nhân nổi tiếng nhất, nhưng các loài thằn lằn và loài bò sát biển khổng lồ cũng đã phải chịu chung cảnh xóa sổ.

LOÀI LINH TRƯỞNG ĐẦU TIÊN

60-55 triệu năm trước

Gần như ngay lập tức sau khi những con khủng long bị xóa sổ, động vật có vú đã tiến hóa khả năng nuôi dưỡng đứa trẻ ngay bên trong tử cung của chúng bằng cách sử dụng nhau thai – một cơ chế giống hệt như những gì loài người hiện đại đang sử dụng. Chẳng mấy chốc, một số loài động-vật-có-vú-nhau-thai (Placentalia) này đã tiến hóa thành những loài linh trưởng đầu tiên. Những loài vật này cuối cùng sẽ làm phát sinh khỉ, vượn và con người. Tuy nhiên những sinh vật đời đầu này rất bé nhỏ. Bộ xương linh trưởng cổ nhất được biết đến là loài Archicebus achilles, sinh sống trong những khu rừng nhiệt đới nóng ẩm của châu Á, có trọng lượng không quá 30 gram.

QUANG HỢP C4

32-25 triệu năm trước

Các loài thực vật đã sử dụng quá trình quang hợp để khai thác ánh sáng mặt trời tổng hợp nên đường trong hàng trăm triệu năm. Nhưng gần đây, một số loài thực vật đã tìm ra cách tốt hơn để làm điều đó. Quang hợp C4 hiệu quả hơn nhiều so với quá trình quang hợp thông thường, cho phép thực vật C4 đối phó với các điều kiện khắc nghiệt hơn hẳn. Ngày nay, các nhà khoa học đang cố gắng chế tạo giống gạo sử dụng quang hợp C4 để giúp nuôi sống dân số đang ngày càng gia tăng.

HỌ NGƯỜI ĐẦU TIÊN

13-7 triệu năm trước

Những con vượn đầu tiên xuất hiện ở châu Phi vào khoảng 25 triệu năm trước. Sau đó tại một số thời điểm, chúng phân hóa thành tổ tiên của loài người hiện đại và tổ tiên của loài vượn hiện đại. Thật khó để nói chính xác họ người đầu tiên xuất hiện khi nào, nhưng nhờ di truyền học hiện đại và một loạt các khám phá trong khảo cổ học, chúng ta biết được họ người có niên đại lâu đời nhất là Sahelanthropus tchadensis, sinh sống vào khoảng 7 triệu năm trước.

HOMO SAPIENS

200 000 năm trước

Chủng loài chúng ta, Homo sapiens, là một chủng loài vô cùng trẻ tuổi. Chúng ta chỉ mới tồn tại trong 200 000 năm gần đây. Nhưng trong khoảng thời gian ngắn ngủi đó, chúng ta đã để lại dấu chân của mình khắp mọi nơi, từ cái nôi châu Phi của chúng ta cho đến mọi lục địa khác trên thế giới, và thậm chí cả không gian vũ trụ bên ngoài. Các hoạt động của chúng ta rồi sẽ đẩy thế giới vào cuộc đại tuyệt chủng thứ sáu và đẩy mạnh sự kiện biến đổi khí hậu đến một tốc độ nhanh nhất từng được ghi nhận trong lịch sử Trái Đất. Dẫu vậy, chúng ta dù sao cũng là loài duy nhất nuôi hy vọng nắm rõ ngọn ngành chiều dài lịch sử của tất cả những gì đã và đang diễn ra trên Trái Đất.

Nguồn: BBC Earth
Dịch: Cheshire.
----------
[Các bài viết liên quan]
153
7521 lượt xem
153
26
26 bình luận