Bí ẩn chưa có lời giải: Thế giới vi sinh vật thách thức thuyết tiến hóa
Trước tiên, xin giới thiệu về một sinh vật đơn bào tên là trùng đế giày (Paramecium) mà chúng ta đã quan sát dưới kính hiển vi khi còn học cấp hai.
Có gì trong bụng của trùng đế giày?
Sinh vật nhỏ bé không thể nhìn thấy bằng mắt thường này chỉ có một tế bào, nhưng nó lại có đầy đủ các cơ quan nội tạng, chim sẻ dù nhỏ, ngũ tạng đều đủ. Một trong hai nhân tế bào trong cơ thể của nó kiểm soát quá trình trao đổi chất và sinh trưởng, còn nhân tế bào kia chịu trách nhiệm về di truyền và sinh sản. Biểu mô trên bề mặt cơ thể chịu trách nhiệm về chức năng hô hấp. Thức ăn được các lông tơ gần miệng bắt lấy, sau đó tiêu hóa và hấp thụ bằng cách sử dụng các enzyme sản xuất trong cơ thể. Những sợi lông khắp cơ thể còn có thể giúp Trùng đế giày di chuyển cơ thể tự do giống như chân, nghĩa là nó có chức năng vận động.
Trong sách giáo khoa, trùng đế giày được định nghĩa là sinh vật nguyên sinh và được giới thiệu là loại sinh vật cấp thấp nhất, nguyên thủy nhất và đơn giản nhất. Những sinh vật nguyên sinh như nó đã xuất hiện từ Liên đại Nguyên sinh (Proterozoi) cách đây 1.85 tỷ năm. Có thể nói, nó rất cổ xưa. Tuy nhiên, sinh vật nguyên thủy chỉ có một tế bào trong cơ thể này lại sở hữu tất cả các hoạt động sống của một sinh vật cao cấp, gồm vận động, tiêu hóa, hô hấp và sinh sản.
Mà những vi khuẩn nguyên thủy hơn và thấp hơn trùng đế giày cũng có hệ thống phức tạp. Theo dòng thời gian được chấp nhận rộng rãi hiện nay về quá trình diễn hóa của sự sống, vi khuẩn đã xuất hiện ít nhất vào 3.3 tỷ năm trước. Giống như trùng đế giày, vi khuẩn cũng là sinh vật đơn bào, nhưng chúng nhỏ hơn nhiều và thậm chí không có nhân. Tuy nhiên, vi khuẩn cũng có thể thực hiện các chức năng cơ bản của sự sống như trao đổi chất, sinh sản và di chuyển, v.v..
‘Tiên mao’ – đôi chân dài của vi khuẩn
Mọi người đều biết rằng vi khuẩn tuy nhỏ hơn bụi nhưng lại lây lan rất nhanh. Làm thế nào vi khuẩn chạy nhanh như vậy? Để tôi nói cho quý vị biết, không có gì bí mật cả, nó dựa vào một cái chân rất dài, một phân tử protein dài và mảnh phát triển trên bề mặt tế bào vi khuẩn. Tên khoa học của nó là ‘tiên mao.’
‘Tiên mao’ vi khuẩn là những sợi xoắn ốc. Phần gốc của mỗi sợi có một động cơ quay có thể quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ để đẩy vi khuẩn tiến về phía trước theo quỹ đạo hình xoắn ốc. Động cơ này là một loại protein có trong vi khuẩn. Nó vô cùng nhỏ, kích thước chỉ có thể tính bằng nanomet. Tuy nhiên, cấu tạo của nó không khác nhiều so với động cơ xe hơi, có đầy đủ các bộ phận như stator, rotor, trục chính, lớp bọc ổ trục, thanh truyền, hệ thống điều chỉnh và phanh, v.v. Khả năng điều khiển của nó rất chính xác, nó có thể quay 300-2400 vòng mỗi giây. Hơn nữa ở tốc độ cao như vậy, nó vẫn có thể phanh lại và đổi hướng trong vòng 1/4 vòng quay. Hiệu suất tốt đến mức gần như có thể bắt kịp đĩa bay của người ngoài hành tinh.
‘Tiên mao’ không chỉ quay nhanh mà còn có thể chạy cực nhanh. ‘Tiên mao’ vi khuẩn thông thường có thể di chuyển cự ly dài gấp 60 ~ 100 lần chiều dài cơ thể trong một giây. Khái niệm này là gì? Hãy so sánh nó với loài báo săn, loài động vật nhanh nhất trên cạn. Báo săn dài khoảng 1.2 mét, có thể chạy với tốc độ khoảng 100 km/h. Vậy nếu một con vi khuẩn dài 1.2 mét thì có thể chạy nhanh đến mức nào nhờ tiên mao của nó? Một phép tính đơn giản cho thấy tốc độ của nó là 260-430 km/h, có thể bỏ xa báo săn ở phía sau.
Nếu ngay từ đầu tôi không nói với quý vị rằng, thứ chúng tôi đang nói đến ở đây chỉ là một phần nhỏ của vi khuẩn mà là một mẫu siêu xe thể thao thì quý vị có tin không? Trên thực tế, ‘tiên mao’ vi khuẩn được coi là động cơ phân tử hay cỗ máy nano hiệu quả và phức tạp nhất trong tự nhiên, cũng là một trong những cỗ máy protein phức tạp nhất. Do tính phức tạp cao nên động cơ ‘tiên mao’ luôn là điểm khó của vi sinh vật học, hóa sinh, lý sinh và sinh học cấu trúc. Bởi vì câu hỏi làm thế nào ‘tiên mao’ tiến hóa từ đơn giản đến phức tạp hoàn toàn không thể giải thích được theo thuyết tiến hóa của Darwin.
Tại sao vậy? Quý vị thấy đấy, động cơ ‘tiên mao’ có tổng cộng 50 bộ phận, được tạo thành từ gần 30 phân tử protein khác nhau. Các bộ phận này phải phối hợp với nhau một cách có hệ thống. Chúng phối hợp theo cơ chế nội bộ cụ thể, mỗi cái vừa thực hiện nhiệm vụ của mình và vừa phối hợp với nhau thì mới có thể hoạt động bình thường. Nó giống như một chiếc đồng hồ Thụy Sĩ, thiếu mất bất kỳ bộ phận nào cũng không thể hoạt động bình thường. Chúng chỉ có thể sản xuất và lắp đặt theo quy trình nghiêm ngặt, không thể diễn hóa một cách tự phát ngẫu nhiên.
Nói cách khác, nếu quặng sắt chôn sâu trong núi có thể tự nấu chảy thành sắt do yếu tố ngẫu nhiên nào đó trong tự nhiên, sau đó các khối sắt lại có thể tự động cắt ra và gia công thành các bộ phận chính xác. Rồi một cách tình cờ, các ốc vít có thể tự động tìm thấy đai ốc, các bánh răng có thể tự động ăn khớp với nhau, các bộ phận khác nhau có thể tự động vào đúng vị trí để lắp ráp ra một động cơ điện. Tất cả điều này nếu có thể xảy ra thì về mặt lý thuyết, ‘tiên mao’ của vi khuẩn có thể tiến hóa từ các hợp chất vô cơ hỗn loạn và không có sinh mệnh.
LUCA – tổ tiên chung của sự sống?
Nếu ‘tiên mao’ vi khuẩn chưa đủ khiến quý vị kinh ngạc, chúng ta hãy nhìn vào sự sống nguyên thủy hơn cả vi khuẩn. Xin lưu ý rằng, giả thuyết được chấp nhận rộng rãi hiện nay vẫn chỉ là giả thuyết, giới khoa học vẫn chưa đưa ra kết luận. Giả thuyết này là sau khi Trái Đất được hình thành trong vụ nổ lớn (Big Bang), nó nguội dần và trở thành một hành tinh thích hợp để sinh sống. Trong thời gian này, các hợp chất hữu cơ đơn giản đã hợp thành các phân tử có thể tự sao chép, tự lắp ráp và tự xúc tác cho đến khi mô tế bào xuất hiện và bắt đầu có sự sống.
Sự sống này được gọi là tổ tiên chung phổ quát cuối cùng (The last universal common ancestor, LUCA). Theo trang Wikipedia, LUCA được ước tính là một sinh vật đơn bào sống cách đây khoảng 4 tỷ năm ở vùng nước có nhiệt độ cao của các miệng phun gần các dòng magma dưới đáy biển. Tại sao lại nói đó là ước tính? Bởi vì cho đến nay, chưa có hóa thạch nào đáng tin cậy trong giới khoa học có thể cho chúng ta cái nhìn sơ lược về LUCA. Vì vậy, LUCA hiện chỉ tồn tại trong trí tưởng tượng của các nhà khoa học.
Tuy nhiên, dù chỉ là sinh vật trong khái niệm, nhưng các nhà khoa học đều cho rằng, khi LUCA được tạo ra, nó đã có hàng trăm gene mã hóa. Bởi vì để hoàn thành quá trình tự sao chép và tự lắp ráp, cũng chính là hai chức năng thiết yếu của sự sống là sinh sản và phát triển, thì nhất định phải có một bộ cấu trúc tế bào kiểm soát mã di truyền, ví dụ như RNA thông tin, RNA vận chuyển, ribosome, v.v. ., rồi xây dựng protein dựa theo việc mã hóa DNA. Những protein này bao gồm các enzyme thực hiện hô hấp kị khí, DNA polymerase sao chép vật liệu di truyền, v.v.
Trong cái khung được xây dựng bởi các protein này, hệ thống tiêu hóa và hô hấp duy trì quá trình trao đổi chất cùng với hệ thống sinh sản cho phép sự sống tiếp tục qua nhiều thế hệ đã được hình thành. Ba hệ thống này phải xuất hiện ngay từ đầu, hơn nữa đồng thời tồn tại, thì mới có thể khiến một cá thể trở thành một sinh vật sống.
Đây cũng là thách thức mà các nhà nghiên cứu về nguồn gốc sự sống phải đối mặt. Đó là làm thế nào để sử dụng thuyết tiến hóa, tức là hai công cụ chính là đột biến gene và các sự kiện ngẫu nhiên, để giải thích sự xuất hiện của một hệ thống phức tạp và có mối liên hệ chặt chẽ như vậy. Bởi vì mọi bộ phận của hệ thống đều không thể thiếu, đều là điều kiện bắt buộc cho quá trình sản sinh bình thường của sinh vật.
Trên thực tế, mặc dù thời gian biểu tiến hóa sự sống đã được chấp nhận rộng rãi và sử dụng trong sách giáo khoa, nhưng kỳ thực bảng này, bao gồm cả lý thuyết tiến hóa sinh vật đằng sau nó, vẫn chỉ tồn tại dưới dạng giả thuyết trong giới khoa học. Về việc sự sống ra đời như thế nào và liệu nó có thực sự tiến hóa từ đơn giản đến phức tạp theo thuyết tiến hóa hay không, thì giới khoa học vẫn chưa đưa ra kết luận.
Độ phức tạp không thể giảm bớt
Vậy nên, không ít nhà khoa học đã nhắm vào vấn đề này để thách thức thuyết tiến hóa. Ông Michael J. Behe, Giáo sư hóa sinh tại Đại học Lehigh ở Hoa Kỳ, đã trực tiếp đưa ra khái niệm “Độ phức tạp không thể giảm được” (Irreducible Complexity), tức không thể giản đơn hóa các hệ thống phức tạp. Ngay từ đầu chúng đã rất phức tạp và không thể phát triển dần dần từ các hệ thống đơn giản hơn.
Khái niệm này được ông Behe đề xuất vào năm 1996 trong cuốn sách “Hộp đen của Darwin: Thử thách sinh hóa đối với sự tiến hóa” (Darwin’s Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution). Cuốn sách không chỉ lấy ‘tiên mao’ vi khuẩn làm ví dụ mà còn thảo luận về các lông mao đã giúp trùng đế giày đạt được khả năng vận động. Ngoài ra còn có hoạt động của quá trình đông máu, hệ thống miễn dịch và các ví dụ khác để chứng minh sự phức tạp của hệ thống sinh mệnh.
Darwin từng kết luận trong cuốn “Nguồn gốc các loài” rằng: “Nếu người ta có thể chứng minh được rằng thực sự có một cơ quan phức tạp nào đó không thể được hình thành bởi vô số liên tục những sửa đổi nhỏ, thì lý thuyết của tôi sẽ hoàn toàn sụp đổ. Nhưng tôi không tìm thấy điều đó” (“Nguồn gốc các loài”, 1859, trang 158). Ông Behe nói, bây giờ tôi đã tìm thấy rất nhiều bằng chứng, liệu thuyết tiến hóa của ông có còn đứng vững được không?
Darwin đương nhiên không thể bò ra khỏi quan tài để trả lời. Tuy nhiên, những người ủng hộ Darwin đã liên tiếp lên tiếng, cáo buộc rằng lý thuyết của ông Behe có những sai sót lớn về mặt logic và cuốn sách của ông là “thứ rác rưởi giả khoa học.” Thế nhưng, bất chấp trùng trùng bao vây, cuốn sách của ông Behe vẫn đạt được thành công về mặt thương mại. Nó trở thành cuốn sách bán chạy và thậm chí còn được bình chọn là một trong 100 cuốn sách phi hư cấu hàng đầu thế kỷ 20. Việc này nói lên điều gì? Dù cộng đồng khoa học có ồn ào đến đâu, người dân bình thường vẫn công nhận lý thuyết của ông Behe.
Hơn nữa, ông Behe không đơn độc. Giáo sư luật Philip E. Johnson cũng đã xuất bản cuốn sách “Phán quyết Darwin” (Darwin on Trial) vào những năm 1990, trích dẫn những bằng chứng kinh điển thách thức thuyết tiến hóa.
Hỗn loạn thời gian và không gian trong thế giới hóa thạch
Tiếp theo, chúng ta hãy nhìn vào các bằng chứng hóa thạch.
Cuốn sách đề cập đến lưu vực sông Bighorn ở Wyoming, Hoa Kỳ có các hóa thạch liên tục không ngắt quãng đã bị chôn vùi trong năm triệu năm. Điều này cung cấp hồ sơ vô cùng hoàn chỉnh về sự xuất hiện của các loài động vật có vú trên Trái Đất trong đoạn thời gian này, cũng như tình huống bắt đầu chinh phục thế giới của chúng.
Các nhà cổ sinh vật học lúc đầu rất vui mừng vì nghĩ rằng, họ chắc chắn sẽ tìm thấy bằng chứng thuyết phục về quá trình tiến hóa sinh học trong năm triệu năm này. Tuy nhiên, thuận theo tiến triển của cuộc khai quật, họ ngày càng trở nên bối rối. Bởi vì họ không những không tìm thấy bất kỳ hóa thạch nào có thể cho thấy rõ ràng quá trình biến đổi dần dần của sinh vật này sang sinh vật khác, mà còn phát hiện ra rằng rất nhiều loài được coi là tổ tiên lại tồn tại cùng thời điểm với loài được coi là “hậu duệ.” Tuy nhiên, theo lý luận “kẻ mạnh nhất sống sót” của thuyết tiến hóa, một sinh vật buộc phải tiến hóa vì không thích nghi được với môi trường. Theo lý luận này, khi những loài “con cháu” xuất hiện thì tổ tiên không thích nghi được với môi trường sẽ bị đào thải và biến mất khỏi thế giới. Vì vậy, việc chúng đứng chung với thế hệ tương lai là điều không thể. Nếu cả hai cùng tồn tại, hoặc là thời gian và không gian bị lẫn lộn, hoặc là thuyết tiến hóa sẽ không thể đứng vững nữa.
Những thách thức tương tự cũng xuất hiện ở hiện tượng cộng sinh trong giới sinh vật. Nhà sinh vật học người Mỹ Lynn Margulis, người sáng lập thuyết nội cộng sinh hiện được chấp nhận rộng rãi trong sinh vật học, trong cuốn sách “Thu thập bộ gene: Lý thuyết về nguồn gốc các loài” (Acquiring Genomes: A Theory of the Origins of Species) đã giới thiệu một hiện tượng cộng sinh thú vị.
Có một loại động vật nguyên sinh đơn bào gần như nguyên thủy như trùng đế giày được gọi là ‘Nghĩ du phó trùng’. Đây là một loại vi khuẩn sống cộng sinh trên bề mặt côn trùng với chiều dài được tính bằng micromet. Khi nó cảm nhận được kẻ săn mồi đang đến gần, những vi khuẩn này sẽ bắn những mũi tên ẩn vào kẻ thù để bảo vệ con bọ. Vũ khí này là một loại protein dạng sợi giống như một mũi tên nỏ. Các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm phát hiện ra rằng, vi khuẩn và bọ không thể tồn tại nếu không có nhau. Họ đã cố gắng phân lập vi khuẩn khỏi bọ và nuôi cấy chúng riêng biệt nhưng không thành công. Hiện tượng cộng sinh như thế này xuất hiện rất nhiều trong thế giới nguyên sinh.
Sau đó, xuất hiện vấn đề. Nếu sự sống thực sự tiến hóa từng bước từ sự sống nguyên thủy hơn, thì làm sao hai sinh vật không thể sống thiếu nhau này lại tồn tại trước khi gặp nhau? Nếu sau khi gặp nhau chúng mới bắt đầu hợp tác, thì theo lý thuyết đột biến gene ngẫu nhiên trong thuyết tiến hóa, làm thế nào hai sinh vật với hai bộ gene khác nhau có đột biến ngẫu nhiên riêng này cuối cùng lại trở thành đồng minh một cách kỳ diệu đến vậy? Hay là, chúng vốn dĩ đã được tạo ra cùng một lúc?
Trong một tế bào nhỏ của con người, có hàng chục đến hàng trăm ngàn loại phân tử protein khác nhau thực hiện các chức năng của chúng dưới sự kiểm soát của DNA, tổng số lượng có thể lên tới hàng chục triệu. Các tế bào phân chia sau vài phút đến một giờ. Hiệu quả sản xuất này phụ thuộc vào rất nhiều “dây chuyền sản xuất” tiên tiến và phát triển trong tế bào. Nó giống như một nhà máy quy mô lớn hiện đại được tích hợp trí tuệ, tin học hóa và số hóa, có các xưởng, thiết bị sản xuất, bộ phận đóng gói, trung tâm điều khiển, nền tảng truyền thông, hệ thống giao thông, trạm xử lý chất thải và các hệ thống con khác với đầy đủ chức năng và phân công làm việc rõ ràng. Sự phức tạp của cơ thể con người còn lớn hơn gấp bội lần so với tế bào.
Vậy, quý vị có nghĩ con người chúng ta tiến hóa từ những vi sinh vật đơn bào không?
Đăng ký kênh YouTube: https://www.youtube.com/channel/UCzvQZ1p_-AXgAWiyHhE7CxQ
Đăng ký kênh Gan Jing World: https://www.ganjing.com/zh-TW/channel/1eiqjdnq7go2dgb6zFtQ9TYK11080c
Toàn Phong biên dịch
Quý vị tham khảo bản gốc từ Epoch Times Hoa ngữ
