Tại sao con người không đi bằng bốn chân?

Tại sao con người không đi bằng bốn chân?

11 Tháng Tư 2018 Richard Gray BBC Earth

Rải rác đâu đó giữa những phiến đá màu nâu sẫm trầm mình dưới đáy dòng sông khô cạn ở miền bắc Tanzania có lẽ là một trong những di tích hấp dẫn nhất về lịch sử tiến hóa của loài người. Hằn sâu vào lớp tro tàn núi lửa hóa thạch là ba nhóm dấu chân. Sinh vật có dấu chân lớn có lẽ đã dẫn đầu sinh vật có dấu chân nhỏ hơn dọc theo đoạn đường uốn lượn dài khoảng 27m xuyên qua vùng đất một thời phủ đầy bụi.

Các dấu chân đó được tạo thành bởi tổ tiên sơ khai của loài người, những sinh vật đã tự tin đi dạo trên vùng đất này 3,66 triệu năm trước, rất lâu trước khi loài người thông minh, Homo sapiens, xuất hiện trên Trái Đất.


Ngang dọc quanh dấu chân là vết tích của những chú thỏ, linh dương, linh cẩu, khỉ đầu chó, hươu cao cổ và tê giác thời cổ đại. Các sinh vật có lẽ đã kéo đến đây vì có một hố nước từng nằm ở vị trí gần đó.

Chúng ta chỉ có thể phán đoán những gì mà tổ tiên loài người đã làm khi họ để lại dấu vết mờ nhạt trên bề mặt Trái Đất trong suốt thời kỳ cuối của thế Thượng Tân (thế Pliocene). Liệu là những người đó đang săn đuổi con mồi, rình rập các con thú đến hố nước, hay đang đi dạo sau bữa tối?

Nhưng có một điều rõ ràng nhất mà bất cứ ai nhìn dấu chân cũng thấy rõ. Đó là cho dù đang làm gì lúc đó, thì những tổ tiên đó của chúng ta cũng làm trong tư thế đứng trên hai chân.

Các dấu chân này đã bị chôn vùi dưới đất ở vùng Laetoli, gần Hẻm núi Olduvai của Tanzania, một khu vực có nhiều hóa thạch tổ tiên tiền sử của loài người. Đó là những bằng chứng sớm nhất không thể bác bỏ cho thấy tổ tiên xa xôi của con người đã chuyển từ việc di chuyển bằng bốn chân thành hai chân, trở thành "loài đi hai chân".

Lý do chính xác vì sao tổ tiên của chúng ta đứng thẳng người lên và bắt đầu đi bằng hai chân đến giờ vẫn còn là bí ẩn.

Cộng đồng nghiên cứu khoa học đến nay vẫn chưa thống nhất được với nhau về lý do khiến người tiền sử từ bỏ tập tính di chuyển trên bốn chân và chuyển sang đi bằng hai chân, mặc dù đây rõ ràng là một trong những đặc điểm rõ ràng nhất định hình giống loài chúng ta.

Tuy nhiên, một nghiên cứu mới nhất giờ đây đã cung cấp những bằng chứng mới lý giải nguyên do dẫn đến sự thay đổi này.

Dấu vết của sự tiến hóa từ bốn chân lên hai chân

Việc biết được lý do bằng cách nào mà chúng ta trở thành sinh vật đi hai chân hứa hẹn sẽ giải đáp được rất nhiều câu hỏi về quá trình tiến hóa của loài người.

Đại đa số chúng ta đều thừa nhận rằng việc chọn tư thế đứng thẳng vĩnh viễn mở ra nhiều cơ hội mới cho tổ tiên loài người, giúp họ có khả năng sờ mó, khám phá, hái lượm, ném vứt và học hỏi.

"Đứng thẳng dậy để bước đi đã giúp giải phóng hai tay để mang vác và sử dụng các công cụ," Chris Stringer, nhà nhân chủng học hàng đầu tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên London lý giải. "Điều này cho phép đi bộ quãng đường dài và có thể chạy được lâu hơn. Sau cùng, đó có thể là bước tiến hóa then chốt khiến bộ não tổ tiên chúng ta phát triển."

Tổ tiên "người" sớm nhất của chúng ta được cho là đã tách ra từ tổ tiên chung với loài tinh tinh khoảng từ 13 triệu năm đến sáu triệu năm trước. Hầu hết các khoa học gia đồng ý rằng các sinh vật này sống trên cây cao ở phần lớn Châu Phi thời đó.

Chúng ta chỉ cần quan sát trẻ sơ sinh để thấy một số dấu tích còn sót lại từ thời sống trên cây. Đặt một ngón tay dưới các ngón chân của bé và chúng sẽ tự nhiên cuộn các ngón chân bé nhỏ vòng quanh để bám lấy. Trên cây, bọn linh trưởng con cũng bám lấy mẹ và cành cây từ khi chào đời. Nếu không bám chặt, chúng sẽ rơi xuống và mất mạng.

Tổ tiên của con người đã trải qua rất nhiều biến đổi về giải phẫu học để chuyển từ việc di chuyển trên bốn chân sang hai chân.

Xương chậu biến đổi từ hình dáng cao và phẳng từ phía trước ra sau, thành dáng ngắn hơn và tròn hơn, trợ lực tốt hơn cho cơ bắp để di chuyển hông khi bước đi thẳng đứng.

Góc của xương đùi hướng vào trong hơn, khiến bàn chân chúng ta có vị trí chính xác ngay ở trung tâm cơ thể. Xương sườn cũng uốn con, tạo thành hình chữ S đặc thù, giúp nâng đỡ trọng lượng cơ thể qua hông và khiến phần đầu được đỡ êm ái hơn khi cơ thể bước đi. Cuối cùng, các chi dưới của chúng ta phát triển dài hơn, giúp ta bước đi những bước dài và hiệu quả hơn.

Bàn chân chúng ta cũng biến đổi. Loài vượn có ngón chân dài và có thể cầm nắm để bám cành cây. Ngón chân con người ngắn hơn và xếp thành hàng thẳng cạnh các ngón khác để tạo ra lực bẩy ở cuối mỗi bước chân.

Tại sao lại có biến đổi này và chúng đã diễn ra thế nào?

Giả thuyết tiến hóa do biến đổi khí hậu

Một thuyết khá nổi bật, có từ lâu, cho rằng biến đổi khí hậu chính là chìa khóa dẫn đến quá trình thay đổi này.

Theo thuyết này thì vài triệu năm trước, Châu Phi bắt đầu mất đi cách cánh rừng vì các đồng cỏ phát triển, vì thế tổ tiên của chúng ta dần dần rời khỏi các khu rừng xa xưa và chuyển đến sống trên thảo nguyên.

Chuyển thành loài hai chân có vẻ hợp lý hơn trong điều kiện môi trường ít cây. Đứng thẳng giúp con người nhìn rộng hơn trên đồng cỏ và phát hiện thú săn mồi và con mồi.

Tổ tiên loài người biết đứng thẳng dường như có cơ hội sinh tồn cao hơn và sẽ di truyền lại gene của họ cho thế hệ sau, vì thế người ta có thể dễ dàng tưởng tượng ra cách mà chọn lọc tự nhiên đã dẫn đến việc biến đổi từ tư thế đứng thẳng tạm thời thành cách di chuyển vĩnh viễn bằng tư thế thẳng đứng.

Các di chỉ hóa thạch cho thấy việc đi trên hai chân có thể xảy ra khá sớm trong quá trình tiến hóa của chúng ta.

Chẳng hạn như các mảnh xương sọ hóa thạch được tìm thấy ở Chad, khu vực ở phía tây của trung Phi, vào năm 2001 và 2002. Xương sọ của sinh vật giống khỉ này thuộc về loài Sahelanthropus tchadensis, và sinh vật này sống cách đây khoảng bảy đến sáu triệu năm trước.

Phần đáy hộp sọ cho thấy cổ gắn liền trực tiếp ngay dưới đầu với vị trí thẳng đứng, giống như hộp sọ của chúng ta, trong khi loài tinh tinh thường giữ cổ chúng ở chiều ngang.

Điều này cho thấy, theo những người khám phá ra hộp sọ, là có thể loài Sahelanthropus đã di chuyển bằng hai chân.

Và nếu loài Sahelanthropus không đi bằng hai chân, thì một tổ tiên khác của loài khỉ sống khoảng sáu triệu năm trước có thể đã làm được việc đó.

Sinh vật này, được gọi là Orrorin tugenensis, có vẻ như đã có xương đùi rất giống với hình dáng của người hiện đại, cho thấy nó đã bước đi trong tư thế thẳng người.

Tuy nhiên, nhiều người cho rằng vẫn còn một số vấn đề chưa rõ trong thuyết về thảo nguyên. Rõ ràng nhất là việc khí hậu Châu Phi không đủ khô hạn để tạo ra thảo nguyên cho tới tận một thời gian dài sau khi loài Sahelanthropus và Orrorin đã tiến hóa.

Bản quyền hình ảnh Sabena Jane Blackbird / Alamy Stock PhotoImage caption Xương sọ của loài Sahelanthropus tchadensis, sống cách đây chừng 6 triệu năm, có phần xương cổ gắn trực tiếp với đầu ở tư thế thẳng đứng

Trong thực tế, khí hậu Châu Phi đã trải qua rất nhiều chu kỳ cùng với sự tiến hóa của loài người, mỗi chu kỳ đều dẫn đến biến đổi trên cảnh quan thực vật. Không hẳn là có đợt biến đổi sinh cảnh nào thúc đẩy sự thay đổi căn bản về lối sống như chuyển từ cách di chuyển bằng bốn chân thành hai chân.

Và sau đó, còn một vấn đề nhỏ nữa. Đó là tại sao có rất nhiều các loài động vật khác đã thích nghi với thảo nguyên và vẫn di chuyển bằng bốn chân? Thậm chí còn có một số loài linh trưởng khác đã trải qua thời gian khá dài trên đồng cỏ, như loài khỉ đầu chó, nhưng chúng vẫn di chuyển bằng bốn chân.
Giả thuyết tiến hóa từ đời sống leo trèo trên cây

Cuối cùng, còn một điểm rất thú vị ở hóa thạch tổ tiên người đi hai chân. Đó là các hóa thạch này được tìm thấy bên cạnh xương hóa thạch của một số loài sống trong rừng và một số hóa thạch cây cỏ khác.

"Nghe có vẻ khác thường, nhưng có lẽ hành vi này thực sự được bắt đầu từ trên cây," ông Stringer cho biết. Ông cũng đề cập đến nghiên cứu gần đây cho thấy tổ tiên của loài người đã di chuyển bằng hai chân một thời gian dài trước khi họ rời khỏi rừng rậm.

Các quan sát trên đười ươi orangutan ở Sumatra cho thấy loài linh trưởng này di chuyển qua lại trong cây rừng bằng cách đi trên cành cây bằng hai chân, dùng cánh tay đỡ sức nặng cơ thể hoặc để đu cành cây. Điều này giúp chúng có thể di chuyển qua các nhánh cây nhỏ hơn so với cách mà các loài vượn bốn chân nặng nề thường làm, giúp chúng hái được nhiều quả hơn và dễ dàng chuyền từ cây này sang cây khác hơn.

Tổ tiên của con người có lẽ đã tách khỏi nhánh tiến hóa của loài đười ươi này khoảng 10 triệu năm trước, mặc dù đười ươi orangutan có khớp gối rất giống với người hiện đại.

Theo Robin Crompton, nhà nhân chủng học tại Đại học Liverpool, và Susannah Thorpe, một nhà linh trưởng học tại Đại học Birmingham, điều này cho thấy nguồn gốc của loài đi hai chân phải có từ rất lâu trước thời điểm mà người ta trước nay vẫn tin vào.

"Loài orrorin có hàng loạt các đặc tính khiến tôi thấy rất thuyết phục khi cho rằng đã có một sự kết hợp khá tốt cho loài sống trên cây... có tay hỗ trợ hai chân như chúng tôi tưởng tượng," Crompton giải thích.

Đây là thuyết đang dần có căn cứ hơn, nhưng nó cũng chỉ là một trong hàng loạt ý tưởng được đưa ra để giải thích vì sao tổ tiên của chúng ta ban đầu đứng trên hai chân.

Nhiều giả thuyết khác biệt

Một số nhà nghiên cứu đã liên hệ sự biến đổi này đến những thay đổi trong chiến thuật săn bắt. Loài vượn hai chân có thể ném vũ khí và săn bắt những con mồi lớn hơn, di chuyển nhanh hơn.

Một số nhà nghiên cứu khác cho rằng tư thế đứng thẳng giúp tổ tiên chúng ta cảm thấy mát mẻ hơn dưới sức nóng của Châu Phi. Thêm vào đó, ý tưởng này cũng giải thích vì sao tổ tiên chúng ta rụng lông và trở thành loài vượn trần.

Đứng thẳng có nghĩa là chỉ có phần cao nhất của cơ thể cần có tóc để tránh mặt trời chói chang, trong khi đó cơ thể rụng lông ở các phần khác nhằm giúp làm mát tốt hơn khi có làn gió thổi qua.

Các tranh luận vẫn ồn ào xung quanh việc chính xác là các đặc điểm và khả năng khác biệt này xảy ra tại thời điểm nào trong quá trình tiến hóa của loài người, và liệu chúng có xảy ra đủ sớm để thúc đẩy tổ tiên của chúng ta đứng thẳng lên trên hai chân hay không.

Nhưng có một số nghiên cứu gần đây chỉ ra có thể có một bước trung gian lớn trong quá trình tiến lên hay chân của chúng ta đã bị bỏ sót. Và điều này đưa ta quay lại với dấu chân hóa thạch ở Tanzania.

Giả thuyết tiến hóa từ đời sống leo trèo vách đá

Một số nhà nghiên cứu giờ đây sử dụng công nghệ quét 3D và mô hình hóa trên máy tính để tái dựng kiểu một số loài bước đi, thông qua nghiên cứu dấu chân tiền sử mà chúng bỏ lại. Kết hợp điều này với những gì chúng ta biết về đặc điểm giải phẫu học của chúng có thể giúp các nhà khoa học so sánh chi tiết giữa dáng đi của tổ tiên xa xưa và dáng đi chúng ta ngày nay.

Hai nghiên cứu gần đây sử dụng cách tiếp cận này để nghiên cứu dấu chân Laetoli. Các dấu chân được cho là thuộc về một số cá thể cùng loài với hóa thạch Lucy nổi tiếng, là loài Australopithecus afarensis.

Sống cách đây khoảng 3,9 -2,9 triệu năm, loài này được cho là đã trải qua rất nhiều biến đổi giải phẫu học để tổ tiên chúng ta có thể bước đi thẳng đứng, thậm chí có thể còn có những cách di chuyển nào đó khác nữa trước khi sinh vật đó bước đi thẳng đứng.

Một nghiên cứu do các nhà nghiên cứu tại Viện Nhân chủng học Tiến hóa Max Planck và Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ tiến hành cho rằng hóa thạch Lucy và họ tộc của bà đã bước đi theo cách hơi khác thường.

Những tái tạo từ dấu chân Laetoli được các nhà nghiên cứu công bố hồi tháng 8/2016 cho rằng loài A. afarensis đã bước đi bằng hai chân với đầu gối khuỳnh ra thành tư thế hơi khòm người. Điều này tất nhiên không gây hậu quả gì khủng khiếp khi di chuyển trên đồng cỏ dù đi với tốc độ nào.

"Có vẻ như họ không đi lại với kiểu cực kỳ khác so với người hiện đại, nhưng dấu chân Laetoli vẫn cho thấy một chút khác biệt nhỏ có thể khiến việc di chuyển trên hai chân là cách đi rất tốn sức," Kevin Hatala từ Viện Nhân chủng học Tiến hóa Max Planck, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết.

Và câu chuyện ngày càng trở nên rắc rối hơn.

Một phân tích mới về xương sọ Lucy, cũng được công bố vào tháng 8/2016, cho thấy bà bị gãy xương nhiều chỗ trước khi chết, và điều này có vẻ là do ngã từ nơi rất cao.

Nghiên cứu này và một nghiên cứu khác do cùng nhóm thực hiện và công bố vào tháng 11/2016 cũng cho thấy loài A. afarensis có thể đã dành nhiều thời gian để leo trèo cây.

Một số nghiên cứu mới tìm hiểu một góc độ đáng kinh ngạc giờ đây cho thấy một khả năng khác: Lucy có thể là một người leo núi đá.

"Về góc độ tiến hóa, sẽ dễ dàng hơn khi một con vượn dần thích nghi từ việc leo trèo tới cách di chuyển trên địa hình gồ ghề và leo trèo qua chúng, dần dần dành nhiều thời gian hơn trên mặt đất, và cuối cùng, dành nhiều thời gian hơn trên những cánh đồng bằng phẳng, thay vì việc một con vượn ngay lập tức đứng thẳng dậy và đi dạo trên đồng cỏ," Isabbelle Winder, một nhà nhân chủng học cổ đại tại Đại học York nhận định.

Trong một nghiên cứu được công bố năm 2015, Winder và đồng nghiệp của bà cho rằng có thể đã có biến đổi với cảnh quan địa chất khiến tổ tiên của chúng ta dần định hình việc di chuyển bằng hai chân.

Bản quyền hình ảnh Pablo Blazquez Dominguez/Getty ImagesImage caption Tư thế đứng thẳng khiến đôi tay của người cổ đại được giải phóng, từ đó sử dụng được các công cụ thô sơ

Các nhà nghiên cứu cho thấy tại nhiều khu vực ở Đông Phi nơi đa số hóa thạch người cổ xưa được tìm thấy cũng là những nơi có biến đổi địa chất. Sống trong Thung lũng Rift xô bồ, tổ tiên loài người ở ngay giữa những địa hình bất ổn, rải rác những vách đá cheo leo.

"Tôi nghĩ chúng ta đã thích nghi với địa hình không ổn định và bàn chân của chúng ta cho thấy điều đó," Matthew Bennett, một nhà nhân chủng học tại Đại học Bournemouth nhận xét. "Đông Phi có rất nhiều vách đá và mỏm núi tạo ra các điểm tránh thú săn mồi và các chỗ ngủ an toàn."

Bàn chân đa năng

Công trình của Bennett tập trung vào tìm ra các hướng đi mới trong nghiên cứu bàn chân loài người và so sánh dấu chân này bàn chân tổ tiên chúng ta. Sử dụng công nghệ quét 3D, ông đã tạo ra mô hình dấu chân Laetoli và những dấu chân khác ở Ileret, Kenya cách đây khoảng 1,5 triệu năm.

Các mô hình này cho thấy loài này đã đi lại như chúng ta ngày nay và có những khác biệt so với con người hiện đại ở các đặc điểm tự nhiên ở cách di chuyển.

Bennett tin rằng bàn chân người thực sự là một công cụ khéo léo và linh hoạt hơn chúng ta tưởng, có lẽ vì chúng ta thường bọc kín bàn chân mình trong giày.

"Chúng ta nhìn nhận bàn chân chỉ là một đòn bẩy cho phép chúng ta nhấc chân lên khi đi," ông nói. "Đó là một hành động bị đơn giản hóa quá mức. Chúng ta có rất nhiều khả năng linh hoạt ở bàn chân cho phép ta làm được nhiều thứ.

"Bạn có thể trèo lên cây nếu bạn cần, bạn có thể trèo lên trú ẩn ở một dốc đá, hoặc bạn có thể làm tốt tương tự, khi di chuyển từ nguồn nước này đến nguồn nước khác trên nền đất trơn trượt."

Vì thế, trong khi các dấu vết mờ nhạt ở nhiều nơi như Laetoli đem lại mối liên hệ mạnh mẽ với tổ tiên của con người, có vẻ chúng còn tiết lộ một điều là bàn chân chúng ta không quá khác biệt với bàn chân cổ xưa, những bàn chân đã để lại dấu vết từ hơn ba triệu năm về trước.

Bài tiếng Anh đã đăng trên BBC Earth.