Ánh sáng Mặt Trời đã giúp con người tiến hoá, liệu ánh sáng từ màn hình điện thoại có thể không?

Khoảng 6 triệu năm về trước, điều gì đã khiến tổ tiên của chúng ta đứng thẳng dậy và đi bằng 2 chân? Đó từng là một câu hỏi làm đau đầu các nhà cổ sinh vật học, những nhà nghiên cứu tiến hóa và bất cứ ai tò mò về sự vận động của sự sống trên Trái Đất. 

150 năm kể khi thuyết tiến hóa của Charles Darwin được chấp nhận rộng rãi, đã có nhiều giả thuyết được đưa ra. 

Một số nhà khoa học cho rằng, tổ tiên của chúng ta đã đứng thẳng dậy bằng 2 chân để có được tầm nhìn xa hơn, giúp họ cảnh giác với kẻ thù và kiếm ăn hiệu quả hơn. Một số nhà nhân chủng học nghĩ rằng quá trình phát triển kỹ năng sử dụng công cụ ở bàn tay mới là thứ quyết định Homo Sapiens phải đứng dậy để giải phóng sự tự do cho hai chi trước. 

Các nhà vật lý học thì cho rằng việc đứng thẳng dậy sẽ giúp chúng ta chạy nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn và do đó có cơ hội sinh tồn cao hơn. Thế nhưng, tất cả họ đã bỏ qua mất một điều, một nguyên nhân có lẽ đơn giản hơn nhiều so với những động lực tiến hóa phức tạp ấy: 

Ánh sáng.

Xa hơn cột mốc 6 triệu năm trước rất nhiều, tổ tiên xa xôi của chúng ta từng là những loài vượn sống trên những tán cây. Nhưng rồi họ đã chuyển dần xuống mặt đất, để sống trên những vùng đồng cỏ và xavan trống trải. Lúc này, tổ tiên chúng ta đã tiến hóa để đứng thẳng dậy, đơn giản chỉ để cho đỡ nắng.

Đúng vậy, đứng thẳng sẽ giúp tiết diện tiếp xúc với ánh nắng Mặt Trời giảm xuống. Tổ tiên của chúng ta sẽ đỡ mất nước và đỡ mệt mỏi hơn. Đó cũng là lý do tại sao lông trên toàn bộ cơ thể chúng ta bắt đầu tiêu biến, chỉ riêng tóc là mọc bù xù ra, để tạo một lớp cách nhiệt và che nắng tự nhiên trên cơ thể.

Ánh sáng - hóa ra - là một yếu tố điều khiển quá trình tiến hóa của loài người mạnh mẽ hơn bạn tưởng.

Loài người: Một sinh vật của ánh sáng

Tóc, lông cơ thể và dáng đứng không phải là những đặc điểm duy nhất của con người được điều khiển bởi ánh sáng. Chúng ta nhớ rằng, khi những tổ tiên đầu tiên của mình rời khỏi Châu Phi, tất cả họ đều từng là người da màu.

Homo sapiens thời kỳ đầu có một làn da sậm với sắc tố mạnh để bảo vệ khỏi ánh sáng Mặt Trời, tác nhân có thể vỡ folate ( vitamin B9), đẩy nhanh quá trình lão hóa và làm hỏng DNA. 

Tuy nhiên, khi con người dần đi tới định cư ở các vùng ôn đới, nơi có ánh nắng yếu hơn, họ đã liên tục tiến hóa để có làn da sáng màu hơn, để hấp thụ đủ tia UV nhằm sản xuất vitamin D, một loại vitamin quan trọng.

Ánh sáng Mặt Trời cũng góp phần vào sự tiến hóa ở mắt người. Con người khi sống ở vĩ độ cao hơn sẽ có ít sắc tố bảo vệ hơn trong mống mắt. Họ cũng có hốc mắt và cả nhãn cầu lớn hơn, để có thể là để tiếp nhận nhiều ánh sáng hơn.

Các nghiên cứu cho thấy quá trình này mới chỉ xảy ra trong khoảng 40.000 năm trở lại đây. Và nó để lại một số hậu quả, bởi ít sắc tố ở cả da và mắt đồng nghĩa với việc các cơ quan này ít được bảo vệ hơn khỏi ánh sáng Mặt Trời. 

Kết quả là tỷ lệ ung thư da và ung thư mắt ngày nay của chúng ta cao hơn tổ tiên Homo Sapiens rất nhiều.

Bên cạnh ngoại hình, Mặt Trời cũng định hình hành vi của chúng ta như một sinh vật của ánh sáng. Chu kỳ thức-ngủ và các hormone trong cơ thể cũng như não bộ của chúng ta hoạt động theo một nhịp sinh học quyết định bởi Mặt Trời.

Ngày nay, con người và cả các họ hàng gần của chúng bao gồm tinh tinh, khỉ đột và đười ươi đều hoạt động vào ban ngày và ngủ vào ban đêm. Lối sống này có thể đã tồn tại từ xa xưa trong lịch sử tiến hóa của chúng ta, trước cả loài vượn lớn, cho đến buổi bình minh của loài linh trưởng.

Thế nhưng, nếu bạn quay ngược thời gian về 66 triệu năm trước, các loài động vật có vú tổ tiên của tất cả linh trưởng đã đều từng sống về đêm. Nghĩa là chúng thức đêm và lẩn trốn vào ban ngày, bởi sự có mặt của những loài săn mồi khổng lồ trên hành tinh: khủng long.

Khủng long và các loài bò sát khổng lồ ban đầu đã hạn chế kích thước của các loài động vật có vú. Chúng chỉ phát triển cơ thể nhỏ bé như loài chuột, có thị giác, thính giác và khứu giác nhạy bén để có thể kiếm ăn vào ban đêm.

Tuy nhiên, vụ va chạm thiên thạch vào 66 triệu năm trước đã xóa sổ khủng long và các loài bò sát khổng lồ, mở đường cho động vật có vú phát triển. Kể từ đó, mô hình hoạt động ban ngày mới dần dần xuất hiện.

Như vậy, nếu chúng ta thừa hưởng mô hình hoạt động ngày-đêm trực tiếp từ những loài linh trưởng đầu tiên, thì nhịp điệu này cũng chính sẽ là một phần quan trọng trong lịch sử tiến hóa của loài người, dưới những vũ điệu ngày-đêm của ánh sáng.

Không còn gì phải chối cãi, trong hàng triệu năm, ánh sáng đã điều khiển sự tiến hóa của loài người. Nhưng loài người, khi tiến hóa đến một mức độ nào đó, cũng đã điều khiển lại được ánh sáng. Bắt đầu từ việc làm chủ lửa.

Khoảng 1 triệu năm về trước, những người Homo etctus đã trở thành những sinh vật đầu tiên trên Trái Đất biết rằng họ có thể thắp sáng màn đêm bằng một thứ "vật chất" cháy sáng thu lượm được từ các vụ cháy rừng và sét đánh tự nhiên.

Lửa từ đó đã được tổ tiên của chúng ta sử dụng không chỉ để thắp sáng, mà còn để nấu nướng và xua đuổi thú dữ.

Các hóa thạch lưỡi dao làm từ đá lửa sớm nhất được tìm thấy có niên đại 300.000 năm cho thấy con người thời điểm đó đã có thể chủ động tạo ra lửa. Và cho đến 125.000 năm trước, đá lửa đã trở thành công cụ phổ biến, mà mọi Homo Sapiens sinh ra trưởng thành đều có thể sử dụng.

Lửa trong hình hài của những ngọn đuốc, nến, đèn dầu và đèn khò đã thắp sáng hành tinh của chúng ta một cách khiên tốn trong ngần đó thời gian, cho tới năm 1879, sau khi một nhà phát minh người Mỹ tên là Thomas Edison tạo ra và thương mại hóa những bóng đèn điện.

Lần đầu tiên, ánh sáng có thể được con người tạo ra một cách hiệu quả, ổn định và đúng nghĩa là ánh sáng. Một bóng đèn sợi đốt của Edison có thể sáng bằng 160 chiếc đèn dầu hỏa cộng lại. Và bóng đèn LED ngày nay có thể sáng gấp 10 lần như thế.

Trong vòng 145 năm, đèn điện đã thực sự xua tan màn đêm trên Trái Đất. Nó cho phép con người có thể hoạt động 24/7, thắp sáng các nhà máy, nông trường và thành phố.

Một nghiên cứu ước tính nhờ ánh sáng từ đèn điện, năng suất lao động của con người đã tăng thêm 20-30% so với thời kỳ tiền công nghiệp hóa.

Tỷ lệ bệnh nhân sống sót khi phẫu thuật ban đêm đã tăng 25% và tỵ lệ hoàn thành chương trình giáo dục tiểu học đã tăng 15% kể từ khi có đèn điện. Ngược lại, số lượng tai nạn giao thông xảy ra vào ban đêm đã giảm 30%.

Không thể phủ nhận đèn điện là một trong những phát minh quan trọng nhất của nền văn minh nhân loại. Thế nhưng, việc thắp sáng màn đêm không phải lúc nào cũng tốt.

Hiện nay, có hơn 80% dân số thế giới đang phải sống dưới bầu trời bị ô nhiễm ánh sáng. Con số này là 99% ở các siêu đô thị ở Châu Âu và Bắc Mỹ, theo một nghiên cứu trên tạp chí Science Advances nằm 2016.

Quay trở lại năm 1800, chỉ có 2% dân số loài người sống trong các đô thị. Một thế kỷ sau đó, con số đã tăng lên 15% và lên 50% khi bước sang thế kỷ tiếp theo. Mặc dù các thành phố chỉ chiếm 2-3% diện tích bề mặt đất liền, nhưng nó đang chứa hơn một nửa nhân loại tương đương với 4 tỷ người bên trong đó.

Câu hỏi đặt ra là: Liệu ánh sáng nhân tạo có thể trở thành một động lực thúc đẩy quá trình tiến hóa của chúng ta hay không?

Vào một tối mùa hè, ở bãi biển Juno ở quận Palm Beach, thuộc tiểu bang Florida, Hoa Kỳ, cảnh sát địa phương đã ra lệnh "tắt đèn" với tất cả các hộ kinh doanh, người dân và người sở hữu các bất động sản xung quanh bãi biển.

Hoặc là họ sẽ phải che chắn chóa đèn của mình, hoặc là họ sẽ phải chuyển hướng ánh sáng để ánh điện tại nhà mình không thể được nhìn thấy từ bãi biển. 

Quy định hạn chế ánh sáng này, được thực hiện liên tục từ ngày 1 tháng 3 đến ngày 31 tháng 10 hàng năm, nhằm để giữ an toàn cho những con rùa đang làm tổ.

Trong khoảng thời gian này, bãi biển Juno sẽ chào đón hơn 37.000 con rùa cái. Trung bình, mỗi con rùa cái sẽ đẻ từ 100-120 trứng. Tổng cộng sẽ có hơn 4 triệu con rùa non được sinh ra tại Juno trong mùa rùa đẻ trứng.

Bốn triệu con rùa non sau khi nở, theo bản năng của chúng sẽ tự nhiên bò về phía biển, nơi vốn được thắp sáng bằng ánh trăng. 

Nhưng nếu người dân thắp điện, lũ rùa sẽ bò ngược lại, về phía đường quốc lộ hoặc những khu resrort bên bờ biển. Chúng, hoặc sẽ bị xe cán qua, hoặc sẽ chết đuối trong những hồ bơi chứa đầy clo ở gần đó.

Chọn lọc tự nhiên lúc bấy giờ mới vào việc.

Nếu những con rùa bị ánh sáng của đèn điện thu hút dễ tử vong hơn, theo thuyết tiến hóa, chúng sẽ dần phải phát triển để có thị giác bớt nhạy cảm với ánh sáng. Hoặc chúng phải bắt đầu có khả năng phân biệt đâu là ánh sáng tự nhiên đến từ Mặt Trăng còn đâu là ánh sáng nhân tạo đến từ đèn điện.

Những con rùa ở bãi biển Juno có khả năng ấy không? Câu trả lời là: Không, hay chính xác là chưa!

Đó là bởi loài rùa đầu búa đẻ trứng ở Juno có vòng đời lên tới 80 năm. Phải cho tới năm 25-30 tuổi một con rùa cái mới đủ trưởng thành để đẻ trứng. Cứ cho rằng đàn rùa đầu tiên ở bãi biển Juno đã nhìn thấy chiếc bóng đèn đầu tiên của Edison vào năm 1879, thì cho tới thời điểm này, mới chỉ có từ 5-7 thế hệ của rùa đầu to ra đời ở Juno.

Đó là khoảng thời gian chưa đủ để quan sát thấy các biến đổi trong biểu hiện kiểu gen của rùa. Bởi ở cấp độ sinh học, việc thích nghi với môi trường sống mới và tiến hóa đòi hỏi một loài phải trải qua ít nhất vài trăm thế hệ.

Đối với loài rùa, tiến hóa đã làm việc, nhưng chưa đáng kể.

Để có thể quan sát các quá trình tiến hóa xảy bên dưới ánh đèn đô thị, chúng ta phải nhìn sang một loài vật có vòng đời ngắn hơn: bướm đêm.

Một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Royal Society Biology Letters hồi tháng 3 cho biết Yponomeuta cagnagella, một loài bướm đêm sống ở các thành phố ở Pháp và Thụy Sĩ, nơi được mệnh danh là "kinh đô ánh sáng" đã phát triển các kiểu hình mới từ sự biến đổi trong gen của chúng.

Nói cách khác, bướm đêm ở đô thị đã tiến hóa so với những người anh em ở nông thôn của chúng.

Giống với loài rùa, trong suốt hàng triệu năm, bướm đêm cũng đã dựa vào ánh sáng Mặt Trăng để tìm kiếm bạn tình và giao phối. Chúng dùng góc chiếu từ Mặt Trăng vào ban đêm, như một tham chiếu duy nhất để định hướng đường bay trong quá trình tìm kiếm bạn tình vào mùa sinh sản.

Nhưng kể từ khi loài người phát minh ra đèn điện, bướm đêm đột nhiên phải đối mặt với hàng triệu "mặt trăng" nhân tạo bên trong các thành phố. Hậu quả là chúng bị mất hoàn toàn phương hướng, chỉ lao vào rồi bị mắc kẹt bên dưới vùng sáng của những bóng đèn điện. Hàng tỷ con bướm sau đó đã chết và rơi xuống đất mà không bao giờ tìm thấy được bạn tình.

Loài bướm Yponomeuta cagnagella sống ở Pháp và Thụy Sĩ cuối cùng đã rút được kinh nghiệm. Chúng đã tiến hóa một cơ chế giúp giảm 30% độ nhạy cảm với ánh sáng đô thị, đồng thời có sải cánh ngắn và hẹp hơn.

Nhìn chung, kích thước tổng thể của bướm đêm Yponomeuta cagnagella sống ở thành phố nhỏ hơn giúp chúng giảm khả năng chúng bị phát hiện bởi kẻ thù, đồng thời đáp ứng với đường bay ngắn, đôi khi chỉ là từ cột điện này sang cột điện khác.

Còn độ nhạy sáng kém hơn mà bướm mẹ di truyền cho bướm con sẽ bảo vệ chúng khỏi hành vi điên cuồng lao vào các bóng đèn cao áp khi thoát kén và vào mùa giao phối.

Ngoài bướm đêm, nhiều loài động vật cũng đã được ghi nhận là đang tiến hóa dưới ánh đèn đô thị, bao gồm: Đom đóm đang phát sáng ngắn hơn và chói hơn để cạnh tranh được với ánh đèn đường.

Chim cắt đang phát triển từ một loài săn mồi ban ngày thành những sinh vật săn mồi ban đêm khi chúng sống bên trong thành phố, nơi ánh điện có thể chiếu sáng nhiều con mồi hoạt động vào ban đêm, và mất cảnh giác với những loài vốn chỉ săn mồi buổi sáng.

Chuột sống trong các thành phố đang phát triển các tế bào hình nón trong võng mạc mạnh hơn khi phải đối mặt với các đô thị không bao giờ ngủ. Các nhà khoa học đã ghi nhận việc thay đổi kiểu gen trong những quần thể chuột sống chỉ cách nhau vài dãy phố, trong các điều kiện môi trường và ánh sáng khác nhau.

Giống với các loài động vật khác, loài người ngày nay đang tự tìm thấy chính mình bên trong một hốc tiến hóa rất khác biệt so với tổ tiên 200.000 năm về trước. 

Homo Sapiens đã từng là một loài sống trên đồng cỏ và rừng rậm, kiếm ăn bằng săn bắt, hái lượm và chỉ có thể xây được những ngôi nhà đơn sơ bằng gỗ và cỏ, nơi họ có một ngọn đuốc nhỏ để thắp sáng.

200.000 năm sau, chúng ta ngày nay đang sống bên trong những khối bê tông xếp chồng lên nhau theo góc 90 độ, đặt đồ ăn nhanh bằng một ngọn đèn nhỏ hình chữ nhật phát sáng trong lòng bàn tay và khiến cho toàn bộ không gian sống của mình ngập tràn ánh sáng ban ngày chỉ bằng những chiếc đèn bé bằng hạt gạo.

Khi vũ điệu của ánh sáng thay đổi, giống với các loài động vật khác chịu ảnh hưởng của chọn lọc tự nhiên và tiến hóa, con người cũng sẽ thay đổi. Vậy quá trình biến đổi của chúng ta sẽ xảy ra như thế nào? Mời bạn đọc đón xem trong kỳ tiếp theo:

Ánh sáng Mặt Trời đã giúp con người tiến hoá, liệu ánh sáng từ màn hình điện thoại có thể không? (Kỳ 2).