Nội cộng sinh và ba vực của sự sống

Phép phân loại hiện đại chia sự sống thành ba vực. Thời điểm khởi đầu của các vực đó chỉ có thể được suy đoán. Vực Bacteria có lẽ là sự chia tách đầu tiên khỏi những hình thức sự sống khác (thỉnh thoảng được gọi là Neomura), nhưng sự phỏng đoán này còn gây tranh cãi. Ngay sau đó, khoảng 2 tỉ năm trước, Neomura phân chia thành Archarea và Eukaraya.

Những sinh vật nội cộng sinh có thể xuất hiện theo vài đường lối khác nhau

Các tế bào Eukarya lớn và phức tạp hơn các tế bào prokaryotic (Bacteria và Archaea), và nguồn gốc sự phức tạp đó hiện đang dần được khám phá. Ở khoảng trong thời kỳ này một tế bào vi khuẩn có liên quan tới Rickettsia ngày nay đã xâm nhập một tế bào prokaryotic lớn hơn. Có lẽ tế bào lớn đã không thành công khi tiêu hóa tế bào nhỏ (có lẽ vì quá trình phát triển khả năng tự vệ của con mồi).

Có lẽ tế bào nhỏ tìm cách ký sinh trên tế bào lớn. Dù thế nào chăng nữa, tế bào nhỏ đã sống sót bên trong tế bào lớn. Sử dụng oxy, nó đã có thể chuyển hóa các phế phẩm của tế bào lớn và thu được nhiều năng lượng. Một số năng lượng dư đó được chuyển trở lại cho vật chủ. Tế bào nhỏ tái tạo bên trong tế bào lớn, và nhanh chóng sau đó một mối quan hệ cộng sinh ổn định được thiết lập. Cùng với thời gian, tế bào chủ nhận được một số gene của tế bào nhỏ, và chúng trở nên phụ thuộc lẫn nhau: tế bào lớn không thể sống được nếu không có năng lượng do tế bào nhỏ tạo ra, và tế bào nhỏ cũng không thể tồn tại khi không có nguyên liệu thô do tế bào lớn cung cấp.

Sự cộng sinh phát triển giữa tế bào lớn và cộng đồng tế bào nhỏ bên trong nó phát triển cao tới mức chúng được coi là đã trở thành một sinh vật duy nhất, các tế bào nhỏ được xếp loại là cơ quan tế bào được gọi là mitochondria. Một sự kiện tương tự cũng diễn ra với sự quang hợp cyanobacteria chui vào trong các tế bào dị dưỡng và trở thành các lạp lục.

Có lẽ vì các thay đổi đó, một dòng tế bào có khả năng quang hợp đã tách ra khỏi các eukaryotes khác ở khoảng thời gian nào đó chừng 1 tỷ năm trước. Nếu con số chính xác, có lẽ đã có nhiều sự kiện tương tự diễn ra. Bên cạnh lý thuyết cộng sinh (endosymbiotic) có cơ sở khá vững chắc về nguồn gốc tế bào với mitochondria và các lạp lục (chloroplast), cũng có lý thuyết cho rằng các tế bào đã hình thành peroxisomes, spirochete hình thành nên cilia và flagella, và có lẽ một virus DNA đã tạo nên nhân tế bào, dù không một lý thuyết nào trong số đó được chấp nhận rộng rãi.

Đa bào

Archaeans, bacteria, và eukaryotes tiếp tục đa dạng hóa và trở nên tinh vi cũng như thích ứng tốt hơn với môi trường của chúng. Mỗi vực lại liên tiếp chia thành nhiều giống, dù chúng ta còn biết rất ít về lịch sử archaea và bacteria. Khoảng 1.1 tỷ năm trước, siêu lục địa Rodinia  bắt đầu hình thành; những sự di chuyển lục địa trước đó chưa được biết rõ.

Thực vật, động vật và các loài nấm đều đã phân chia, dù chúng vẫn tồn tại như những tế bào đơn độc. Một số chúng sinh sống thành các tập đoàn, và dần dần một số hành vi phân công lao động bắt đầu diễn ra; ví dụ, các tế bào ngoại biên có thể bắt đầu đảm nhận một số vai trò khác biệt so với các tế báo bên trong.

Dù sự phân chia giữa một tập đoàn với các tế bào chuyên biệt và một sinh vật đa bào không phải lúc nào cũng rõ ràng, khoảng 1 tỷ năm trước, các thực vật đa bào đầu tiên xuất hiện, có lẽ là tảo xanh. Có thể vào khoảng 900 triệu năm trước, đa bào thực sự đã xuất hiện ở động vật. Ban đầu có lẽ là một thứ gì đó tương tự với đa bào của hải miên ngày nay, theo đó tất cả các tế bào đều totipotent và một cơ quan bị mất có thể tự tái tạo. Khi sự phân chia lao động trở nên đầy đủ hơn trong mọi giống sinh vật đa bào, các tế bào bắt đầu chuyên biệt hóa hơn và phụ thuốc vào nhau hơn; các tế bào riêng biệt sẽ chết. Tới khoảng 750 triệu năm trước Rodinia bắt đầu tan vỡ.

Xâm chiếm mặt đất 

Như chúng ta đã thấy, sự tích tụ khí oxy trong khí quyển Trái Đất dẫn tới việc hình thành ozon, tạo một lớp ngăn chặn đa phần bức xạ tia cực tím của mặt trời. Vì thế, các sinh vật đơn bào đi lên mặt đất sẽ có cơ hội sống sót cao hơn, và các sinh vật chưa có nhân đã bắt đầu sinh sôi và trở nên thích ứng tốt hơn với môi trường sống bên ngoài đại dương.

Có lẽ các sinh vật chưa có nhân đã chinh phục mặt đất ngay từ 2,6 tỷ năm trước, thậm chí trước cả khi sinh vật nhân chuẩn xuất hiện. Trong một thời gian dài, lục địa vẫn là nơi không thể sinh sống đối với các sinh vật đa bào. Siêu lục địa Pannotia đã hình thành từ khoảng 600 triệu năm trước và đã vỡ thành nhiều mảnh 50 triệu năm sau đó. Cá, những động vật có xương sống sớm nhất, đã bắt đầu xuất hiện tại các đại dương từ khoảng 530 triệu năm trước. Một cuộc tuyệt chủng đã xảy ra thời kỳ cuối kỷ Cambri, kỷ này chấm dứt 488 triệu năm trước.

Nhiều triệu năm trước, thực vật (có lẽ giống với tảo) và nấm bắt đầu mọc trên bìa mặt nước, và sau đó tách hẳn khỏi nó. Những hóa thạch nấm và thực vật cổ nhất trên đất liền có niên đại từ 480 – 460 triệu năm trước, dù bằng chứng phân tử cho thấy nấm có thể đã xâm chiếm đất liền ngay từ 1 tỷ năm trước và thực vật là 700 triệu năm. Ban đầu chúng vẫn ở gần mặt nước, các sự kiện đột biến và biến thể khiến chúng ngày càng xâm chiếm sâu hơn vào môi trường mới.

Thời gian những động vật đầu tiên rời đại dương hiện vẫn chưa được biết chính xác: bằng chứng rõ rệt sớm nhất là những động vật trên đất liền khoảng 450 triệu năm trước, có lẽ chúng đã phát triển và trở nên thích nghi với môi trường nhờ vào nguồn thực phẩm phong phú từ các loài thực vật trên đất liền. Cũng có một số bằng chứng chưa được xác nhận cho rằng những động vật chân đốt có thể xuất hiện trên mặt đất ngay từ 530 triệu năm trước.

Khoảng 380 tới 375 triệu năm trước những động vật bốn chân đầu tiên xuất hiện từ loài cá. Mọi người cho rằng có lẽ các vây đã phát triển để trở thành chi cho phép những động vật bốn chân đầu tiên nhấc cao đầu khỏi mặt nước để hít thở không khí. Điều này giúp chúng sống được ở những vùng nước ít oxy hay đuổi theo những con mồi nhỏ vào trong vùng nước nông. Có thể sau này chúng đã tiến vào đất liền trong những khoảng thời gian ngắn.

Cuối cùng, một số loài trở nên thích ứng tốt đến mức chấp nhận cuộc sống trên mặt đất và toàn bộ thời gian trưởng thành chúng đều sống trên đất liền, dù chúng sinh sản trong nước và quay lại đó để đẻ trứng. Đây là nguồn gốc của các động vật lưỡng cư. Khoảng 365 triệu năm trước, một giai đoạn tuyệt chủng khác diễn ra, có lẽ là do sự lạnh đi toàn cầu. Thực vật tiến hóa thêm hạt, giúp chúng tiến sâu hơn rất nhiều vào đất liền, khoảng thời gian này (khoảng 360 triệu năm trước)

Khoảng 20 triệu năm sau (340 triệu năm trước), quá trình tiến hóa màng ối đã cho phép trứng được ấp trên đất liền, chắc chắn đó là một lợi thế tồn tại cho phôi của loài động vật bốn chân. Điều này dẫn tới sự phân nhánh động vật có màng ối ra khỏi động vật lưỡng cư. 30 triệu năm sau nữa (310 triệu năm trước) sự phân nhánh giữa Synapsida (gồm các loài động vật có vú) với Sauropsida (gồm các loài chim và những loài bò sát không bay hay không phải là động vật có vú) diễn ra. Tất nhiên, những nhóm sinh vật khác tiếp tục tiến hóa và phân nhánh thành cá, côn trùng, vi khuẩn và và các loài khác, nhưng chúng ta không có nhiều thông tin chi tiết như các loài trên.

300 triệu năm trước, siêu lục địa gần đây nhất hình thành, được gọi là Pangaea. Sự kiện tuyệt chủng lớn nhất cho tới nay diễn ra 250 triệu năm trước, ở khoảng thời gian phân tách giữa kỷ Permi và Trias; 95% các loài sinh vật trên Trái Đất biến mất. Nhưng sự sống vẫn tồn tại, và khoảng 230 triệu năm trước, các loài khủng long bắt đầu chia tách khỏi tổ tiên bò sát của chúng. Một cuộc tuyệt chủng ở thời gain giữa hai kỷ Trias và Jura 200 triệu năm trước nhưng không ảnh hưởng tới nhiều loài khủng long, chúng nhanh chóng chiếm vai trò thống trị trong số động vật có xương sống.

Dù một số loài có vú cũng bắt đầu phân chia tương tự trong thời gian này, các loài có vú thời đó có lẽ đều nhỏ như chuột chù ngày nay. 180 triệu năm trước, Pangea vỡ thành laurasia và Gondwana. Ranh giới giữa các loài khủng long bay và không bay là không rõ ràng nhưng Archaeopteryx, theo truyền thống thường được coi là một trong những con chim đầu tiên, sống vào khoảng 150 triệu năm trước.

Bằng chứng sớm nhất về thực vật hạt kín tiến hóa thành các loài có hoa là ở thời kỳ kỷ Creta, khoảng 20 triệu năm sau (132 triệu năm trước). Cuộc cạnh tranh với  những loài chim khiến nhiều loài thằn lằn bay tuyệt chủng, và những con khủng long có lẽ cũng đã ở thời kỳ suy thoái vì một số nguyên nhân khi, 65 triệu năm trước, một thiên thạch đường kính 10 kilomet dường như đã đâm vào Trái Đất ngay ngoài khơi bán đảo Yucatan, tung một lượng lớn vật chất và hơi nước lên không, che khuất ánh sáng Mặt Trời, ngăn cản quang hợp. Đa số các loài động vật lớn, gồm cả những loài khủng long không bay, bị tuyệt chủng, đánh dấu sự chấm dứt thời kỳ kỷ Creta và đại Trung Sinh.

Sau đó, ở thời kỳ thế Paleocen, các loài động vật có vú nhanh chóng phân chia, trở nên lớn hơn và chiếm vai trò thống trị trong số các động vật có xương sống. Có lẽ vài triệu năm sau (khoảng 63 triệu năm trước), vị tổ tiên chung cuối cùng của toàn bộ động vật linh trưởng đã có mặt. Tới cuối thời kỳ thế Eocen, 34 triệu năm trước, các loài động vật có vú trên mắt đất đã quay trở về biển để trở thành các loài động vật như Basilosaurus sau này sẽ trở thành các loài cá heo và cáo voi.

Loài người 

Một loài khỉ họ người Châu Phi đã có mặt khoảng sáu triệu năm trước đây là loài vật cuối cùng có con cháu gồm cả loài người hiện đại và loài tinh tinh, họ hàng gần nhất của con người. Chỉ hai nhánh trong cây dòng họ của nó là có hậu duệ tồn tại tới ngày nay. Ngay sau khi phân nhánh, vì các lý do hiện còn chưa được xác định, các giống khỉ họ người trong một nhánh đã phát triển khả năng đứng thẳng. Kích thước não tăng nhanh chóng, và hai triệu năm trước đây, những động vật đầu tiên được xếp loại Con người đã xuất hiện.

Tất nhiên, giới hạn giữa các loài khác nhau hay thậm chí giữa các loại khá rộng bởi vì các sinh vật tiếp tục thay đổi theo từng thế hệ. Cùng khoảng thời gian này, nhánh kia chia thành các tổ tiên của tinh tinh thông thường và tổ tiên của bonobo khi quá trình phát triển tiếp tục diễn ra đồng thời ở mọi dạng sự sống.

Khả năng kiểm soát lửa dường như đã bắt đầu có ở Homo erectus (hay Homo ergaster), có lẽ ít nhất từ 790.000 năm trước nhưng có thể sớm từ 1.5 triệu năm trước. Rất khó để xác định nguồn gốc của ngôn ngữ; chúng ta không biết liệu Homo erectus có thể nói hay khả năng này chỉ xuất hiện từ Homo sapiens.

Khi kích thước não tăng lên, trẻ em được sinh ra sớm hơn, trước khi đầu chúng trở  nên quá to để đi lọt xương chậu. Vì thế, chúng có quãng thời gian sống phụ thuộc dài hơn, mềm yếu hơn, và có khả năng học tập tốt hơn. Các kỹ năng xã hội trở nên phức tạp hơn, ngôn ngữ phát triển, và các công cụ được chế tạo tinh vi hơn. Điều này khiến sự hợp tác trở nên chặt chẽ cũng như lại kéo theo sự phát triển thêm của não.

Về mặt giải phẫu con người hiện đại – Homo sapiens – được cho là đã có nguồn gốc xuất hiện từ khoảng 200.000 năm hay sớm hơn tại Châu Phi; những hóa thạch cổ nhất có niên đại từ khoảng 160.000 năm trước. Con người đầu tiên thể hiện bằng chứng về khả năng tinh thần là người Neanderthal (thường được xếp loại là một giống riêng biệt và không có hậu duệ còn tồn tại ngày nay); họ biết chôn người chết, thường chôn theo cả thực phẩm hay công cụ.

Tuy nhiên, bằng chứng về những đức tin phức tạp hơn, như những bức tranh tường Cro-Magnon giai đoạn sớm (có lẽ có ý nghĩa ma thuật hay tôn giáo) chỉ xuất hiện khoảng 32.000 năm trước. Cro-Magnons cũng để lại những bức tượng đá nhỏ như Vệ nữ Willendorf, có lẽ cũng thể hiện đức tin tôn giáo. Tới 11.000 năm trước, Homo sapiens đã mở rộng phạm vi sinh sống tới mũi phía nam Nam Mỹ, lục địa có người ở cuối cùng. Kỹ năng sử dụng công cụ và ngôn ngữ tiếp tục được cải thiện; những quan hệ giữa các cá nhân trong cộng động trở nên phức tạp hơn.

Văn minh 

Trong hơn chín mươi phần trăm thời gian lịch sử của mình, Homo sapiens sống thành những nhóm nhỏ kiểu du mục săn bắn – hái lượm. Khi trí thông minh tăng thêm và ngôn ngữ trở nên phức tạp hơn, khả năng nhớ và truyền đạt thông tin dẫn tới một hình thức tái truyền tải thông tin mới: meme. Các ý tưởng có thể được trao đổi nhanh chóng và truyền lại cho những thế hệ sau.

Di tích thành phố Mohenjo-daro của nền văn minh Châu thổ sông Indus, một trong những nền văn minh cổ

Quá trình phát triển văn hóa đạt bước tiến nhảy vọt so với quá trình phát triển sinh học, và lịch sử thực sự bắt đầu. Thời điểm nào đó trong khoảng 8.500 tới 7.000 trước Công nguyên, con người ở vùng Đồng bằng lưỡi liểm màu mỡ tại Lưỡng Hà bắt đầu tiến hành trồng cấy và chăn nuôi có hệ thống: sự khởi đầu của nông nghiệp. Cách thức trồng cấy mới nhanh chóng lan rộng ra các vùng lân cận, và nó cũng được phát triển độc lập tại những vùng khác trên thế giới.

Không còn kiểu sống du mục, con người bắt đầu thiết lập những khu định cư lâu dài. Sự phụ thuộc an ninh lẫn nhau cũng như tăng cao năng suất thu hoạch cho phép mở rộng dân số. Nông nghiệp có một ảnh hưởng quan trọng; con người bắt đầu tác động đến môi trường, ở mức chưa từng có trước đây. Thặng dư lương thực cho phép tầng lớp cai trị và thầy cúng xuất hiện, tiếp đó là sự phân công lao động. Điều này dẫn tới sự xuất hiện nền văn minh đầu tiên trên Trái Đất tại Sumer vùng Trung Đông, khoảng 4.000 tới 3.000 trước Công nguyên. Các nền văn minh khác nhanh chóng xuất hiện tại Ai Cập cổ và Châu thổ sông Indus.

Bắt đầu từ khoảng năm 3.000 trước Công nguyên, Hindu giáo, một trong những tôn giáo cổ nhất Trái Đất còn tồn tại đến ngày nay, bắt đầu hình thành. Các tôn giáo khác cũng nhanh chóng xuất hiện. Sự phát minh ra chữ viết cho phép các xã hội phức tạp hơn xuất hiện: những thư khố và các thư viện trở thành nơi lưu giữ những hiểu biết của nhân loại cũng như tăng cường sự chuyển giao văn hóa và thông tin.

Con người không còn dùng toàn bộ thời gian để kiếm sống – tính tò mò và giáo dục khiến mọi người nhanh chóng có được sự hiểu biết và khôn ngoan. Nhiều môn học, gồm cả khoa học, xuất hiện. Các nền văn minh mới mở rộng, trao đổi thương mại với nhau và lao vào các cuộc chiến tranh giành lãnh thổ và các nguồn tài nguyên: các đế chế bắt đầu hình thành. Tới khoảng năm 500 trước Công nguyên, các đế chế đã xuất hiện tại Trung Đông, Ấn Độ, Trung Quốc và Hy Lạp, hầu như đều dựa trên cùng một cơ sở tương tự; khi một đế chế phát triển tới cực điểm, nó sẽ giảm sút và tàn lụi sau này.

Những năm 1300, thời kỳ Phục hưng bắt đầu xuất hiện tại Italia với những phát triển về tôn giáo, nghệ thuật và khoa học. Bắt đầu từ khoảng năm 1.500, nền văn minh châu Âu bắt đầu trải qua những thay đổi dẫn tới các cuộc cách mạng khoa học và công nghiệp: lục địa này bắt đầu chiếm lĩnh vị trí thống trị đối với các xã hội loài người trên khắp hành tinh.

Từ năm 1924 đến 1918 và 1939 tới 1945, các quốc gia trên khắp Trái Đất lao vào các cuộc chiến tranh thế giới.  Hội quốc liên, tổ chức được thành lập sau Chiến tranh thế giới thứ nhất là bước đầu tiên tiến tới việc hình thành một chính phủ thế giới; sau Chiến tranh thế giới thứ hai tổ chức này được thay thế bởi Liên hiệp quốc. Năm 1992, nhiều nước Châu Âu đã cùng gia nhập hình thành nên Liên minh Châu Âu.

Khi vận tải và thông tin phát triển, các nền kinh tế và các công việc chính trị của các quốc gia trên thế giới ngày càng trở nên phụ thuộc lẫn nhau. Sự toàn cầu hóa này thường gây ra bất hòa, dù sự hợp tác lẫn nhau cũng được tăng cường mạnh mẽ hơn.

Các sự kiện gần đây

Sự thay đổi tiếp tục diễn ra với tốc độ ngày càng nhanh từ giữa thập niên 1950 tới hiện nay. Chúng ta ngày càng nhận thức được tác động của con người gây ra với môi trường thiên nhiên, cũng như sự cần thiết phải có những hành động hạn chế hay tiêu diệt những nguy cơ đó; và hiện nay ngày càng có nhiều ý kiến lo ngại về sự tuyệt chủng hàng loạt và sự ấm lên toàn cầu.Những người bi quan cho rằng hiện đã là quá muộn để đảo ngược thảm họa sinh thái học này trong khi những người lạc quan cho rằng những tiến bộ khoa học kỹ thuật với tốc độ ngày càng nhanh chóng sẽ giúp chúng ta có được các giải pháp cho vấn đề đó.

Sau bốn tỷ rưỡi năm, một trong những hình thức sự sống trên Trái Đất đã vượt ra ngoài sinh quyển. Lần đầu tiên trong lịch sử, Trái Đất được quan sát từ vũ trụ

Trong số những khám phá khoa học gần đây nhất, bản đồ gene (genetic engineering) có thể là khám phá quan trọng nhất. Hiện nay con người đã có thể trực tiếp sửa đổi vật liệu gene của các loài vật khác, một quá trình từng là lĩnh vực riêng biệt của tự nhiên. Hơn nữa: khoa học đã giải thích được mã gene của chính Con người (Homo sapiens).

Con người cũng đã đặt những bước chân đầu tiên bên ngoài Trái Đất. Năm 1957, Liên bang xô viết phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên lên quỹ đạo và không lâu sau đó, Yuri Gagarin trở thành người đầu tiên đi vào vũ trụ. Năm cơ quan vũ trụ, đại diện cho hơn mười lăm nước, đã cùng hợp tác để xây dựng Trạm vũ trụ quốc tế.

Bắt đầu năm 2000, trên trạm vũ trụ luôn có sự hiện diện của con người. Hiện nay ta chỉ có thể hình dung một cách đại cương những phát triển trong tương lai, nhưng những tiến bộ tiềm năng trong toán học, vật lý học, sinh học, điện tử và toàn bộ các môn học khác một ngày kia có thể cho phép chúng ta hiện diện thường xuyên trên vũ trụ hay thậm chí chiếm làm thuộc địa những thế giới xa xôi.

Theo www.wikipedia.org

Nguồn: Thuvienvatly.com