BM: Tiến hoá dị thường _ Tương lai kỳ quái của sự sống trên Trái Đất

Hồi đầu thập niên 1980, tác giả Dougal Dixon ra mắt cuốn sách khá điên rồ có tựa đề "After Man: A Zoology of the Future" (Tương lai thế giới muôn loài sau khi loài người tuyệt chủng), theo đó tưởng tượng về cuộc sống tự nhiên sau hàng triệu năm nữa.

Dixon tiên đoán rằng loài chuột chù sẽ nhảy dù bằng đuôi, xuất hiện khỉ biết bay (còn gọi là "flunkeys"), rắn siêu dài uốn khúc rồi bất thình lình phóng ra không trung đớp lấy chú chim đang bay, những con vật chao lượn trong đêm tối, dùng bộ gai dài trước ngực ghim chặt con mồi, bọn chim và dơi có cái đầu như bông hoa nở để dẫn dụ lũ côn trùng chuyên giúp thụ phấn đậu ngay lên cái miệng đói của chúng.

Vài thập kỷ sau đó, Dixon nói rằng cuốn sách ông viết không phải để đoán mò tương lai, mà là một cuộc khám phá tất cả những khả năng biến đổi của thế giới tự nhiên.

"Những cuốn sách thịnh hành về sự tiến hóa, cho dù không phải là cố tình thì có vẻ đều cho rằng tiến hóa là chuyện chỉ xảy ra trong quá khứ," ông nói. "Nhưng sự thật không phải vậy. Tiến hóa vẫn đang diễn ra và sẽ tiếp tục mãi, kể cả sau khi loài người tuyệt chủng."

Sự thay đổi của vạn vật trên Trái Đất trong tương lai

Tuy những điều Dixon viết ra đều là hư cấu, nhưng hầu hết các nhà sinh vật học đều đồng ý rằng sau hàng triệu năm nữa Trái Đất sẽ thay da đổi thịt thành một chốn hoàn toàn khác.

"Có lẽ Trái Đất trông sẽ như một hành tinh xa lạ," Athena Aktipis, nhà sinh vật học chuyên ngành tiến hóa Đại học Bang Arizona, nói.

Những loài tiến hoá sẽ đều trở nên xa lạ, không giống với những gì chúng ta đang biết thời nay - giống như thế giới ngày nay vốn do các loài động vật có vú chiếm ưu thế, có lẽ là thứ không tưởng nếu nhìn từ kỷ nguyên khủng long.

Vậy tương lai sự sống muôn loài sẽ ra sao? Chẳng hạn như những loài mới nào sẽ phát triển sau 100 triệu năm nữa, dựa trên những gì ta đã biết về sự sống trên Trái Đất và nguyên tắc tiến hoá?

Hãy bắt đầu tìm hiểu bằng việc quay ngược về hàng triệu năm trước, tới kỷ nguyên sơ khai của sự sống trên Trái Đất.

Trong giai đoạn bùng nổ kỷ Cambri, khoảng 540 triệu năm trước, Trái Đất có vô vàn những loài vật "kỳ dị" hoặc trông "như tranh biếm hoạ", theo nhà sinh vật học chuyên ngành tiến hóa Jonathan Losos từ Đại học Washington ở St Louis.

"Vùng trầm tích (nổi tiếng chứa nhiều hóa thạch) Burgess Shale [ở Canada] trước kia là nơi sinh sống của nhiều loài vật kỳ lạ," Jonathan viết trong cuốn sách "Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution" (Định mệnh không tưởng: Số phận, Cơ hội và Tương lai của Tiến hoá).

Có một loài tên là Hallucigenia, với thân hình thuôn dài hình ống phủ đầy những hàng gai xương sống to tướng và những cặp chân hình que có móng vuốt, trông "na ná những con vật trong phim Futurama" (loạt phim khoa học viễn tưởng của Mỹ).

Chim có đầu hình bông hoa: cách tiến hóa mới để dẫn dụ côn trùng tới sập bẫy?

Trong tương lai, không phải là sẽ không thể có những loài vật tiến hóa thành dạng thức kỳ dị và bất thường như trên.

"Gần như bất cứ hình dạng gì bạn tưởng tượng ra được đều đã từng xuất hiện trong quá trình tiến hoá của một số loài nhất định nào đó ở đâu đó," Losos nhận định. "Chỉ cần có đủ thời gian thì rốt cuộc cả điều không thể cũng sẽ xảy ra."

Theo Losos, trong thế giới sinh học có vô vàn khả năng, và rất có thể là chúng ta chưa thấy được tất cả.

"Tôi là một trong những người không tin rằng sự sống trên Trái Đất đã khám phá ra hết mọi cách thức để sinh tồn trên một hành tinh như Trái Đất mà ta có thể tưởng tượng ra, thậm chí là còn chưa tìm ra được hầu hết các cách thức sinh tồn đó," ông viết.

Dẫu thế, vẫn khó để dự đoán rồi đây chúng ta sẽ tiến hoá theo cách thức nào.

Cuốn sách Losos của phân tích các luận điểm ủng hộ và phản đối các dự đoán về tiến hoá trong tương lai: câu hỏi đặt ra là liệu lịch sử có lặp lại hay không nếu chúng ta có thể "quay ngược trở lại từ đầu bộ phim về sự sống".

Các bằng chứng vẫn gây tranh cãi, và đơn giản là chúng ta không biết liệu quá trình tiến hoá dễ dự đoán và lặp lại đến mức độ nào trong một khoảng thời gian dài.

Thêm vào đó là yếu tố ngẫu nhiên - ví dụ như một đợt phun trào mãnh liệt của núi lửa hay một thiên thạch đâm trúng Trái Đất, khiến việc đưa ra các dự đoán chắc chắn gần như trở thành bất khả thi.

Sức ảnh hưởng của con người

Tuy vậy, chúng ta có thể dự đoán sát hơn trên cơ sở hiểu biết kiến thức.

Đầu tiên, chúng ta phải xem xét đến mức độ ảnh hưởng của một lực tiến hoá lớn, vốn làm biến đổi sự sống trên khắp hành tinh, đó chính là Homo sapiens - loài người thông minh.

Nếu con người sống qua hàng triệu năm nữa, chúng ta sẽ để lại ảnh hưởng rõ rệt lên tương lai của tiến hoá, và chọn lọc tự nhiên sẽ hình thành đa dạng các loài mới để thích nghi với môi trường bị xáo trộn, và rất có thể là môi trường bị ô nhiễm, mà con người đã tạo ra.

"Chúng ta rất có thể sẽ chứng kiến mỏ chim có hình dáng thích hợp cho việc dùng để moi thức ăn trong hộp thiếc ra, hay chuột cống tiến hoá có bộ lông quang dầu bóng để chống thấm với nước thải độc hại," Peter Ward, nhà nghiên cứu sinh vật học cận sinh tại Đại học Washington ở Seattle, viết trong cuốn sách của mình, cuốn "Future Evolution" (Tương lai của tiến hoá) được xuất bản hồi 2001.

Động vật trong tương lai có thể phải thích nghi với một thế giới ô nhiễm hơn

Ward tiên đoán rằng tương lai tạo cơ hội cho những kiểu sinh vật mới, có sức sống mãnh liệt, dễ thích nghi, không ngại chung sống với người và có khả năng sinh sôi nảy nở trong không gian sống của con người, ví dụ như mèo nhà, chuột cống, gấu mèo, sói đồng cỏ, quạ, bồ câu, chim sáo, chim sẻ, ruồi, bọ chét, ve chó và những loài ký sinh trùng trong đường ruột người.

Con người khiến Trái Đất nóng và khô hơn, nên việc thiếu nước ngọt có thể sẽ thúc đẩy một số dạng thức thích nghi mới.

"Tôi hình dung ra những con thú sẽ phải tiến hóa thành dạng thức kỳ quặc để hấp thụ độ ẩm từ không khí," Patricia Brennan, nhà sinh học tiến hóa tại Đại học Mount Holyoke ở Massachusetts, nói.

"Những động vật lớn hơn có thể tiến hóa những thứ như phát triển cánh rộng hơn hoặc có cánh phụ mà chúng có thể mở ra vào sáng sớm để cố gắng hấp thu thêm độ ẩm. Những cái diềm quanh cổ của một số loài thằn lằn có khả năng sẽ tiến hóa to hơn nhiều lần để hấp thu được nhiều nước hơn."

Brennan cũng dự đoán là trong môi trường nóng lên, những loài thú và chim không có lông sẽ chiếm ưu thế. "Các loài thú có vú sẽ rụng bớt lông và tích nước trong các túi da. Ở một hành tinh nóng dần lên, các động vật hằng nhiệt [những loài tự sinh nhiệt] sẽ gặp khó khăn, nên các loài chim sống ở vùng khí hậu ấm nóng có thể sẽ rụng bớt lông vũ quanh thân để tránh sốc nhiệt, và thú có vú có khi sẽ trở nên trụi lông."

Loài người trong tương lai có thể sẽ là bên trực tiếp quyết định sự sống - trên thực tế thì điều này đang xảy ra rồi.

Theo bài viết của nhà nghiên cứu Lauren Holt cho chuyên mục Deep Civilisation của BBC Future hồi đầu năm 2019, hành trình tiến hóa của sự sống trên Trái Đất sau này có thể sẽ là một quỹ đạo "hậu tự nhiên". Trong viễn cảnh này, kỹ thuật gene, công nghệ sinh học và ảnh hưởng của nền văn hoá sẽ điều hướng tiến hoá theo nhiều con đường khác nhau, từ muỗi mang ổ gene tiến hóa đến thiết bị bay drone làm công việc thụ phấn. Quá trình tiến hoá của sự sống sẽ gắn liền với những nhu cầu và khát vọng của loài người.

Một ngày nào đó sừng hươu sẽ có công dụng mới chăng?

Tuy nhiên, vẫn có những dự đoán khác cho tiến hoá trong tương lai: ví dụ, con cháu của chúng ta có ý thức hơn sẽ tái tạo lại môi trường hoang dã và thuận theo tự nhiên để quá trình tiến hoá tự sinh tự diệt, hoặc loài người sẽ bị tuyệt chủng (như viễn cảnh trong cuốn After Man).K

Khởi động lại đồng hồ tiến hoá?

Cụ thể, tình trạng tuyệt chủng có thể dẫn đến đổi mới sâu sắc trong tiến hoá. Về bản chất, một cuộc tuyệt chủng hàng loạt sẽ khởi động lại đồng hồ tiến hoá, Ward nhận định. Ông cũng cho biết, sau mỗi lần tuyệt chủng hàng loạt, hệ động thực vật trên Trái Đất thay đổi hoàn toàn.

Sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi, khoảng 252 triệu năm trước, đã xoá sổ hơn 95% sinh vật biển và 70% sinh vật trên cạn, bao gồm các loài bò sát sừng tấm và bò sát khổng lồ nhìn giống thú có vú vốn từng thống lĩnh Trái Đất.

Nó đã chừa lại không gian sống cho khủng long tiến hoá và thống lĩnh trên cạn, một kết quả có vẻ ít khả năng và ngoài dự đoán giống như việc thú có vú lên ngôi thay thế khủng long sau sự kiện tuyệt chủng Phấn Trắng - Cổ Cận (sự kiện tuyệt chủng Cretaceous-Tertiary).

"Những gì đã xảy ra không chỉ là một sự đổi ngôi, mà có thể gọi là một sự thay thế triệt để," Ward viết. "Các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt không chỉ làm thay đổi số lượng loài trên Trái Đất mà còn hơn thế. Chúng làm thay đổi diện mạo Trái Đất."

Sau khi xảy ra một sự kiện tuyệt chủng, theo một số nhà khoa học, có khả năng là các dạng thức sống mới với những đặc tính mới sẽ tiến hoá theo một cách rất khác, đến mức chúng ta khó mà tưởng tượng chúng sẽ ra sao.

Ví dụ, trong một tỷ năm đầu tiên của sự sống trên Trái Đất, sự tồn tại của sinh vật hiếu khí (sống bằng cách hít thở khí oxi) là không tưởng bởi vì lúc đó có rất ít oxi trong khí quyển và tế bào sống chưa tiến hoá để sử dụng oxi tạo năng lượng.

Thảm họa Oxi hoá xảy ra khoảng 2,4 tỷ năm trước, khi xuất hiện vi khuẩn quang hợp, đã thay đổi hoàn toàn điều này, khơi mào cho cuộc đại tuyệt chủng hàng loạt đầu tiên trên Trái Đất.

"Loài vi sinh này cung cấp khí oxy cho cả bầu khí quyển và tạo ra một sự đổi thay lớn lao,"Leonora Bittelston, nhà sinh vật học chuyên ngành tiến hóa tại Học viện Công nghệ Massachusetts, cho biết. "Có rất nhiều những đổi mới khó dự đoán trước khi chúng xảy ra, nhưng khi đã xảy ra thực sự làm biến đổi Trái Đất."

Chỉ cần có đủ thời gian, những sự kết hợp kỳ lạ chưa từng có không phải là điều không thể

Vậy nếu con người tuyệt chủng, thế giới muôn loài sẽ trở nên kỳ thú và tinh vi đến cỡ nào sau 100 triệu năm nữa?

Có thể cây cối sẽ biết đi hoặc sẽ tiêu diệt con mồi sau khi đã giết chết nó bằng hơi độc hoặc phi tiêu độc chăng?

Có thể hay không một thế giới đại dương sẽ thay đổi, với nhện sống dưới nước giăng lưới bắt cá mòi, còn cá thì tập bay để săn côn trùng và chim chóc?

Có thể hay không các sinh vật dưới đáy biển sẽ chiếu hình ảnh lấp lánh phản chiếu để lừa kẻ săn mồi, để dẫn dụ con mồi hay thu hút bạn tình?

Có lẽ cá voi sát thủ và cá nheo rồi sẽ như tổ tiên chúng ngày xa xưa, từ cá tiến hóa thành loài bò sát sống được trên cạn, mọc chân chạy trên mặt đất để săn mồi trên cạn hiệu quả hơn?

Liệu các loài sinh vật có định cư ở những nơi ở hoang vu như trước đây không: ví dụ như nấm độc khổng lồ nhẹ trôi bồng bềnh giữa trời như một con sứa trong không khí, quấn lấy và nuốt chửng mọi vật cản trên đường?

Hay côn trùng và nhện xây tổ bằng tơ trên mây và ăn những loài quang hợp sống trên đó?

Và nếu cây cối hoặc vi sinh vật tiến hoá trở nên giống như một tấm pin mặt trời để hướng theo và tập trung ánh sáng mặt trời, thì liệu ốc đảo xanh của sự sống có thể sinh sôi trên các tảng băng buốt giá hay không?

Chẳng có loài vật tưởng tượng nào là có vẻ bất khả dĩ cả, Aktipis nói. Rất nhiều trong số đó là dựa trên những sinh vật có sẵn trong tự nhiên: có những loài nhện vượt biển và bay lượn trong những đám mây có vi khuẩn sinh sống, cá lồng đèn dưới đáy đại dương đung đưa cái đèn tròn phát sáng sinh học trước mặt nó để thu hút con mồi.

Một số quần thể cá voi sát thủ và cá nheo có thể đi lại săn bắt trên bờ, và vài ốc đảo nhỏ tồn tại độc lập phát triển tươi tốt trên băng tuyết khi ở đó có đọng lại chất cryoconite, một thứ bụi đen do carbon vô định hình, đá và vi sinh vật tạo thành trên các lớp băng tan.

Jo Wolfe, nhà sinh vật học chuyên ngành tiến hóa tại Đại học Harvard, ghi nhận rằng một số loài cây có khả năng 'đi bộ' rất chậm đến gần nguồn nước, và bà nghĩ là việc cây cối tiến hoá để săn mồi bằng khí độc hay thậm chí là cành cây xù xì đầy gai nhọn là rất có thể. Trong tự nhiên có cây ăn thịt như là nắp ấm bẫy ruồi đấy thôi.

Jo cũng chỉ ra sự hiện diện của các loài nhện ăn cá, và cho rằng vi sinh vật sống trên mây có thể tiến hoá từ sự sinh sôi nảy nở tự nhân lên của vi khuẩn Prochlorococcus sống ở tầng bề mặt trên cùng của đại dương.

Những loài sống trên cây có thể sẽ phải tập thích nghi với lối sống trên không trong tương lai xa

Trong tự nhiên, thường thì tất cả những gì cần có để dẫn đến những đột biến bất thường là những điều kiện môi trường cực kỳ khắc nghiệt.

Trái Đất hiện có đầy những nơi như vậy và sau này cũng thế.

Ví dụ, cùng xem xét cách mà cá lồng đèn đực đã đối phó với nạn khan hiếm bạn tình dưới đáy đại dương. Khi nó gặp một con cái, nó dung hợp luôn vào cơ thể bạn tình (cá đực thường nhỏ hơn).

"Xác suất gặp tiếp một con cái nữa là cực kỳ thấp nên cá lồng đèn đực không thể chờ nữa và chui luôn vào người cá cái thành một bộ phận cung cấp tinh trùng," Kristin Hook, nhà sinh thái học hành vi ở Đại học Maryland tại College Park, nói.

"Vì thế (sau này chúng ta có thể thấy) càng nhiều loài có hành vi, tập tính tương tự, và dần dà tôi mường tượng ra rằng quá trình chọn lọc sẽ có thiên hướng ưu tiên những loài vật có thể tự thụ tinh trong hoàn cảnh gần như không thể tìm bạn tình."

Dựa trên những hiểu biết về thế giới tự nhiên, chúng ta không nên mặc định ngộ nhận rằng những loài sinh vật của tương lai vẫn sẽ giới hạn môi trường sống của chúng như tổ tiên của chúng, những loài đang tồn tại vào thời điểm hiện tại.

Lynn Caporale, nhà sinh hoá và cũng là một tác giả, cho biết một số loài cá "bay" có thể săn côn trùng (và thậm chí săn cả chim), một số cá khác có thể di chuyển trên cạn, thậm chí biết leo cây. Đến cả mực cũng thỉnh thoảng bay lượn lên trên mặt biển, bắn tia nước làm lực đẩy và cặp vây vẫy không khác gì cánh.

Khả năng thay đổi môi trường sống dẫn đến nhiều dự đoán giàu tính tưởng tượng.

Hãy thử nghĩ tới chuyện một con cóc có khí quản phình to lên ra bên ngoài thành một túi khí lớn để quyến rũ bạn tình.

Trong sách, Ward dự đoán một cách tinh nghịch rằng con cóc đó sẽ tiến hoá thành "zeppelinoid", một loài vật lơ lửng mới chiếm lĩnh tầng hạ lưu của khí quyển. Con cóc này có thể tiến hoá theo hướng tổng hợp khí hydro từ nước và trữ khí trong cổ họng, khiến nó nhẹ bẫng và cuối cùng bay lên trời.

Khi đó chân của nó không còn cần thiết để di chuyển nữa, có thể biến thành xúc tu treo toòng teng dùng để kiếm ăn. Con cóc sẽ trở nên to lớn để tránh bị ăn thịt, có khi còn to hơn cả cá voi xanh.

Những zeppelinoid khổng lồ sẽ lơ lửng trong không khí như con sứa, thả xúc tu xuống để bắt mồi như hươu nai hoặc gặm ngọn cây. Chúng nó sẽ trôi đầy trời và phủ bóng cả mặt đất - mở ra thời kỳ của cóc bay.

Những con zeppelinoid như trong "chuyện cổ tích" vậy, theo Ward, "nhưng cũng có một chút xíu thực tế".

Đã từng có loài biết bay đầu tiên và loài biết bơi đầu tiên, chúng ta cũng biết rằng có nhiều loài nữa nhánh chóng tiến hoá từ những loài đầu tiên đó, vì những đặc tính mới cho phép chúng chiếm cứ một môi trường sống mà trước đấy chúng chưa từng được tiếp cận.

Cóc có thể trôi lơ lửng trong không khí, trở thành 'zeppelinoids' không?

Với những gì chúng ta biết về tiến hoá và những bộ gene di truyền còn chưa hoàn thiện, và về việc nhiều khả năng mọi thứ sẽ phụ thuộc vào những sự kiện ngẫu nhiên, không ai đoán chắc được tương lai thế giới sẽ ra sao.

Chọn ra loài thắng cuộc trong quá trình tiến hoá của tương lai cũng mơ hồ giống như chọn ra kẻ thắng cuộc trên sàn chứng khoán, hay dự báo thời tiết vậy, Ward viết.

Chúng ta có cơ sở kiến thức để dự đoán có định hướng, tuy nhiên phần lớn chúng ta không thể chắc chắn là mình tính toán đúng. "Chỉ có thể đoán mò màu sắc, tập tính và hình dáng của những loài vật mới mà thôi."

Losos đồng tình với quan điểm trên. "Cuối cùng thì," ông nói, "có quá nhiều khả năng và chúng đều không chắc chắn khiến việc cố gắng tìm hiểu sự sống trong tương lai trở nên không cần thiết - có vô số ngã rẽ tự do. Sự sống tự nhiên có vô vàn hướng đi."

Nhưng nếu xuất phát từ gợi ý là những thứ kỳ dị của cuộc sống thời nay, chúng ta không nên loại bỏ khả năng trong tương lai tiến hoá có thể ngoặt theo những hướng cực kỳ đáng kinh ngạc. Và nên nhớ rằng vẫn còn vô vàn những kỳ quan của tạo hoá và đa dạng sinh học mà chúng ta còn chưa khám phá ra.