Vào thời kì giữa của hành tinh, do sự suy yếu của nồng độ oxy trong không khí, quá trình tiến hóa của các loài đã bị ngừng trong 2 tỉ năm.
Điều này đã làm dấy lên câu hỏi về nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất. Một nghiên cứu mới gần đây giải thích vì sao oxy lại duy trì ở mức thấp trong một thời gian dài như vậy?
Lượng oxy thấp làm các dạng sống không thể phát triển được trên Trái Đất (Ảnh: PA).
Chúng ta đã biết cách đây 2.4 tỉ năm, “sự kiện oxy hóa lớn” (thảm họa oxy) đã mang sự sống đến Trái Đất. Nghiên cứu mới sẽ giải thích vì sao thảm họa oxy này không tạo ra mức độ oxy như chúng ta thấy ngày hôm nay.
Những nhà nghiên cứu của Trường đại học Exeter đã tạo ra một máy tính mẫu để giải thích vì sao oxy có thể ổn định ở mức thấp như vậy. Sau nghiên cứu cho thấy, chính những xác chết của các dạng sống đơn giản là nguyên nhân của hiện tượng này.
Hàng đống những xác chết hữu cơ đã tạo nên các lớp đá trầm tích ở lớp dưới bề mặt Trái Đất. Hoạt động kiến tạo dần dần đẩy những trầm tích này lên bề mặt. Tại đây, chúng phản ứng với oxy có trong không khí. Càng có nhiều oxy trong không khí, các phản ứng của những vật liệu hữu cơ này càng diễn ra nhanh hơn.
Chính quá trình trên đã tạo ra một cơ chế điều chỉnh. Cụ thể, lượng oxy mà các lớp trầm tích hấp thu có tỉ lệ tương đương với lượng oxy được sản sinh ra trong không khí. Chu trình này đã giữ oxy ở một mức độ thấp, khiến cho quá trình tiến hóa của các dạng sống phức tạp bị trì hoãn trong 2 tỉ năm.
Tuy nhiên đến cuối cùng, chu trình cũng bị phá hủy bởi sự phát triển của các loài thực vật trên đất. Những “cư dân” thực vật quang hợp sống trên đất sinh sôi nảy nở nhanh chóng khắp hành tinh. Chúng đã làm tăng lượng oxy trong không khí và đưa Trái Đất thoát ra khỏi vũng lõm của thời kì lượng oxy thấp.
Cuối cùng, lượng oxy đã đạt đến mức như chúng ta thấy ngày nay. Nó giúp động vật sống được trên trái Đất, thậm chí dẫn đến sự tiến hóa của nhân loại.
“Thời kì này trong lịch sử của Trái Đất là một tình huống khó xử vô cùng. Tại vì các dạng sống phức tạp không thể tiến hóa được do không đủ oxy trong không khí. Mà không khí không đủ oxy lại do các loài thực vật phức tạp không thể tiến hóa được”, Giáo sư Tim Leton và là đồng tác giả của nghiên cứu ở Trường đại học Exeter nói.
“Chúng ta thấy rằng, thực vật chỉ phát triển khi lượng oxy gia tăng đáng kể trong không khí. Lịch sử của các dạng sống trên hành tinh quyện chặt với các cơ chế vật lý và hóa hoc trên Trái Đất. Có một điều rõ ràng là chúng đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc kiến tạo ra thế giới mà con người đang sinh sống. Và Trái Đất của chúng ta cũng có những ảnh hưởng tương tự như quỹ đạo phát triển của các dạng sống này.
Tôi nghĩ rằng, sẽ rất quan trọng để con người nhận thức được điều kì diệu trong sự hiện diện của mỗi chúng ta trên đời. Và họ cũng nên nhận thấy rằng hành tinh này hấp dẫn và kì lạ biết bao nhiêu”, Giáo sư Tim Leton phát biểu thêm.
| Sự kiện oxy hóa lớn
Sự kiện oxy hóa lớn (Great Oxygenation Event GOE) là sự xuất hiện của dioxy (O2) trong bầu khí quyển của Trái đất do sinh học gây ra. Vi khuẩn lam xuất hiện trước GOE đã thực hiện quang hợp và sản sinh oxy tự do. Vào lúc bắt đầu thì bất kỳ oxy tự do nào sản ra đều bị bắt giữ về mặt hóa học do sắt hoà tan hoặc chất hữu cơ (tức là oxy hóa các chất đó). Khi những chất trên cạn kiệt, oxy tự do bắt đầu được tích lũy trong môi trường, và là thời điểm bắt đầu của GOE. Sau khi GOE, oxy tự do dư thừa bắt đầu tích lũy trong khí quyển. Oxy tự do có hại với sinh vật kị khí, và khi nồng độ tăng cao có thể đã xóa sổ hầu hết cư dân kị khí trên Trái đất vào thời điểm đó. Do đó các vi khuẩn lam này chịu trách nhiệm cho một trong những sự kiện tuyệt chủng lớn nhất trong lịch sử Trái đất. Nhưng nghiên cứu đã chỉ ra rằng, thảm vi khuẩn tạo oxy có thể tạo ra một lớp mỏng nước chứa oxy, dày một hoặc hai milimet, trong môi trường thiếu oxy ngay cả dưới lớp băng dày, trước cả khi bắt đầu tích lũy oxy trong khí quyển. Cuối cùng, sinh vật hiếu khí bắt đầu phát triển, tiêu thụ oxy và dẫn đến trạng thái cân bằng của oxy trong khí quyển. Từ lúc đó oxy tự do là một thành phần quan trọng của khí quyển. |
Lịch sử của các dạng sống trên Trái Đất
|
