Chúng ta hãy hình dung về Trái đất thuở sơ khai: một thế giới chỉ có những gam màu nâu, xám và xanh lá cây. Sau hàng triệu năm, Trái đất tràn ngập sắc màu rực rỡ. Từ bộ lông lộng lẫy của công đực cho đến những bông hoa tươi sáng, hành trình biến đổi của Trái đất để trở nên đầy màu sắc là một câu chuyện thú vị về quá trình tiến hóa.
Sự khởi đầu
Sự tiến hóa của thị giác đánh dấu bước đầu tiên trong hành trình tạo ra một thế giới đầy màu sắc. Hơn 600 triệu năm trước, các sinh vật đầu tiên phát triển khả năng phân biệt ánh sáng và bóng tối. Những vi khuẩn đơn bào sơ khai có thể đã sử dụng khả năng này để nhận biết sự thay đổi trong môi trường, chẳng hạn như hướng của ánh sáng Mặt trời. Theo thời gian, hệ thống thị giác trở nên tinh vi hơn, giúp sinh vật cảm nhận được nhiều bước sóng ánh sáng hơn.
Thị giác ba màu – khả năng nhận biết ba bước sóng ánh sáng riêng biệt bao gồm: đỏ, lục, lam – xuất hiện cách đây khoảng 500 đến 550 triệu năm. Điều này trùng với sự kiện “Bùng nổ kỷ Cambri” (diễn ra khoảng 541 triệu năm trước), khi sự sống trên Trái đất phát triển mạnh mẽ với nhiều loài mới.
Những loài động vật đầu tiên sở hữu thị giác ba màu là động vật chân đốt (một nhóm động vật không xương sống bao gồm côn trùng, nhện và động vật giáp xác). Ở nhóm động vật có xương sống, thị giác ba màu xuất hiện cách đây khoảng 420–500 triệu năm. Sự thích nghi này giúp các loài cổ đại di chuyển dễ dàng trong môi trường, cũng như phát hiện kẻ săn mồi hoặc con mồi tốt hơn so với thị giác đơn sắc.
Khi nghiên cứu các bằng chứng hóa thạch từ bọ ba thùy – loài động vật chân đốt từng sống dưới biển cách đây hơn 500 triệu năm và đến nay đã tuyệt chủng – các nhà khoa học nhận thấy chúng có mắt kép. Đây là loại mắt với nhiều thấu kính nhỏ, mỗi thấu kính ghi nhận một phần của hình ảnh, sau đó ghép lại thành một bức tranh tổng thể. Nhờ có mắt kép, bọ ba thùy có thể nhận biết nhiều bước sóng ánh sáng, giúp chúng nhìn rõ hơn và phát hiện chuyển động tốt hơn, tạo ra lợi thế sinh tồn trong môi trường biển thiếu sáng.
Như vậy, các động vật có thể nhìn thấy một thế giới đầy màu sắc trước khi chính chúng bắt đầu trở nên sặc sỡ.
Sự bùng nổ màu sắc của thực vật
Thực vật là nhóm sinh vật đầu tiên tạo ra những màu sắc rực rỡ, nổi bật trong tự nhiên. Những loài thực vật sơ khai bắt đầu tạo ra các loại quả và hoa rực rỡ với màu sắc đa dạng như đỏ, vàng, cam, xanh dương và tím để thu hút động vật, nhằm giúp chúng thụ phấn và phát tán hạt giống.
Các mô hình phân tích dựa trên sự đa dạng của thực vật ngày nay cho thấy những loại quả có màu sắc rực rỡ xuất hiện cách đây khoảng 300–377 triệu năm. Chúng đã tiến hóa cùng với các loài động vật phát tán hạt là tổ tiên sơ khai của động vật có vú. Các động vật chuyên đi thụ phấn cho hoa xuất hiện muộn hơn, vào khoảng 140–250 triệu năm trước.
Sự phát triển mạnh mẽ của thực vật có hoa (thực vật hạt kín) trong kỷ Phấn trắng cách đây hơn 100 triệu năm đã mang đến một sự bùng nổ về màu sắc, khi hoa tiến hóa thành những màu sắc tươi sáng hơn để thu hút các loài thụ phấn như ong, bướm và chim. Những thay đổi này tạo ra một bước ngoặt lớn trong bức tranh màu sắc của Trái đất.
Sự bùng nổ màu sắc của động vật
Màu sắc nổi bật ở động vật xuất hiện cách đây chưa đầy 140 triệu năm. Trước đó, động vật chủ yếu có màu nâu và xám. Màu sắc của động vật được định hình bởi các yếu tố sinh thái và quá trình tiến hóa, có thể dẫn đến những kết quả khác nhau trong những hoàn cảnh khác nhau.
Chọn lọc giới tính đóng vai trò quan trọng trong sự thay đổi này. Nói cách khác, những cá thể có màu sắc nổi bật hơn thường được bạn tình ưu tiên lựa chọn để giao phối, từ đó màu sắc này dần trở nên phổ biến trong quần thể.
Các hóa thạch khủng long cung cấp một số bằng chứng nổi bật nhất về màu sắc ban đầu của động vật thời cổ đại. Các bào quan melanosome (cấu trúc tế bào chứa sắc tố) trong hóa thạch của khủng long có lông vũ như Anchiornis cho thấy chúng sở hữu bộ lông màu đỏ tươi. Những chiếc lông vũ này có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc thu hút bạn tình hoặc đe dọa đối thủ.
Tương tự, vảy hóa thạch của một loài rắn màu xanh-đen có niên đại 10 triệu năm cho thấy động vật đã sử dụng màu sắc cơ thể để ngụy trang hoặc giao tiếp với những cá thể khác.
Sự tiến hóa của màu sắc không phải lúc nào cũng đơn giản. Ví dụ những con ếch có độc thường có màu sắc rực rỡ như xanh, vàng hoặc đỏ, nhưng không phải nhằm mục đích thu hút bạn tình mà để cảnh báo với kẻ săn mồi rằng chúng có độc. Hiện tượng này được gọi là “cảnh báo màu sắc”, hoặc “tín hiệu xua đuổi”.
Một số họ hàng gần của ếch cũng mang độc, nhưng chúng lại chọn cách ngụy trang để lẩn trốn vào môi trường. Vậy tại sao một số loài phát triển màu sắc sặc sỡ để cảnh báo kẻ săn mồi, trong khi ngụy trang cũng có thể giúp chúng tránh bị tấn công?
Câu trả lời nằm ở cộng đồng động vật ăn thịt ở địa phương, cũng như chi phí năng lượng và vật liệu để tạo ra sắc tố. Ở những khu vực mà kẻ săn mồi đã học cách liên kết màu sắc rực rỡ với độc tố [của con mồi], thì màu sắc nổi bật trở thành một chiến lược sinh tồn hiệu quả. Nhưng trong môi trường khác, việc ngụy trang để hòa lẫn vào môi trường xung quanh có thể là sự lựa chọn tốt hơn.
Không giống nhiều loài động vật có vú chỉ có thị giác hai màu, hầu hết động vật linh trưởng – bao gồm cả con người – có thị giác ba màu, giúp chúng ta nhìn thấy nhiều màu sắc hơn, đặc biệt là màu đỏ. Điều này có thể đã giúp tổ tiên con người tìm kiếm trái cây trong rừng và đóng vai trò quan trọng trong giao tiếp xã hội.
Chúng ta nhìn bông hoa khác với các loài thụ phấn như ong, vì ong có thể nhìn thấy tia cực tím mà mắt người không cảm nhận được. Điều đó cho thấy khả năng nhìn màu sắc của động vật đã tiến hóa để phù hợp với nhu cầu sinh tồn của từng loài trong môi trường sống của chúng.
Màu sắc luôn thay đổi
Màu sắc trong tự nhiên không cố định mà luôn thay đổi theo thời gian. Biến đổi khí hậu, tình trạng mất môi trường sống của động vật và tác động của con người đang thay đổi các yếu tố chọn lọc tự nhiên, có thể làm thay đổi diện mạo màu sắc trong tương lai. Ví dụ, một số loài cá sống trong vùng nước ô nhiễm đang mất đi màu sắc rực rỡ vì các chất độc làm rối loạn quá trình tạo sắc tố hoặc cản trở sự giao tiếp bằng màu sắc.
Nhìn lại quá khứ, màu sắc của các sinh vật trên Trái đất là một câu chuyện về sự thay đổi từng bước, xen kẽ với những giai đoạn bùng nổ đầy sáng tạo. Từ đại dương cổ đại, nơi bọ ba thùy lần đầu tiên cảm nhận thế giới có màu sắc, cho đến những màn trình diễn rực rỡ của chim muông và hoa cỏ ngày nay, sự sống đã không ngừng tô vẽ nên bức tranh sống động của Trái đất trong hơn nửa tỷ năm qua.
