PHẦN 3. TIẾN HÓA Chương 9. Các thuyết tiến hóa
1. Học thuyết tiến hóa cổ điển
Jean Baptiste Lamarck(1744-1829) Nhà tự nhiên học người Áo, là người đầu tiên xây dựng một học thuyết có hệ thống về sự tiến hóa của sinh giới. Tiến hóa không đơn thuần là sự biến đổi mà là sự phát triển có kế thừa lịch sử, theo hướng ngày càng hoàn thiện. Theo Lamarck nâng cao dần trình độ tổ chức của cơ thể từ đơn giản đến phức tạp là dấu hiệu chủ yếu của quá trình tiến hóa hữu cơ.
QUAN NIỆM CỦA LAMARCK VỀ NGUYÊN NHÂN TIẾN HOÁ
Theo Lamarck, điều kiện ngoại cảnh không đồng nhất và thường xuyên thay đổi là nguyên nhân chính làm cho các loài biến đổi dần dà và liên tục. những biến đổi nhỏ được tích lũy qua thời gian dài đã tạo nên những biến đổi sâu sắc trên cơ thể sinh vật.
Tiếp thu mọt quan niệm từ thời cổ Hi Lạp, Lamarck cho rằng những biến đổi trên cơ thể do tác dụng của ngoại cảnh hay do tập quán hoạt động của động vật đều được di truyền qua các thế hệ. Trình độ khoa học đương thời chưa cho phép ông phân biệt biến dị di truyền và ko di truyền
Lamarck chưa thành công trong việc giải thích các đặc điểm thích nghi hợp lí trên cơ thể sinh vật. ông cho rằng ngoại cảnh thay đổi chậm chạp nên sinh vật có khả năng thích nghi kịp thời và trong lịch sử không có loài nào bị đào thải. điều này không đúng với với các tài liệu cổ sinh vật học. Lamarck quan niệm sinh vật vốn có khả năng phản ứng phù hợp với sự thay đổi điều kiện môi trường và mọi cá thể trong loài đều nhất loạt phản ứng như nhau trước diều kiện ngoại cảnh mới. điều này không phù hợp với quan niệm ngày nay về đặc điểm vô hướng của biến dị, tính đa hình của quần thể.
Lamarck chưa giải thích được chiều hướng tiến hóa từ đơn giản đến phức tạp.
Ông buộc phải giả thiết rằng sinh vật vốn có một khuynh hướng không ngừng vươn lên tự hoàn thiện.
Để minh hoạ, ông giải thích sự tiến hóa hình thành nên loài hươu cao cổ từ loài hươu cổ ngắn như sau: Khi ở dưới thấp không còn lá cây( môi trường thay đổi) các con hươu đều phải chủ động vươn cổ lên để lấy các lá trên cao ( thay đổi tập quán hoạt động) do cổ được hoạt động theo chiều hướng vươn dài ra nên cổ hươu sẽ dài dần và đặc điểm này được truyền lại cho đời sau. trong các thế hệ kế tiếp, lá cây ở dưới ngày một khan hiếm hơn nên để tồn tại, các con hươu lại tiếp tục vươn cổ để lấy được các lá ở trên cao hơn, nên qua nhiều thế hệ loài hươu cổ ngắn dần dân chuyển đổi thành hươu cao cổ.
Tóm lại:
Cống hiến:
+ Chứng mình được giới sinh vật là sản phẩm của một quá trình liên tục phát triển từ đơn giản đến phức tạp
+ Ông cho rằng ngoại cảnh thay đổi chậm chạp nên sinh vật có khả năng thích nghi kịp thời và trong lịch sử không có loài nào bị đào thải
+ Lamarck quan niệm sinh vật vốn có khả năng phản ứng phù hợp với sự thay đổi điều kiện môi trường và mọi cá thể trong loài đều nhất loạt phản ứng theo cách như nhau trước điều kiện ngoại cảnh mới
+ Lamarck cũng chưa giải thích được chiều hướng tiến hóa từ đơn giản đến phức tạp
Những quan niệm của Lamarck về nguyên nhân tiến hóa có thể tóm tắt như sau:
1.2. Thuyết tiến hoá của Darwin
Charles Robert Darwin (1809-1882) là nhà tự nhiên học người Anh đã đặt nền móng vững chắc cho học thuyết tiến hoá, với tác phẩm nổi tiếng “nguồn gốc các loài”(1859) (The Origin of Species). Các quan niệm của Darwin về tiến hóa:
1.2.1. Biến dị
Darwin là người đầu tiên dùng khái niệm biến dị cá thể ( hay gọi tắt là biến dị) để chỉ sự phát sinh những đặc điểm sai khác giữa các cá thể cùng loài trong quá trình sinh sản. Ông nhận xét rằng tác dụng trực tiếp của ngoại cảnh hay của tập quán hoạt động chỉ gây ra những biến đổi đồng lọat theo một hướng xác định, tương ứng với điều kiện ngoại cảnh , ít có ý nghĩa trong chọn giống và tiến hoá . Biến dị xuất hiện trong quá trình sinh sản ở từng cá thể riêng lẻ và theo những hướng không xác định mới là nguồn nguyên liệu của chọn giống và tiến hoá.
1.2.2. Chọn lọc nhân tạo
Trong một quần thể vật nuôi hay cây trồng luôn luôn xuất hiện nhiều biến dị.
những cá thể mang biến dị có lợi cho người sẽ được ưu tiên giữ lại và dùng để nhân giống .Những cá thể mang biến dị bất lợi cho người sẽ bị loại bỏ, hạn chế sinh sản. đó là quá trình chọn lọc nhân tạo, bao gồm hai mặt song song : vừa đào thải những biến dị bất lợi vừa tích luỹ những biến dị có lợi phù hợp với mục tiêu sản xuất của con người. Chọn lọc nhân tạo là nhân tố chính quy định chiều hướng và tốc độ biến đổi của các giống vật nuôi và cây trồng. Nó giải thích vì sao mỗi giống vật nuôi hay cây trồng đều thích nghi cao độ với một nhu cầu xác định của con người.
Trong mỗi vật nuôi hay cây trồng, sự chọn lọc có thể được tiến hành theo những hướng khác nhau. trong mỗi hướng , con người đi sâu khi thác ở sinh vật một đặc điểm có lợi cho mình, giữ lại những dạng tốt nổi bật, loại bỏ những dạng trung gian không đáng chú ý. kết quả là từ một dạng ban đầu đã dần dần phát sinh nhiều dạng khác nhau rõ rệt và khác xa dạng tổ tiên. Đó là quá trình phân li tính trạng, giải thích sự hình thành nhiều giống vật nuôi , cây trồng trong mỗi loài, xuất phát từ một hoặc vài dạng tổ tiên hoang dại.
1.2.3. Chọn lọc tự nhiên
Giữa các cá thể cùng loài sinh ra trong cùng một lứa , sống trong cùng một hoàn cảnh, luôn luôn xuất hiện những biến dị cá thể rất phong phú. Nhưng sự tồn taị của mỗi sinh vật lại phụ thuộc vào vô số yếu tố phức tạp trong ngoại cảnh, vì vậy nó chịu sự chọn lọc(chọn lọc tự nhiên). Tác nhân gây ra sự chọn lọc là những điều kiện khí hậu, đầt đai, nguồn thức ăn, kẻ thù tiêu diệt, đối thủ cạnh ranh về thức ăn, chỗ ở.Tác động của chọn lọc tự nhiên đã phân hoá về khả năng sống sót và sinh sản của các cá thể Những cá thể nào mang biến dị có lợi cho bản thân chúng sẽ được sống sót nhiều hơn, phát triển ưu thế, sinh sản nhiều , con cháu ngày càng đông. Trái lại, những
cá thể mang biến dị có hại hoặc ít có lợi cho bản thân chúng thì ít có khả năng tồn tại phát triển, con cháu hiếm dần.
Nếu động lực thúc đẩy chọn lọc nhân tạo là nhu cầu về kinh tế và thị hiếu của con người, thì động lực thúc đẩy chọn lọc tự nhiên là đấu tranh sinh tồn. vì sinh vật phải thường xuyên chống chọi với những yếu tố bất lợi, giành lấy những điều kiện có lợi của môi trường mới tồn tại và phát triển được.
Darwin đã nêu một ví dụ điển hình về tác dụng của chọn lọc tự nhiên đối với sâu bọ ở quần đảo Mađerơ. ở đó thường xuyên gió thổi mạnh.Tất cả những âu bọ nào không có cánh to khoẻ đủ chống chọi với gió mạnh đều bị tiêu diệt. trong điều kiện như vậy , không có cánh hoặc cánh tiêu giảm, bắt buộc sâu bọ chỉ bò hoặc bay sát mặt đất là những biến dị có lợi. Kết quả là trong 550 loài cánh cứng ở đây đã có 200 loài không bay được.
Chọn lọc tự nhiên tác động thông qua đặc tính biến dị và di truyền, đã là nhân tố chính trong quá trình hình thành các đặc điểm thích nghi trên cơ thể sinh vật.
Trong chọn lọc tự nhiên , trên quy mô rộng lớn và qua thời gian lịch sử lâu dài, quá trình phân li tính trạng dẫn tới sự hình thành nhiều loài mới từ một loài ban đầu.
Theo Darwin, loài mới được hình thành dần dần qua nhiều dạng trung gian, dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên theo con đường phân li tính trạng.
Với thuyết chọn lọc tự nhiên, Darwin đã giải thích khá thành công sự hình thành các đặc điểm thích nghi của sinh vật. Nếu Lamarck xem thích nghi là kết quá sự biến đổi của cơ thể sinh vật tương ứng với sự thay đổi của ngoại cảnh thì Darwin coi đây là quá trình chọn lọc các biến dị, đào thải các dạng kém thích nghi. Darwin cũng đã thành công trong việc xây dựng luận điểm về nguồn gốc thống nhất của các loài , chứng minh rằng toàn bộ sinh giới ngày nay là kết quả của quá trình tiến hoá từ một nguồn gốc chung.
Tuy nhiên do sự hạn chế của trình độ khoa học đương thời, Darwin chưa thể hiểu rõ về nguyên nhân phát sinh biến dị và cơ chế di truyền các biến dị .
Có thể giải thích sự tiến hoá hình thành nên loài hươu cao cổ theo quan niệm của Darwin: Trong loài hươu cổ ngắn, một số biến dị cá thể xuất hiện , trong đó có con cổ dài. Khi lá cây dưới thấp không còn, những con cổ ngắn không kiếm được thức ăn sẽ chết, con hươu cổ dài vẫn ăn được những lá trên cao nên sẽ sống sót nhiều hơn, phát triển ưu thế hơn, sinh sản nhiều và con cháu ngày càng đông. Quá trình này được diễn tiến qua thời gian dài đưa đến sự hình thành loài hươu cao cổ.
Tóm lại Ưu điểm
Darwin đã giải thích khá thành công sự hình thành các đặc điểm thích nghi của sinh vật
Darwin đã thành công trong việc xây dựng luận điểm về nguồn gốc thống nhất của các loài, chứng minh rằng toàn bộ sinh giới ngày nay là kết quả của quá trình tiến hoá từ một nguồn gốc chung
Nhược điểm:
+ Vì sao ngày nay mỗi loài sinh vật đều thích nghi hợp lí với điều kiện sống của nó? Vì chọn lọc tự nhiên đã đào thải những dạng kém thích nghi. sự xuất hiện loài mới gắn liền với sự xuất hiện những đặc điểm thích nghi mới.
+ Vì sao các loài biến đổi liên tục nhưng ranh giới giữa các loài khá rõ rệt, gián đoạn? Vì chọn lọc tự nhiên đã đào thải những hướng biến đổi trung gian
+ Vì sao các yếu tố ngoại cảnh thay đổi chậm chạp ,mà sinh giới đã phát riển nhanh chóng , với tốc độ ngày càng nhanh? Vì chọn lọc đã diễn ra theo con đường phân li ; một loài gốc có thể sinh ra nhiều loài mới. tốc độ biến đổi của các loài phụ thuộc chủ yếu vào cường độ hoạt động của chọn lọc tự nhiên chứ không phải sự thay đồi các điều kiện khí hậu địa chất.Các nhóm xuất hiện sau đã kế thừa các biến đổi có lợi trên cơ thể của các nhóm xuất hiện trước, thích nghi hơn nên phát triển nhanh hơn.
+ Vì sao xu hướng chung của sinh giới là tổ chức ngày càng cao mà ngày nay bên cạnh các nhóm tổ chức cao vẫn song song tồn tại những nhóm có tổ chức thấp? Vì trong những hoàn cảnh nhất định , sự duy trì trình độ tổ chức nguyên thuỷ hoặc đơn giản hoá tổ chức vẫn bảo đảm sự thích nghi