Khí hậu đã hình thành sự tiến hóa của loài người như thế nào?

Biến đổi khí hậu sẽ ảnh hưởng đến quá trình tiến hóa của loài người?

Từ những năm 1920, người ta đã nghi ngờ rằng biến đổi khí hậu có thể đã đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của loài người. Vào thời điểm đó, một số nhà khoa học cho rằng môi trường khô hạn hơn có thể khiến con người sớm bắt đầu đi bằng hai chân để thích nghi với cuộc sống trên thảo nguyên. Nhưng quan điểm này rất khó chứng minh do số lượng dữ liệu đại diện về cổ sinh vật thời điểm đó là có hạn.

Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature đã sử dụng một mô hình hoàn lưu chưa từng có để mô phỏng khí hậu Trái đất trong hơn 2 triệu năm qua. Cụ thể, nghiên cứu mới xem xét các biến động khí hậu dài hạn, do các chuyển động thiên văn của Trái đất và tạo ra các điều kiện môi trường thúc đẩy quá trình tiến hóa của loài người như thế nào.

Khi Trái đất của chúng ta bị đẩy và kéo bởi các hành tinh khác, độ nghiêng và hình dạng quỹ đạo của nó cũng thay đổi theo, và khí hậu Trái đất cũng vậy. Ví dụ, độ nghiêng của Trái đất dao động theo chu kỳ 41.000 năm, ảnh hưởng đến cường độ của các mùa và lượng mưa ở vùng nhiệt đới; theo chu kỳ hơn 100.000 năm, Trái đất chuyển từ quỹ đạo tròn hơn sang quỹ đạo hình elip hơn, quỹ đạo tròn hơn mang lại nhiều ánh sáng mặt trời hơn và mùa hè dài hơn, trong khi quỹ đạo hình elip làm giảm ánh sáng mặt trời, có khả năng dẫn đến các giai đoạn hình thành băng hà.

Các mô phỏng cho thấy nhiệt độ và các điều kiện hành tinh khác đã ảnh hưởng đến sự di cư ban đầu của con người và có thể đã góp phần vào sự xuất hiện của con người hiện đại khoảng 300.000 năm trước. Kết quả cung cấp bằng chứng rõ ràng cho tuyên bố rằng biến đổi khí hậu có liên quan đến việc hình thành sự tiến hóa của loài người.

Homo sapiens xuất hiện trong các điều kiện mô phỏng

Sử dụng siêu máy tính, các nhà nghiên cứu đã chạy một mô phỏng kết hợp những thay đổi thiên văn này, tái tạo lại nhiệt độ và lượng mưa có thể ảnh hưởng như thế nào đến sự sẵn có của con người trong vài triệu năm qua. Kết hợp các mô phỏng với hàng nghìn hồ sơ hóa thạch và các bằng chứng khảo cổ học khác , họ đã tính toán tất cả các địa điểm và thời gian mà sáu loài người, bao gồm Homo ergaster và Homo habilis, xuất hiện trong mô hình.

Mặc dù các loài hominin khác nhau này ưa thích các môi trường khí hậu khác nhau, nhưng môi trường sống của chúng đều phản ứng với biến đổi khí hậu gây ra bởi những thay đổi thiên văn về sự dao động, nghiêng và lệch tâm quỹ đạo của trục Trái đất. Để xem xét mối liên hệ giữa biến đổi khí hậu và môi trường sống của con người, các nhà nghiên cứu đã xáo trộn tuổi hóa thạch.

Bằng cách phân tích lượng dữ liệu khổng lồ được tạo ra từ các mô phỏng, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng ba nhóm hominin gần đây nhất, Homo sapiens, Neanderthal và Heidelbergers, có các mô hình môi trường sống có thể khác nhau đáng kể. Điều này cho thấy rằng, trong ít nhất 500.000 năm qua, trật tự thực sự của biến đổi khí hậu đã đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định nơi các nhóm hominin khác nhau sinh sống và nơi tìm thấy hài cốt của họ.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đặt ra câu hỏi tiếp theo là liệu môi trường sống của các loài người khác nhau có trùng lặp về không gian và thời gian hay không. Họ đã xem xét dữ liệu từ năm nhóm hominin chính và phát hiện ra rằng những hominin Châu Phi thời kỳ đầu, từ khoảng 2 triệu đến 1 triệu năm trước, ưa thích các điều kiện khí hậu ổn định, và hạn chế chúng ở những khu vực sinh sống tương đối hẹp. Sau một đợt biến đổi khí hậu lớn khoảng 800.000 năm trước, Heidelbergers đã thích nghi với nhiều nguồn thực phẩm hơn, cho phép chúng trở thành "những kẻ lang thang toàn cầu" đến các vùng xa xôi của Châu Âu và Đông Á.

Trước đây, một số nhà khoa học cho rằng Homo Heidelbergensis có thể đã sinh ra nhiều loài khác trên toàn cầu, bao gồm cả người Neanderthal ở Âu Á và Homo sapiens ở đâu đó tại Châu Phi. Mô hình mới gợi ý rằng sự phân bố toàn cầu của các Heidelbergers là có thể vì quỹ đạo hình elip nhiều hơn đã tạo ra các điều kiện khí hậu ẩm ướt hơn cho phép Heidelbergers di cư rộng rãi hơn.

Từ kết quả mô phỏng, người Heidelbergensis bắt đầu mở rộng môi trường sống cách đây khoảng 700.000 năm, còn người Neanderthal và Denisovan có thể đến từ nhánh Á-Âu của Heidelberger cách đây khoảng 500.000 đến 400.000 năm. Điều này rất giống với các ước tính gần đây được lấy từ dữ liệu di truyền hoặc từ các phân tích về sự khác biệt hình thái trong các hóa thạch của con người.

Phương pháp mới, thông tin chi tiết mới

Những kết quả này đạt được nhờ sử dụng siêu máy tính Aleph. Aleph đã chạy liên tục trong sáu tháng, hoàn thành mô phỏng khí hậu toàn diện dài nhất cho đến nay. Kết quả từ những mô phỏng này có thể cung cấp những hiểu biết mới về vị trí và cách thức loài người xuất hiện.

Vẫn còn nhiều vấn đề được tranh luận trong cổ sinh vật học, và trong khi các kết quả mới không có khả năng kết thúc những tranh luận đó, nghiên cứu này cho thấy rõ ràng rằng các mô hình khí hậu đã được kiểm chứng có giá trị lớn trong việc giải quyết các câu hỏi cơ bản về nguồn gốc loài người. Các nhà nghiên cứu tin rằng cộng đồng cổ sinh vật học nên khai thác triệt để hơn tiềm năng mô phỏng của các mô hình cổ sinh liên tục như vậy.

Nghiên cứu mới cung cấp bằng chứng cho thấy khí hậu đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của loài người, cho thấy chúng ta đã thích nghi thành công trong hàng nghìn năm để làm chậm những thay đổi của khí hậu trong quá khứ. Tất nhiên, chúng ta vẫn cần thêm bằng chứng cho thấy các chu kỳ thiên văn ảnh hưởng đến quỹ đạo của tổ tiên loài người. Tiếp theo, các nhà nghiên cứu dự định chạy các mô hình lớn hơn kết hợp dữ liệu di truyền.