Các nhà khoa học sử dụng CT và MRI để quan sát sự tiến hóa của não, hộp sọ ở người và tinh tinh hiện đại. Ảnh: J.L Alatorre Warren/UZH.

Bộ não con người thật phi thường: lớn, nhiều nếp gấp và phức tạp hơn bộ não của bất kỳ giống loài nào khác. Kích thước của nó đã tăng gấp 3 lần trong vòng 6 triệu năm qua và hầu hết sự biến đổi này đã xảy ra cách đây 200.000-800.000 năm, nói chung là trước khi Homo sapiens xuất hiện.

Tại sao khả năng của bộ não con người đã gia tăng đáng kể trong suốt lịch sử loài người? Thoạt nhìn qua, câu trả lời có vẻ hiển nhiên: có được bộ não phát triển rõ ràng đã giúp chúng ta đạt được mức độ an toàn và thịnh vượng mà không loài nào khác trên Trái đất đạt được. Thế nhưng thực tế phức tạp hơn nhiều. Nếu một bộ não như thế thật sự mang lại lợi ích rõ ràng cho sự tồn tại của con người, thì tại sao không có loài nào khác phát triển bộ não tương tự qua hàng tỉ năm tiến hóa?

Thử nghĩ về điểm khác biệt này trong giây lát. Ví dụ, con mắt đã phát triển độc lập dựa theo một vài dấu vết tiến hóa. Mắt đã tiến hóa trong những loài động vật có xương sống (lưỡng cư, chim, cá, động vật có vú và bò sát), động vật chân đầu (bao gồm mực nang, bạch tuộc và mực ống), cũng như dưới hình thức đơn giản hơn (mắt đơn) ở động vật không xương sống như ong, nhện, sứa và sao biển. Sống cách đây hơn 500 triệu năm, tổ tiên xa xôi của tất cả loài này dường như chỉ có các cơ quan thụ cảm ánh sáng cơ bản, có thể phân biệt ánh sáng và bóng tối.

Tuy nhiên, vì tầm nhìn chính xác mang lại lợi thế sống còn trong những môi trường khác nhau, nên con mắt phức tạp đã tiến hóa độc lập trong những quần thể khác nhau, thích nghi đặc thù với môi trường sống của từng loài.

Hiện tượng này, theo đó các đặc điểm tương tự nhau phát triển độc lập ở các loài khác nhau chứ không phải xuất hiện từ một đặc điểm hiện hữu trong tổ tiên chung, được gọi là tiến hóa hội tụ. Có rất nhiều ví dụ khác, chẳng hạn như sự phát triển của cánh ở côn trùng, chim và dơi và hình dạng cơ thể tương thích đã tiến hóa ở cá (cá mập) và động vật biển có vú (cá heo) để phù hợp với cuộc sống dưới nước.

Rõ ràng, nhiều loài khác nhau đã có được những đặc điểm thuận lợi tương tự nhau dù tiến hóa một cách độc lập; nhưng trong các đặc điểm đó không có bộ não với khả năng tạo ra các kiệt tác văn học, triết học và nghệ thuật, hoặc phát minh ra lưỡi cày, bánh xe, la bàn, máy in, động cơ hơi nước, điện báo, máy bay và internet. Bộ não như vậy chỉ mới tiến hóa trong một quần thể duy nhất là con người. Tại sao một bộ não uy lực như vậy lại rất hiếm gặp trong tự nhiên, bất chấp những ưu điểm rõ ràng của nó?

Giải đáp câu hỏi này một phần nằm ở hai nhược điểm lớn của bộ não. Thứ nhất, não của chúng ta tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể nhưng bộ não tiêu thụ đến 20% năng lượng. Thứ hai, kích thước lớn của bộ não khiến đầu thai nhi phải chật vật lắm mới ra khỏi cơ thể mẹ trong quá trình sinh nở. Do đó, bộ não của con người phải bị nén, nghĩa là có nhiều nếp gấp hơn so với các loài khác, và các em bé ra đời với bộ não "nửa chừng" cần nhiều năm tinh chỉnh để đạt đến độ trưởng thành. Do đó, trẻ sơ sinh loài người yếu đuối hơn so với nhiều loài khác: trong khi những con thú non có thể tự đi lại ngay khi vừa chào đời và nhanh chóng tự kiếm ăn, các em bé cần một vài năm mới đi vững và nhiều năm nữa mới có thể tự túc về vật chất.

Với những hạn chế ấy, điều gì đã dẫn đến sự phát triển của bộ não con người ngay từ thuở hồng hoang? Các nhà nghiên cứu lập luận rằng xem ra một vài động lực đã cùng góp phần vào quá trình này. Giả thuyết sinh thái cho rằng não người tiến hóa do sự tiếp xúc của loài người với những thay đổi của môi trường. Khi khí hậu biến động và các quần thể động vật lân cận thích nghi tương ứng, người tiền sử với bộ não phát triển hơn sẽ có khả năng tìm kiếm nguồn thực phẩm mới tốt hơn, vạch ra các chiến lược săn bắt và hái lượm, đồng thời phát triển các công nghệ nấu nướng và lưu trữ cho phép họ tồn tại và phát triển trong quá trình thay đổi điều kiện sinh thái của môi trường sống.

Ngược lại, giả thuyết xã hội cho rằng nhu cầu hợp tác, cạnh tranh và thương mại ngày càng tăng trong các cấu trúc xã hội phức tạp đã tạo ra một bộ não tinh vi hơn, với khả năng hiểu động cơ của người khác và dự đoán phản ứng của họ tốt hơn và đây là một lợi thế tiến hóa.

Tương tự, khả năng thuyết phục, thao túng, tâng bốc, tường thuật và khôi hài - tất thảy đều có lợi cho vị thế xã hội cũng như mang lại ưu thế cho bản thân - đã thúc đẩy sự phát triển bộ não cùng với khả năng lập luận và diễn thuyết.

Trong khi đó, giả thuyết văn hóa nhấn mạnh khả năng đồng hóa và lưu trữ thông tin của bộ não con người, cho phép nó được lưu truyền qua các thế hệ. Theo quan điểm này, một trong những lợi thế độc đáo của não người là khả năng học hỏi hiệu quả từ kinh nghiệm của người khác, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp thu những thói quen và sở thích giúp nâng cao khả năng sống còn trong các môi trường đa dạng mà không cần dựa vào quá trình thích nghi sinh học chậm hơn nhiều.

Nói cách khác, những đứa trẻ sơ sinh của con người có thể yếu đuối về thể chất nhưng bộ não các bé được trang bị những năng lực học tập độc đáo, bao gồm khả năng nắm bắt và lưu giữ các chuẩn mực hành vi - hay văn hóa - đã giúp tổ tiên chúng ta tồn tại và sẽ giúp con cháu chúng ta phát triển thịnh vượng.

Một cơ chế có thể góp phần vào sự phát triển bộ não là lựa chọn bạn tình. Có thể con người đã phát triển sở thích giao phối với những đồng loại có bộ não phát triển hơn, ngay cả khi không có lợi thế tiến hóa rõ ràng của chính bộ não.Có lẽ những bộ não phức tạp này đã chứng thực những phẩm chất vô hình quan trọng để bảo vệ và nuôi dạy con cái và con người có thể suy ra các phẩm chất này ở người bạn tình từ những đặc điểm tính cách có thể cảm nhận được như trí tuệ, sự khéo léo, tư duy nhanh hoặc khiếu hài hước.

Sự tiến hóa của bộ não con người là động lực chính cho sự tiến bộ độc nhất của nhân loại, đặc biệt là vì nó giúp mang lại tiến bộ công nghệ - những phương thức ngày càng tinh vi hơn để biến các vật liệu và tài nguyên thiên nhiên xung quanh thành lợi thế của loài người. Tiếp đến, những tiến bộ này giúp định hình các quá trình cách mạng trong tương lai, cho phép con người thích nghi thành công hơn với môi trường thay đổi để tiếp tục tiến bộ hơn nữa và sử dụng các công nghệ mới - một cơ chế lặp đi lặp lại và tạo ra những bước tiến lớn hơn bao giờ hết về công nghệ.

Đặc biệt, người ta cho rằng việc sử dụng lửa và nấu chín thức ăn đã thúc đẩy sự phát triển hơn nữa của bộ não thông qua giảm năng lượng cần thiết để nhai và tiêu hóa, giúp con người dễ tiếp cận calo hơn và giải phóng không gian trong hộp sọ mà trước đây dành để phục vụ cơ và xương hàm. Vòng xoáy đi lên củng cố lẫn nhau này có lẽ đã tạo ra sự đổi mới hơn nữa trong công nghệ nấu nướng, đến lượt mình lại đưa đến sự phát triển hơn nữa của bộ não.

Tuy nhiên, bộ não không phải là cơ quan duy nhất giúp chúng ta khác biệt với các loài động vật có vú khác. Bàn tay con người là một ví dụ. Cùng với bộ não, bàn tay ta cũng tiến hóa một phần để đáp ứng với công nghệ, đặc biệt là lợi ích của việc chế tác và sử dụng các công cụ săn bắn, kim chỉ và dụng cụ nấu ăn.

Đặc biệt, khi loài người làm chủ công nghệ đục đẽo đá và làm những cây lao bằng gỗ, triển vọng sinh tồn của những người biết sử dụng công cụ một cách mạnh mẽ và chính xác đã được cải thiện. Những người thợ săn giỏi hơn có thể đùm bọc gia đình vững chắc hơn và do đó nuôi dạy nhiều con cái đến tuổi trưởng thành hơn. Việc trao truyền các kỹ năng này giữa các thế hệ đã làm tăng tỉ lệ những người thợ săn thành thạo; và lợi thế của những phát minh đổi mới tiếp theo như cây lao cứng hơn, cánh cung mạnh hơn và mũi tên sắc hơn, đã góp phần vào lợi thế tiến hóa của các kỹ năng săn bắn.

Các vòng xoáy đi lên với bản chất tương tự đã xuất hiện trong suốt lịch sử loài người: môi trường thay đổi và tiến bộ công nghệ giúp tăng dân số và kích hoạt sự thích nghi của con người với môi trường sống đang thay đổi và các công cụ mới; tiếp đến, khả năng thích nghi giúp nâng cao năng lực điều khiển môi trường và tạo ra các công nghệ mới. Như ta sẽ thấy, các vòng xoáy đi lên này là trọng tâm để hiểu hành trình của nhân loại và giải mã bí ẩn tăng trưởng.