Con người đang gặp khó khăn với quá trình tiến hóa của muôn loài

Charles Darwin cho rằng sự tiến hóa như một quá trình gia tăng, âm thầm và kiên nhẫn, giống như sự di chuyển của các mảng lục địa. Ông viết trong Về nguồn gốc của các loài, cuốn sách nổi tiếng năm 1859 của mình về chọn lọc tự nhiên rằng: “Chúng ta không thấy những thay đổi chậm chạp này diễn ra cho đến khi thời gian đánh dấu sự trôi đi dài lâu của thời đại."

Nhưng đến những năm 1970, các nhà khoa học đã tìm ra bằng chứng cho thấy Darwin có thể sai, ít nhất là về khoảng thời gian. Bướm đêm Peppered sống trong các khu vực công nghiệp của Anh ngày càng tối hơn, một cách tốt để hòa nhập vào các tòa nhà bị muội đen và tránh sự săn mồi từ trên không.

Chim sẻ nhà — du nhập vào Bắc Mỹ từ châu Âu — đã thay đổi kích thước và màu sắc theo khí hậu ở ngôi nhà mới của chúng. Các loại cỏ lông mọc xung quanh giá treo điện đã phát triển khả năng chống chịu với kẽm (kim loại thường được sử dụng làm lớp phủ cho giá treo và có thể gây độc cho cây trồng).

Vào cuối những năm 1990, nhà sinh vật học Andrew Hendry đã nhận thấy những thay đổi nhanh chóng tương tự về kiểu hình khi nghiên cứu cá hồi. Kiểu hình đề cập đến đặc điểm thực sự tồn tại ở động vật, ngay cả khi nó không được phản ánh bởi sự thay đổi trong mã di truyền cơ bản của nó. "Có thể nó thực sự xảy ra mọi lúc, và mọi người chỉ là chưa chú ý tới", Hendry, hiện là giáo sư tại Đại học McGill ở Montreal, cho biết.

Cùng với một đồng nghiệp của mình, Michael Kinnison (hiện đang làm việc tại Đại học Maine), Hendry đã tập hợp một cơ sở dữ liệu về các ví dụ liên quan tới sự tiến hóa nhanh chóng và viết một bài báo năm 1999 khơi dậy sự quan tâm đến lĩnh vực này.

Giờ đây, Hendry và các đồng nghiệp đã cập nhật và mở rộng tập dữ liệu ban đầu với hơn 5.000 ví dụ bổ sung. Và các nhà khoa học đang sử dụng dữ liệu này để trả lời câu hỏi về việc thế giới tự nhiên đang thay đổi nhanh và chậm như thế nào, và bao nhiêu sự thay đổi là do bàn tay con người.

Trong một bài báo được xuất bản vào tháng 11/2021 sử dụng tập dữ liệu mới (được gọi là Proceed), Hendry và các đồng nghiệp đã khảo sát lại các câu hỏi chính mà công trình trước đã nêu ra. Ví dụ, họ xác nhận rằng trung bình trên khắp thế giới, các loài động vật dường như ngày càng nhỏ lại. Điều này trái ngược với một lý thuyết tiến hóa được gọi là quy luật Cope, vốn cho rằng các loài sẽ tăng kích thước theo thời gian.

“Tốt hơn là nên to lớn hơn. Bạn sẽ có nhiều bạn tình hơn, bạn có tỷ lệ sống sót cao hơn", Kiyoko Gotanda, đồng tác giả của bài báo, hiện đang làm việc tại Đại học Brock ở Ontario, cho biết. "Nhưng khi phân tích dữ liệu mới, có vẻ như có một sự suy giảm tổng thể về kích thước cơ thể do những thứ như biến đổi khí hậu và các loại ảnh hưởng khác của con người."

Săn bắt và thu hoạch là những động lực lớn nhất của xu hướng này. Nếu con người đánh bắt những con cá béo nhất trong đại dương mỗi lần giăng lưới, thì sẽ chỉ có những con nhỏ hơn sống sót để di truyền gen của chúng.

Nhưng biến đổi khí hậu cũng có thể đóng một vai trò nào đó, do một quy luật cơ bản của sinh học: Các sinh vật lớn hơn có tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích lớn hơn, và do đó dễ giữ nhiệt hơn. Nhưng Gotanda nói: “Lý thuyết là bạn không cần duy trì kích thước cơ thể lớn hơn khi nhiệt độ đang nóng lên, và vì vậy bạn có thể nhỏ hơn".

Điều này có vẻ như sẽ là một mối lo ngại nhỏ, nhưng nó cũng có thể gây ra những tác động nghiêm trọng. Lấy ví dụ về cá hồi: Cá nhỏ hơn có nghĩa là mang lại ít tiền hơn cho các cộng đồng sống dựa vào việc đánh bắt chúng. Nó cũng có nghĩa là ít thức ăn hơn cho những con sói và gấu hay ăn chúng.

Nó có nghĩa là chúng sẽ sản xuất ít trứng hơn theo tỷ lệ cơ thể tương ứng, điều đóng vai trò quan trọng trong việc bổ sung chất dinh dưỡng cho các dòng sông khi cá hồi quay trở lại đó để đẻ trứng.

Những thay đổi về đặc điểm cơ thể cũng có tác dụng tương tự. Một nghiên cứu năm 2021 tại Công viên Quốc gia Gorongosa của Mozambique cho thấy tỷ lệ voi cái sinh ra không có ngà đã tăng lên hơn 50%, do mức độ săn trộm ngày càng khắc nghiệt, ảnh hưởng đến sự sống sót của con khỏe mạnh nhất.

Những con voi không có ngà có nhiều khả năng di truyền gen của chúng cho thế hệ tiếp theo. Và tiếp theo đó, những con voi không có ngà sẽ không định hình hệ sinh thái theo cách giống như những người anh em của chúng. Chẳng hạn, chúng sẽ không xé toạc đất khi đào lấy củ. Và phân tích DNA trong phân của chúng cho thấy những con voi không có ngà ăn các loại thực vật khác với trước đây.

Để so sánh sự thay đổi giữa các loài theo thời gian, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các số liệu được gọi là darwin và haldane (đặt theo tên các nhà khoa học). Đây là những thước đo thống kê cung cấp một cách so sánh mới dựa trên các loại thông tin khác nhau trong cơ sở dữ liệu - từ chiều cao của những cây bạch dương mọc gần các cơ sở công nghiệp ở Nga cho đến việc axit hóa các hồ ở Thụy Điển đang ảnh hưởng đến tỷ lệ sống của ếch như thế nào.

Phân tích mới cho thấy tỷ lệ thay đổi kiểu hình ở những quần thể bị ảnh hưởng bởi hoạt động của con người cao hơn những quần thể không bị ảnh hưởng. Nhưng, các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi tìm thấy rất ít bằng chứng cho thấy biến đổi khí hậu là nguyên nhân của sự thay đổi kiểu hình.

Ô nhiễm dường như là một động lực lớn hơn nhiều, chịu trách nhiệm cho những thay đổi giống như những gì đã quan sát thấy ở các hồ nước Nga và hồ Thụy Điển.

Những tác động của biến đổi khí hậu cũng sẽ không được cảm nhận một cách đồng đều trên toàn thế giới. Ở Bắc Cực, điều đó có thể có nghĩa là gấu Bắc Cực sẽ phát triển các hành vi săn mồi mới mà không dựa vào những tảng băng.

“Nhiều trong số chúng đang phát triển rất nhanh để đáp ứng với những thay đổi này", Sanderson nói. “Nhưng những gì bạn không thấy, và những gì chúng tôi thực sự không thể định lượng [với công trình này] là việc tất cả những quần thể này không thích nghi và sắp tuyệt chủng.”

Cơ sở dữ liệu Proceed hiện đã có sẵn trực tuyến cho các học giả, với hy vọng sẽ tìm ra câu trả lời cho các câu hỏi mới về sự tiến hóa nhanh chóng. Hiện tại, nó đã khẳng định rằng hành động của con người đang làm thay đổi các loài động thực vật theo những cách mà chúng có thể không bao giờ phục hồi. Thế giới tự nhiên đã vĩnh viễn bị thay đổi bởi ô nhiễm, và mong muốn duy nhất của con người là săn bắt và thu hoạch từ lâu đã vượt qua mức độ no đủ của từng cá nhân.

Điều đó có vẻ khó khăn, nhưng bạn cũng có thể giải thích những kết quả này một cách lạc quan hơn một chút. Những sinh vật mà chúng ta biết sẽ thay đổi hoặc biến mất, và những loài mới sẽ tiến hóa để thay thế chúng. Cuộc sống sẽ trường tồn, ngay cả khi đó không phải là cuộc sống như chúng ta đã biết.

“Vì những nghiên cứu như thế này, tôi không sợ sự sống trên Trái đất dưới sự thay đổi khí hậu”, Thomas Cameron, giảng viên cấp cao về sinh thái động vật tại Đại học Essex, người không tham gia nghiên cứu cho biết. “Thế giới tự nhiên sẽ vẫn tồn tại, nhưng nó có thể không còn là thế giới cũ và một số loài sẽ tuyệt chủng. Nhưng những loài khác sẽ thay đổi và tiến hóa”.

Theo Cameron, những công trình này củng cố ý tưởng rằng quá trình tiến hóa luôn xảy ra - những thay đổi nhỏ cộng lại thành những thay đổi lớn trong thời gian dài dần trôi qua của thời đại. Bất chấp mọi thứ con người đã tạo ra, nghiên cứu này cho thấy một số loài động vật và thực vật sẽ có thể thích nghi đủ nhanh để vượt lên trên hành tinh đang ngày càng nóng bỏng này. Bởi chúng đã làm điều đó hàng triệu năm.

Đó là một suy nghĩ lạc quan, nhưng cũng là một quan điểm đáng sợ, bởi vì những loài khác (cói thể bao gồm cả con người) sẽ không thể sống sót. Đối với chúng, áp lực của ô nhiễm và biến đổi khí hậu sẽ lấn át khả năng ứng phó. Còn mức độ thay đổi mà loài người chúng ta có thể chấp nhận được cũng tùy thuộc vào chính chúng ta.

“Thế giới mà áp lực của con người tạo ra có thể trông rất khác so với thế giới mà loài người chúng ta đã thích nghi để sống", Cameron nói. “Quan điểm xã hội mong đợi việc mở mắt vào buổi sáng và nhìn thấy một dạng cảnh quan và đa dạng sinh học cụ thể. Nhưng đó không phải là cách tự nhiên vận hành. Bản chất của tự nhiên là sự thay đổi.”