Sét đã định hình sự sống trên Trái Đất như thế nào

Vai trò của sét với những gì thuộc thế giới này thực sự lớn hơn nhiều so với sự ngắn ngủi của nó. Nó đã định hình sự sống trên trái đất qua hàng tỉ năm, từ những tế bào ẩn mình trên một hành tinh cằn cỗi, cho tới tận muông thú hiện hữu ngày nay.

Đây là năm cách mà sét đã để lại dấu ấn của mình lên sự sống trên Trái Đất.

1. Khởi nguồn của sự sống

Hãy bắt đầu với một thí nghiệm. Lấy một cốc nước đầy khoảng phần tư nước hoặc nước muối ấm. Đây chính là một hồ hay biển nước trên Trái Đất nguyên thủy. Thay thế không khí phía trên mặt nước bằng một hỗn hợp của cacbon dioxit, khí nitơ, và hơi nước. Đây gần như là thành phần của khí quyển Trái Đất sơ khai.

Giờ ta sẽ bắn một tia lửa điện vào cốc nước, giống như những tia sét thu nhỏ vậy. (Giông bão, cũng như núi lửa phun trào, sấm chớp chẳng phải thứ gì xa lạ với những hành tinh mới.)

Sau một loạt tia chớp, hãy phân tích thành phần cốc nước. Bạn sẽ thấy những hợp chất hữu cơ, kết quả đến từ việc điện sắp xếp lại một tập hợp nhỏ khí gas đơn giản và nước thành những hình thái phức tạp hơn. Từ thí nghiệm tương tự, các nhà nghiên cứu tại Đại học Innsbruck, Áo, đã cho thấy chất hữu cơ sinh ra từ sét trên hành tinh non trẻ của ta rất có thể bao gồm các axit amin và những thành phần cơ bản khác của sinh vật sống. Những thành phần đó được cho là đã đem tới một hồ chứa nguyên liệu mà từ đó sự sống ra đời và tồn tại, với đủ những chủng loại biến đổi, cho tới tận ngày nay.

2. Vi sinh vật nguyên thủy

Sau khi những vi sinh vật đơn bào xuất hiện, sét giữ một vai trò quan trọng trong việc giữ cho chúng sống sót và thuyết phục chúng tìm cách để xử lý khí nito. Mọi sinh vật sống đều cần nito để tạo ra những phân tử thiết yếu như protein và DNA. Khí nito, từ lâu đã là một thành phần chính của khí quyển Trái Đất, vốn rất ổn định. Ví thế, nó cần phải được chuyển đổi thành hợp chất khác trước khi nguyên tử nito được đưa vào tế bào và mô. Khi sét chạy dọc bầu trời, nó xé tan những nguyên tử khí nito liên kết ba và hàn chúng vào những nguyên tử oxy để tạo ra những oxit nito phản ứng mạnh (NO và NO2).

Vi sinh vật nguyên thủy có thể sử dụng được những oxit này, đảm bảo cho chúng một nguồn cung nito để có thể tiếp tục sinh sản. Và khi vi sinh vật lan tràn khắp hành tinh và tăng dần số lượng, nguồn cung oxit nito đến từ sét giảm một cách chóng mặt. Hạn chế này đã thúc đẩy sự tiến hóa để chúng có thể chuyển đổi khí nito thành amonia khả dụng, cho phép nỗ lực thống trị thế giới được tiếp tục.

3. Vi khuẩn trong đất

Vi khuẩn đã chinh phục bề mặt Trái Đất từ rất lâu, chúng thậm chí còn duy trì được tiền đồn ở cả bầu khí quyển lẫn phía sâu dưới bề mặt Trái Đất. Nhờ sự hiện diện khắp mọi nơi mà chúng đã tiến hóa để có được một tập hợp vô cùng đa dạng của sự thích nghi để đối mặt với những căng thẳng của Trái Đất. Sự tiến hóa này chủ yếu đến từ khuynh hướng nâng cấp của chúng thông qua những cơ chế như biến tính; tiến hóa khiến cho màng của tế bào vi khuẩn dễ thẩm thấu hơn, cho phép DNA từ môi trường bên ngoài có thể xâm nhập. Nếu DNA chứa một gen hữu dụng, và mọi thứ đều được đặt đúng chỗ bên trong tế bào, vi khuẩn sẽ có được một khả năng mới.

Ta đã tìm được cách dụ vi khuẩn biến đổi bằng cách cho chúng tiếp xúc với muối hay bắn tia lửa điện vào chúng, nghĩa là ta có thể cung cấp cho chúng những thông tin di truyền mới. Điều tương tự, đưa một dòng điện vào một khối đất chứa đầy vi khuẩn và một chút DNA có thể đem tới sự biến đổi. Sử dụng cách tiếp cận này, vi khuẩn đã có được gen kháng kháng sinh.

Vi khuẩn chỉ trở nên kháng kháng sinh sau khi đất được đánh bởi những tia sét trong phòng thí nghiệm để bắt chước những gì trong tự nhiên. Đất vốn luôn chứa đầy vi khuẩn và DNA của chúng, thế nên có lẽ những tia sét đã nâng cấp sự tiến hóa của vi khuẩn trong đất từ khi chúng mới hiện hữu.

4. Rừng rậm

Sét vẫn luôn tìm ra những hướng mới để tiếp tục gây ảnh hưởng khi sự sống tiến triển từ đơn bào thành đa bào và từ vi mô đến vĩ mô. Kể từ khi cây cối xuất hiện, chúng bắt đầu bị đốn đổ bởi sét đánh; ngoài những cú đánh phát chết luôn, chúng còn là nguyên nhân chủ yếu gây ra cháy rừng. Vốn là một điều tốt, khi xác cây là một phần quan trọng của rừng rậm – chúng đem lại nơi ở và thức ăn cho rất nhiều loại động vật và nấm. Như loài bọ cánh cứng Bark, thường tìm những cây bị sét đánh để ăn.

Hơn thế, có rất nhiều những sinh vật đứng yên đặc biệt chỉ sinh sản sau khi hàng xóm của chúng bốc cháy. Nấm morel và nấm tách thường phát triển những cây nấm phóng bào tử của chúng từ đất cháy và gỗ hóa than. Trong rừng, những loại nấm hưởng lợi từ cháy rừng thường sản sinh ra số lượng cây nấm nhiều nhất trong năm sau một trận cháy. Giữa ranh giới của sự sống và cái chết, hơi nóng và khói từ những cây bị đốt cháy có thể khiến cho hạt giống của những cây lân cận nảy mầm.

Một vài loại hạt không hút nước cho tới khi chúng tiếp xúc với nhiệt độ cao. Một khi nước có thể xâm nhập, hạt giống sẽ tỉnh giấc.

5. Nhân loại

Mới gần đây thôi trong khoảng thời gian Trái Đất tồn tại, sét mới để mắt tới con người. Ta có thể đã giảm bớt vai trò của nó trong hóa học và sự khởi đầu của cháy rừng, nhưng rõ ràng sét vẫn luôn có tiếng nói trong việc gây tổn hại cho lên cơ thể con người. Mỗi năm có tới một phần tư triệu người bị sét đánh. Một dòng điện mạnh mẽ chạy qua thường gây ra bỏng cũng như làm gián đoạn hệ thống dẫn truyền xung động điện của tim và não.

Điều này có thể gây ra tử vong, thường thì tim sẽ ngừng đập.

Sét cũng thường đóng dấu hình ảnh của riêng nó lên con người. “Lichtenberg figures,” kết quả của việc bị sét đánh, hình thành từ da hư hại và mao mạch rò rỉ, chạy theo đường đi của dòng điện trên da. Ngoài việc trực tiếp làm bị thương hay thậm chí giết chết nạn nhân, sét cũng có thể gián tiếp gây ra thiệt hại. Bạn có thể ra đi bởi một mảnh gạch văng vào đầu do sét đánh trúng ở gần đó. Hay âm thầm hơn, sét còn có thể làm tăng nồng độ ozone trong không khí. Mức ozone này có thể làm tổn thương phổi của bạn nếu hít phải, gây gián đoạn hô hấp.

Khi nói tới sinh học, sét là một nhà kiến tạo không ngờ tới. Dòng điện chạy dọc khí quyển có thể tạo ra một công cụ hữu cơ hữu dụng cho nguồn gốc của sự sống, sản sinh ra những hình thái của của nito mà từ đó những tế bào nguyên thủy nhất có thể sinh sản, và đem lại cơ hội cho những tế bào đó và con cháu của chúng có thể có được những gen mới và tiến hóa.

Và cùng lúc, sét cũng mang tính hủy diệt cực lớn, bất kỳ sinh vật nào bị bắt dính bởi một tia sét hay cơn cháy rừng thì cơ hội sống thực sự quá mong manh. Cho dù bạn chỉ cần chớp mắt là có thể để hụt mất một tia sét, sự bất biến của sét trong lịch sử của Trái Đất đã đảm bảo một vai trò quan trọng của nó trong lịch sử của sự sống.

Theo Nautilus.