Bài giảng quá trình lịch sử tiến hóa nguyễn ngoc hưng

- Thuyết âm – dương , ngũ hành : âm dương tương tác tạo ra ngũ hành,ngũ hành tương tác tạo ra vạn vật- Thuyết nguyên tử luận : toàn bộ thiên nhiên, bắt đầu từ những phân tử nhỏ nhất đến

Nguyễn ngoc Hưng Cao học KI-Sinh hoc thực nghiệm

QÚA TRÌNH LỊCH SỬ TIẾN HÓA

1 Lich sử tiến hóa

2 Học thuyết tiến hóa của Darwin

3 Sự tiến hóa phân tử

Các quan điểm tiến hóa trước

darwin

1.1 Các quan điểm thời cổ đại

1.1.1 Thần tạo luận (creationism) 1.1.2 Mục đích luận (theleology)

1.1.3 Các quan điểm khác :

-Buffon (1707-1788) một nhà tự nhiên học người Pháp đã lưu ý rằng các hóa thạch cổ ít

giống với các dạng hiện nay hơn các hóa thạch mới Ông đề xuất hai nguyên lý Một là những thay đổi của môi trường đã tạo ra những thay đổi của sinh vật Hai là những nhóm loài giống nhau phải có cùng một tổ tiên Buffon cũng cho rằng mỗi loài không bất biến mà có thể thay đổi

Những ý niệm - nguyên hình của mọi sự vật tồn tại độc lập với sự vật đó

Sự vật nhờ có ý niệm mới tồn tại được Vật chỉ

là bóng của ý niệm

Tất cả các sinh vật giống như một chuỗi hình dạng, mỗi hình dạng tượng trưng cho một mắt xích đi từ ít hoàn chỉnh đến hoàn chỉnh nhất

Quan điểm tiến hóa trước Darwin

- Thuyết âm – dương , ngũ hành : âm dương tương tác tạo ra ngũ hành,ngũ hành tương tác tạo ra vạn vật

- Thuyết nguyên tử luận : toàn bộ thiên nhiên, bắt đầu từ những phân tử nhỏ nhất đến những vật thể vĩ đại nhất, từ hạt cát đến con người đều trong sự xuất hiện và tiêu diệt vĩnh viễn, trong quá trình liên tục vận động và biến đổi không ngừng

1.2 Các quan điểm thời phục hưng

1.2.1 Tiên hình luận (preformism)

1.2.2 Thuyết tai biến (catastrophism)

Cơ thể thu nhỏ nằm sẵn trong trứng hay tinh trùng

 Không giải thích được hiện tượng di truyền và biến dị

 Thế giới sinh vật biến đổi một cách đột ngột, tức thời không có chuyển tiếp Có các dấu vết với động vật cạn nằm dưới các lớp địa chất của biển còn các dấu vết của động vật biển có thể nàm trên cạn, nhiều tai biến đã xảy ra như các sinh vật cạn bị chìm xuống nước, các sinh vật nước bị đưa lên cạn

- Một thời nào đó, trên trái đất có sự sống

- Sự sống xuất hiện trên trái đất vào thời gian xa xưa ở dạng sinh vật đơn giản đơn giản

- Các dạng sinh vật tìm thấy ở các lớp dịa chất mới không thấy có ở các lớp cổ xưa hơn Chứng tỏ có nhiều loài mới xuất hiện về sau

- Các sinh vật xuất hiện về sau càng giống với các sinh vật ngày nay hơn

- Mức tổ chức được nâng cao dần

Quan điểm tiến hóa trước Darwin

1.2.4 Biến hình luận (transformism)

1.2.3 Sinh lực luận (Vitalism)

Không có lực sống thì không có hiện tượng sống, không có sự tổng hợp các hợp chất hữu cơ

Nhiều nghiên cứu sinh lý hóa sinh giải thích các hiện tượng sống bằng các quan điểm vật lý hóa học thông thường

Sự ra đời của phương pháp so sánh trong sinh học đã hình thành nên các

bộ môn hình thái học so sánh, giải phẫu so sánh, phôi sinh học so sánh

Dưới tác dụng của ngoại cảnh, sinh vật đã biến đổi hình dạng, loài này

có thể biến đổi thành loài khác  các biến đổi diễn ra theo mọi hướng bất kì

-Gắn lịch sử giới sinh vật với lịch sử quả đất

- Khi quả đất nguội lạnh, trong lòng đại dương có các phân tử sống (hữu cơ), phân tử sống hình thành từ phân tử chết (vô cơ) dứơi tác dụng của nhiệt độ và ánh sáng Các hạt vật chất sống do tác dụng với nhau tạo nên vô số dạng sinh vật, chúng tiếp tục tác dụng nữa tạo nên các biến hình

Quan điểm tiến hóa trước Darwin

1.3 Học thuyết tiến hóa của Lamarck

1.3.2 Sự tiến hóa các dạng sinh vật

- Quá trình phát sinh sự sống từ chất vô cơ đã diễn ra và đang diễn ra không ngừng

- Từ các dạng ban đầu này dẫn đến các động thực vật ngày nay bằng con đường phức tạp hóa lần qua nhiều thế hệ Các biến đổi diễn ra từ từ và khó nhận thấy Thời gian địa chất dài và kèm theo

sự thay đổi điều kiện sống có ý nghĩa quan trọng

Các nhân tố chính của sự tiến hóa là:

Sự tiệm tiến (gradation)

Sự biệt hóa thích nghi do điều kiện biến đổi của môi trường

Quan điểm tiến hóa trước Darwin

Những quan niệm của Lamarck về nguyên nhân tiến hóa có thể tóm tắt như sau:

 1.Một tính trạng có thể thu nhận được thông qua việc

sử dụng thường xuyên, và có thể mất đi khi không

được sử dụng

 2.Một tính trạng tập nhiễm (tính trạng thu được do

thường xuyên sử dụng) có thể di truyền từ thế hệ nầy sang thế hệ khác Sự mất đi một tính trạng cũng vậy

 3.Trong quá trình tiến hóa, các dạng sinh vật phát

triển theo hướng ngày càng phức tạp

 4.Một lực siêu hình trong tự nhiên luôn luôn thúc đẩy quá trình tiến hóa hướng tới sự hoàn thiện

Charles Darwin

(1809-1882)

2 HỌC THUYẾT TIẾN HÓA CỦA DARWIN

Nhà sinh học tiến hóa đầu tiên,

là người khởi đầu của khái niệm

chọn lọc tự nhiên.

Học thuyết tiến hóa của Darwin

Tiểu sử Darwin

Church, 1828)

Học thuyết tiến hóa của Darwin

 1831-1836 , tham gia cuộc khảo sát khoa học vòng quanh thế giới bằng tàu

 1844: bắt đầu viết sách về những gì ông đã tìm thấy

 1858: đăng đầu tiên trên tạp chí khoa học

 1859: xuất bản sách “ Nguồn gốc các loài bằng con đường chọn lọc tự nhiên ” , gọi tắt là “ Nguồn gốc các loài ” .

 1871: “ Nguồn gốc loài người và sự chọn lọc giới tính ”.

Tiểu sử Darwin

Học thuyết tiến hóa của Darwin

2.2 Nội dung học thuyết

2.2.1 Biến dị

Các đặc điểm của biến dị ở động vật nuôi và cây trồng:

- Rất đa dạng so với tổ tiên hoang dại ban đầu

Có rất nhiều biến dị và đa số được di truyền cho hậu thế

2.2.2 Đấu tranh sinh tồn

Sự phụ thuộc một sinh vật đối với sinh vật khác và gồm (điều này quan trọng hơn) không chỉ đời sống cá thể mà còn thành công trong việc tạo ra nhiều hậu thế”

2.2.3 Chọn lọc tự nhiên

Sự duy trì các sai khác cá thể hay biến dị có ích và tiêu diệt các dạng có hại được gọi

là chọn lọc tự nhiên hay sự sống còn của các dạng thích nghi nhất

Học thuyết tiến hóa của Darwin

Tóm lại học thuyết tiến hóa của Darwin về chọn lọc tự nhiên dựa trên các giả định sau :

 1.Số lượng cá thể sinh ra trong mỗi thế hệ nhiều hơn số cá thể được sống sót và sinh sản

 2.Có sự biến dị trong các cá thể làm cho chúng không hoàn

toàn giống nhau về tất cả các đặc tính

 3.Trong đấu tranh sinh tồn, những cá thể mang các tính trạng

có lợi sẽ có nhiều cơ hội sống sót và sinh sản hơn là các cá thể mang các tính trạng không có lợi

 4.Một số đặc điểm kết quả của sự sống sót và sinh sản có thể

di truyền

 5.Tất cả các loài sinh vật đều tiến hoá từ một vài tổ tiên chung

 6.Cần có một thời gian rất lớn để cho sự tiến hóa xảy ra.

2.3 Ý nghĩa

-Thế giới sinh vật có nguồn gốc chung

- Nguồn gốc loài người

- Biến dị, di truyền, chọn lọc tự nhiên Chọn lọc tự nhiên là nhân tố chủ yếu và là động lực của tiến hóa

- Cơ nguyên chính của sự tiến hóa, tìm ra cơ sở lịch sử tự nhiên chung, đặc trưng cho các sinh vật

 Thế giới sinh vật được nhìn thành một thể thống nhất có quan hệ họ hàng từ thấp lên cao

 Cây phát sinh chung loài được xây dựng.

 Giúp các nhà Sinh học có định hướng rõ ràng và thuận tiện trong các nghiên cứu cũng như giải thích các kết quả thu được

 Học thuyết tiến hóa của Darwin kết hợp với di truyền học là cơ sở cho học thuyết tiến hóa hiện đại.

Học thuyết tiến hóa của Darwin

CÁC BẰNG CHỨNG

TIẾN HÓA

Các đặc điểm tương đồng

 Một trong những căn cứ của học thuyết tiến hóa là tất

cả các dạng động vật và thực vật ngày nay đều tiến hóa từ một số tổ tiên chung

 Như vậy, các quá trình sống cơ bản như sự phóng

thích năng lượng, sự tổng hợp ATP, sự vận chuyển thông tin di truyền sẽ phải giống nhau trong tất cả các sinh vật

 Trình tự các acid amin của phân tử cytochrom c từ

nấm men cho đến con người dặc biệt giống nhau.

Phôi sinh học so sánh

 Phôi của tất cả các nhóm động vật có xương sống từ cá đến hữu nhũ đều có khe mang nhưng chỉ ở cá các khe mang mới phát triển thành mang Như vậy tại sao phôi của bò sát, chim

và thú cũng có khe mang nhưng không phát triển thành mang?

đặc điểm hình thái của tổ tiên chúng Do đó phôi chim có khe mang vì tổ tiên của chim là một nhóm cá cổ Tuy nhiên điều này không ám chỉ rằng tất cả các đặc điểm phát triển phôi đều

có thể được xem là một sự rút ngắn các đặc điểm của tổ tiên

đoạn sớm

Giai đoạn giữa

Giai đoạn cuối

Cá Lưỡng thê Bò sát

Chim Thú Người

Hình 1 Các giai đoạn phát triển phôi của các lớp động vật có xương sống

Giải phẩu học so sánh

Chúng ta hãy khảo sát cánh chim, chi

trước của ếch, tay người, cánh dơi và vây

ức của cá voi (Hình 2)

Chim Dơi

Các cơ quan nầy được choi là

tương đồng (homologous) với

nhau Chi trước của tất cả các

động vật bốn chân đều có xương

cánh tay, xương tay trụ và tay

quay, xương cổ tay, xương bàn

tay và xương ngón tay Xương

cổ, xương bàn và xương ngón tay

ở những động vật này cũng tương

tự nhau mặc dù mức độ phát triển

của xương có thay đổi theo loài

Cá voi Ếch Cá Người Ngựa

Sự tiến hóa đồng qui

 Khi những sinh vật không có quan hệ thích nghi với cùng nơi cư trú và cùng cách sống, chúng thường có những đặc điểm về hình thái giống nhau mặc dù cấu trúc bên trong của chúng có thể khác nhau Trường hợp này được gọi là sự đồng qui tiến hóa

(ecolutionary convergence)

chúng có cấu trúc rất khác nhau Ở cá xương, vây được nâng đở bởi các tia vây, trong khi ở cá voi vây được nâng đở bởi các

xương ngón Về mặt phát triển tia vây hoàn toàn khác với

xương ngón, do đó vây của hai nhóm chỉ giống nhau ở bề ngoài

 Tương tự, cánh của dơi và cánh của chim có hình thái và chức năng giống nhau nhưng lại khác biệt về cấu trúc bên trong Rắn

và thằn lằn không chi (limbless lizard) thích nghi với đời sống trong hang nên các chi bị thoái hóa

Sự phân bố địa lý của loài

 Sự phân bố địa lý của sinh vật hiện tại cũng là những bằng chứng về sự tiến hóa Chẳng hạn ở những hải đảo khác nhau trên thế giới người ta phát hiện ra

những loài thực vật và động vật đặc hữu (những loài chỉ có ở một vùng nhất định, không tìm thấy ở bất kỳ nơi nào khác

 Cách giải thích hợp lý duy nhất cho sự phân bố địa lý của những sinh vật nầy là một vài cá thể là tổ tiên của quần thể hiện nay của những vùng đó Theo thời gian chúng tiến hóa như chúng ta thấy hiện nay

Hình 3 Các vùng phân bố địa lý trên thế giới

và một số loài thú tiêu biểu của mỗi vùng

SỰ TIẾN HÓA PHÂN TỬ

2 Giả thuyết RNA xuất hiện trước

- 1967, do Thomas R Cech tìm ra.

- Các phân tử RNA có thể mang cùng

Thuyết tiến hóa trung tính

- 1968, do Motoo Kimura tìm ra

- Thuyết tiến hóa trung tính:

+ Phần lớn các thay thế nucleotide trong phân

tử DNA xảy ra ngẫu nhiên tạo ra phần lớn các

đột biến trung tính, không có ý nghĩa chọn lọc

+ Sự đa dạng được duy trì trong quần thể ở

thế cân bằng giữa tổng đột biến và sự loại trừ

ngẫu nhiên

Sự tiến hóa phân tử

Các giả thuyết về sự tiến hoá của gen

Nhân đôi (gene duplication)

Dung hợp (gene fustion)

Tách gen (gene disjunction)

Sự tiến hóa phân tử

Bắt cặp so le (unequal pairing)

Trao đổi chéo

Nhân đôi (gene duplication)

phân hoá enzyme thay đổi cấu hình (conformation)

chọn lọc tự nhiên giữ lại đột biến thích nghi

Sự tiến hóa phân tử

Dung hợp (gene fustion)

dung hợp các bản sao nhân đôi cùng 1 gen

1 gen

lặp đoạn trong cấu trúc gen mới

các lặp đoạn của 1 mạch polypeptide

Tách gen (gene disjunction)

Sự tiến hoá của hệ thống điều hoà

Sự tiến hoá của các

cơ chế điều hoà

(enhancer, promoter,

transposon )

Thay đổi tiến hoá gen cấu trúc

Sự tiến hoá phát triển tăng cường các cơ chế điều hoà

Chân thành

cảm ơn!