thể sinh sản hữu tính, thụ tỉnh chéo và có chung một vốn gen.
Cách thử xem hai kiểu sinh vật thuộc cùng một loaì hay không là xem trong tự nhiên chúng có giao phối được với nhau bình thường và tạo ra hậu thế
hữu thụ hay không. |
Vịt trời, Anas platyrhynchos và vịt nhọn đuôi, Ana acuta la cac loai vit nước ngọt phổ biến nhất ở bắc bán cầu. Khi bị nhốt chung, các loài này giao phối với nhau và tạo ra hậu thế hoàn toàn hữu thụ, thậm chí các thế hệ thứ hai, ba cũng không hè bị mắt sức sống. Trong tự nhiên, sự giao phối chéo giữa chúng rất hiểm khi xảy ra, mặc dầu chúng thường xuyên làm tổ cạnh nhau. Ngược lại, nhiều loại cóc Bufo giao phối hoặc lai với nhau rất thường xuyên, nhưng sản sinh ra đời con bị bất thụ. Trong cả hai trường hợp trên, các cá thể đó đều không đáp ứng định nghĩa về loài, do vậy chúng thuộc các loài riêng biệt. Trong khi đó, bướm Bisfon befularia bình thường va melanin trông rất khác nhau, nhưng chúng giao phối với nhau tự do và tạo ra hậu thế hữu thụ. Vì thế chúng thuộc cùng một loài.
Có một số khó khăn nảy sinh với các quần thể cách ly về mặt địa lý. Thí dụ, chim sẻ nhà Châu Âu, Passer domesticus r6 rang khéng giao phối với sẻ nhà
Bác Mỹ, vốn được di nhập vào đây từ giữa những năm 1852 và 1860. Mặc dầu
hai quần thể này rất giống nhau và người ta không nghĩ chúng thuộc hai loài riêng biệt. Khi khoảng cách thời gian kéo dài hàng nghìn hoặc hàng chục nghìn năm thì tình hình không được rõ ràng lắm.
Định nghĩa loài không áp dụng được cho tất cả các loàisinh vật, chăng hạn amip và loài chỉ sinh sản bằng phương pháp vô tính.Tuy nhiên, các sinh vật chuyên sinh sản vô tính có lẽ là những ngoại lệ hơn là quy luật. Thậm chí, vi khuẩn cũng có một số phương pháp trao đôi gen cho nhau.
Chúng ta cũng nên nhận thức rằng, không giống như các nhóm khác dùng
để phân loại sinh vật, loài là thực thể sinh học thực sự. Các cá thé làm nên loài, cùng chung một mối quan hệ mà quan hệ này hoàn toàn khác với kiểu quan hệ
giữa các giông khác nhau, hoặc giữa các lớp khác nhau. Thực tê không có một
2. Loài là một cộng đồng sinh sản bao quát nhất và lớn nhất của các cá thê sinh sản hữu tính, thụ tỉnh chéo và có chung một vốn gen.
Cách thử xem hai kiểu sinh vật thuộc cùng một loaì hay không là xem trong tự nhiên chúng có giao phối được với nhau bình thường và tạo ra hậu thé hữu thụ hay không.
Vịt trời, Anas platyrhynchos và vịt nhọn đuôi, Ána acwfa là các loài vịt nước ngọt phổ biến nhất ở bắc bán cầu. Khi bị nhốt chung, các loài này giao phối với nhau và tạo ra hậu thế hoàn toàn hữu thụ, thậm chí các thế hệ thứ hai, ba cũng không hè bị mất sức sống. Trong tự nhiên, sự giao phối chéo giữa chúng rất hiểm khi xảy ra, mặc dầu chúng thường xuyên làm tô cạnh nhau. Ngược lại, nhiều loại cóc Bz/o giao phối hoặc lai với nhau rất thường xuyên, nhưng sản sinh ra đời con bị bất thụ. Trong cả hai trường hợp trên, các cá thể đó đều không đáp ứng định nghĩa về loài, do vậy chúng thuộc các loài riêng biệt. Trong khi đó, bướm ệBisfon betularia bỡnh thường và melanin trụng rất khỏc nhau, nhưng chung giao phối với nhau tự do và tạo ra hậu thế hữu thụ. Vì thế chúng thuộc cùng một loài.
Có một số khó khăn nảy sinh với các quần thể cách ly về mặt địa lý. Thí du, chim sé nha Châu Âu, Passer domesficus rõ ràng không giao phối với sẻ nhà Bác Mỹ, vốn được di nhập vào đây từ giữa những năm 1852 và 1860. Mặc dầu hai quần thể này rất giống nhau và người ta không nghĩ chúng thuộc hai loài riêng biệt. Khi khoảng cách thời gian kéo dài hàng nghìn hoặc hàng chục nghìn
năm thì tình hình không được rõ ràng lắm.
Định nghĩa loài không áp dụng được cho tất cả các loàisinh vật, chẳng han amip và loài chỉ sinh sản băng phương pháp vô tính.Tuy nhiên, các sinh vật chuyên sinh sản vô tính có lẽ là những ngoại lệ hơn là quy luật. Thậm chí, vi khuẩn cũng có một số phương pháp trao đổi gen cho nhau.
Chúng ta cũng nên nhận thức rằng, không giống như các nhóm khác dùng
để phân loại sinh vật, loài là thực thể sinh học thực sự. Các cá thể làm nên loài,
cùng chung một mỗi quan hệ mà quan hệ này hoàn toàn khác với kiểu quan hệ giữa các giông khác nhau, hoặc giữa các lớp khác nhau. Thực tê không có một
định nghĩa về loài nào có thể được áp dụng một cách vạn năng mà không bộc lộ
một điểm yếu nào trong khái niệm vẻ loài. Tuy nhiên, các loài mới đã từng tiến
hoá và vẫn đang tiễn hoá.
— b. Sự cách ly địa lý
Các hòn đảo của quân đảo Galapgos ma Ðacuyn đã khảo sát vào năm 1885 năm ở vùng xích đạo cách bờ biển Ecuado khoảng 100km và cách vùng đất liền gần nhất về phía tây gần 5000km. Những đảo này có nguồn gốc núi lửa và người ta tin ràng chúng từ đưới biển chui lên vào khoản 2.000.000 năm trước. Vì thế, chúng không có một mỗi quan hệ trực tiếp nào với đất liền Nam Mỹ. Quả thực cái nền móng dưới biển của đảo này cũng hoàn toàn tách rời với nên lục địa bang một rãnh sâu.Bởi vậy trừ trường hợp do con người di nhập mới đây, tổ tiên của các loài động vật và thực vật trên đảo chắc hắn đến đây một cách hoàn toàn
ngẫu nhiên. Điều này có thể xảy ra như thế nào?
Đối với trường hợp các sinh vật trên cạn, thì sự giải thích khả dĩ nhất
được xuất phát từ thực tế là các đảo này nằm trên luồng hải lưu Humboltdt chảy từ Nam tới Bắc, dọc theo gần như toàn bộ bờ biển Nam Mỹ. Lục địa Nam Mỹ có những vùng rừng rậm nhiệt đới không lỗ và cũng không có gì lạ khi thảm thực vật, cây cối và các sinh vật khác bị nước mưa cuÕn trôi ra sông ra biển. Có lẽ trong quá khứ đã xảy ra việc các cây cối và động vật bị trôi dạt ra biển và trở
thành những chủ nhân đầu tiên của các hòn đảo cách biệt này. Chảng hạn, số
lượng loài được tìm thay trên đảo là rất hạn chế, đã phản ánh xác suất vượt biến thành công của các loài rất thấp. Ngoìa ra thành phần trên đảo cũng ủng hộ cho quan điểm trên.
Thí dụ các loài lưỡng thê như ếch nhái, sa giông, kỳ nhông, cóc sẽ bị chết khi ra biển nên không thay tồn tại trên đảo. Tương tự, các loài có vú lớn chắc sẽ rất khó sống sót sau nhiều tuần hoặc nhiều hoặc nhiều thánh trôi dạt trên biển nên cũng hoàn toàn không có mặt trên đảo. Mặt khác thăn lăn, những sinh vật có thể sống sót sau một thời gian dài thiếu thức ăn và nước uống lại là những sinh
vật rất phổ biến trên đảo. Chim, côn trùng và dơi, những loài có thể tới đảo được
nhờ những cơn giông bão cũng có mặt ở đây.
98
- định nghĩa về loài nào có thê được áp dụng một cách vạn năng mà không bộc lộ
một điểm yếu nào trong khái niệm về loài. Tuy nhiên, các loài mới đã từng tiến hoá và vẫn đang tiến hoá.
b. Sự cách ly địa lý
Các hòn đảo của quần đảo Galapgos mà Đacuyn đã khảo sát vào năm 1885
nằm ở vùng xích đạo cách bờ biển Ecuado khoảng 100km và cách vùng đất liền
gần nhất về phía tây gần 5000km. Những đảo này có nguồn gốc núi lửa và người ta tin ràng chúng từ dưới biển chưi lên vào khoản 2.000.000 năm trước. Vì thế, chúng không có một mối quan hệ trực tiếp nào với đất liền Nam Mỹ. Quả thực cái nền móng đưới biển của đảo này cũng hoàn toàn tách rời với nên lục địa bằng một rãnh sâu.Bởi vậy trừ trường hợp do con người di nhập mới đây, tô tiên của các loài động vật và thực vật trên đảo chắc hắn đến đây một cách hoàn toản
ngẫu nhiên. Điều này có thể xảy ra như thế nào?
Đối với trường hợp các sinh vật trên cạn, thì sự giải thích khả đĩ nhất
được xuất phát từ thực tế là các đảo này năm trên luồng hải lưu Humboltdt chảy
từ Nam tới Bắc, dọc theo gần như toàn bộ bờ biển Nam Mỹ. Lục địa Nam Mỹ có những vùng rừng rậm nhiệt đới không 16 va cũng không có gì lạ khi thảm
thực vật, cây cối và các sinh vật khác bị nước mưa cuốn trôi ra sông ra biển. Có lẽ trong quá khử đã xảy ra việc các cây céi va động vật bị trôi dạt ra biển và trở thành những chủ nhân đầu tiên của các hòn đảo cách biệt này. Chảng hạn, số lượng loài được tìm thay trên đảo là rất hạn chế, đã phản ảnh xác suất vượt biển thành công của các loài rất thấp. Ngoìa ra thành phần trên đảo cũng ủng hộ cho quan điểm trên.
Thí dụ các loài lưỡng thê như ếch nhái, sa giông, kỳ nhông, cóc sẽ bị chết khi ra biển nên không thấy tồn tại trên đảo. Tương tự, các loài có vú lớn chắc sẽ rất khó sống sót sau nhiều tuần hoặc nhiều hoặc nhiều thánh trôi dạt trên biển nên cũng hoàn toàn không có mặt trên đảo. Mặt khác than lăn, những sinh vật có thể sống sót sau một thời gian dài thiếu thức ăn và nước uống lại là những sinh
vật rất phổ biến trên đảo. Chim, côn trùng và dơi, những loài có thê tới đảo được
nhờ những cơn giông bão cũng có mặt ở đây.
98
Điều lý thú mà Đacuyn phát hiện ra là trong khi tất cả các sinh vật trên đảo
rất giống với các dạng ở đất liền về mặt đại thể thì nhiều loài đã phân ly và hình
thành nên các loài mới địa phương đặc thù cho đảo, những loài này không tìm
thấy ở nơi nào khác trên thế giới.
Ví dụ, trong số khoảng 700 loài thực vật có hoa được mô tả có tới 250 là loài địa phương. Các loài động vật địa phương bao gồm rùa khổng lô,
Œeochelone elephanfopus và hat loài kỳ nhông, một giống trên cạn, Conolopbhas
@ubcrifafus và một loại dưới biển, Ambylrhynchus cristatus.
Điều đặc biệt lý thú là các loài chim sẻ ĐÐacwuyn, một nhóm chim nhỏ đuôi ngăn, có bộ lông màu nâu xám hoặc đen. Có 14 loài được phát hiện. Chúng rất giống nhau về tập tính sinh sản và giải phẫu bên trong, nhưng lại khác xa nhau hình dạng mỏ và tập tính ăn uống. Đacuyn giải thích răng các loài khác nhau
này phải bắt nguồn từ một loài tổ tiên chung. Sau khi đến đảo thành công, chim.
sẻ có lẽ đã toả rộng ra các đảo lân cận và hình thành nên hàng loạt các quần thê cách ly thích ứng với nhãng điều kiện môi trường riêng biệt. Thoát khỏi sự cạnh
tranh với các dạng đất liền, những cá thể của các quần thể cách ly này bắt đầu
khai thác nguồn thức ăn mới, và do có được lợi thế này, chúng nhanh chóng sinh sản và hình thành nên các dạng địa phương và sau này hình thành nên các loài
riêng biệt. |
Những nghiên cứu sâu hơn nhằm khang dinh su giai thich cha Dacuyn về quá trình này được gọi là sự fan fod thích ứng.
Những phát hiện của Đacuyn trên đảo Galapagos không phải là độc nhất.
Nhiều đảo ở đại dương cũng có các loài địa phương của mình. Thí dụ: Các đảo Aldabra, Ascenscion, Cape Verde, Falklands, Hawai, Madagascar, Tristan da Cunha, Seychelles và nhiều đảo khác. Các đảo này hoàn toàn cách xa với đất liền gần nhất vừ chúng vẫn giữ được cách ly suốt một thời gian dài. Tuy nhiên kiểu biến đị tương tự cũng được tìm thấy trên các quân thể của những đảo ít bị
cách ly hơn. Nhiều đảo xung quanh nước Anh, mới được hình thành cách đây
5.000 — 10.000 năm do sự năng cao mực nước biển sau lần băng hà cuối cùng. Ở
Điều lý thú mà Ðacuyn phát hiện ra là trong khi tất cả các sinh vật trên đảo
rất giống với các dạng ở đất liền về mặt đại thê thì nhiều loài đã phân ly và hình
thành nên các loài mới địa phương đặc thù cho đảo, những loài này không tìm thấy ở nơi nào khác trên thế giới.
Vị dụ, trong số khoảng 700 loài thực vật có hoa được mô tả có tới 250 là
"loài địa phương. Các loài động vật địa phương bao gồm rùa khổng lồ,
Geochelone elephantopus va hai loai ky nhéng, mot gidng trén can, Conolophas subcritatus va mét loai duéi bién, Ambylrhynchus cristatus.
Điều đặc biệt lý thú là các loài chữm sẻ Đacuyn, một nhóm chim nhỏ đuôi ngăn, có bộ lông màu nâu xám hoặc đen. Có 14 loài được phát hiện. Chúng rất giỗng nhau về tập tính sinh sản và giải phẫu bên trong, nhưng lại khác xa nhau hình dạng mỏ và tập tính ăn uống. Đacuyn giải thích răng các loài khác nhau này phải bắt nguồn từ một loài tổ tiên chung. Sau khi đến đảo thành công, chim sẻ có lẽ đã toả rộng ra các đảo lần cận và hình thành nên hàng loạt các quan thé cach ly thích ứng với nhãng điều kiện môi trường riêng biệt. Thoát khỏi sự cạnh tranh với các dạng đất liền, những cá thể của các quân thể cách ly này bắt đầu khai thác nguồn thức ăn mới, và do có được lợi thế này, chúng nhanh chóng sinh sản và hình thành nên các dạng địa phương và sau này hình thành nên các loài
riêng biệt. |
Những nghiên cứu sâu hơn nhằm khẳng định sự giải thích của Dacuyn về quá trình nay duoc goi 1a su lan toa thich ứng.
Những phát hiện của Dacuyn trén dao Galapagos khéng phai là độc nhat.
Nhiều đảo ở đại dương cũng có các loài địa phương của mình. Thí dụ: Các đảo Aldabra, Ascenscion, Cape Verde, Falklands, Hawal, Madagascar, Tristan da Cunha, Seychelles và nhiều đảo khác. Các đảo này hoàn toàn cách xa với đất liền gần nhất vừ chúng vẫn giữ được cách ly suốt một thời gian dài. Tuy nhiên kiểu biến dị tương tự cũng được tìm thấy trên các quan thé của những đảo ít bị
cách ly hơn. Nhiều đảo xung quanh nước Anh, mới được hình thành cách đây 5.000 — 10.000 năm do sự năng cao mực nước biển sau lần băng hà cuối cùng. Ở
các đảo này, không có các loài địa phương nhưng có những quân thể khác biệt,
đặc biệt là của các loài ít có khả năng giao phối với các dạng đất liền.
Trên các mức độ khác nhau, sự cách ly địa lý giúp ta giải thích sự phong phú của sinh vật trên các lục địa khác nhau của quả đất.
c. Các cơ chế hình thành loài
Người ta phân biệt ra ba kiểu hình thành loài khác nhau là: hình thành loài khác chỗ, liền chỗ và cùng chỗ.