năm trước khi xuất hiện các dạng tiên tiễn hơn.
2.- Khi các hoá thạch được sắp xếp theo một trật tự lịch sử thì bức tranh về
nguồn gốc tiễn hoá thường xuất hiện rõ ràng. Những thay đổi về cầu trúc có thể được giải thích là do kết quả của quá trình thích nghi với điều kiện sống mới.
3. Sự tuyệt chủng thường hay xuất hiện tới mức là chỉ có một số ít các dạng hoá thạch còn có đại diện trong số các sinh vật hiện đạng tồn tại.
Tiến hoá không phải luôn là một quá trình diễn ra từ từ mà có thê thường xuyên xảy ra dưới dạng một loạt các “ bước nhảy” cũng giỗng như cách diễn ra các cuộc cách mạng về công nghệ mới, thí dụ như việc thắp sáng bằng điện nhanh chóng thay thế các công nghệ kém hiệu quả cũ kỹ hơn.
5.3.4. Bằng chứng về tiền hóa a. Các hoá thạch
Hoá thạch là các xác sinh vật được tìm thấy trong đá. Sinh vật chết thườnh
thối rữa và bị phân huỷ hoặc bị các sinh vật khác ăn và kết quả là các chất hoá
học trong cơ thê sẽ được luân chuyển và tái sử dụng. Mặt khác, đôi khi xác sinh vật dường như ngay lập tức bị đất cát hoặc tro bụi núi lửa chôn vùi. Cũng có khi
các sinh vật bị chết trong các đầm lầy hoặc chìm xuống đáy hồ hoặc đại dương
được đất sét bảo quản tránh sự phân huỷ, vì những nơi đó không có oxy. Sau đó các chất sẽ lắng đọng và nén các xác sinh vật lại. Các phần cứng của cơ thé ban đầu dan dan được thay thế bằng các muối vô cơ tích tụ lại từ nước. Quá trình này được gọi là quá trình hoá đá. Sau nhiều triệu năm, các hoá thạch như vậy có thé duoc đưa lên các lớp đất đá bề mặt thông qua các chuyền động địa chất và quá trình xói mòn. Đôi khi các xác sinh vật được bảo quản theo một cách khác.
Thí dụ như các côn trùng bị mắc bấy trong nhựa thông và trở thành các hoá thạch trong hỗ phách. Xác của các con voi ma mút phát hiện thấy ở Xibêri được bảo quản trong tuyết tốt tới mức thịt của chúng chó vẫn còn ăn được. Các hoá thạch dấu vết gồm cả dẫu chân và phân hoá thạch.
Các kết luận quan trọng nhất được rút ra từ các nghiên cứu hoá thạch là:
1. Các sinh vật đơn giản đã xuất hiện đầu tiên và tồn tại hàng trăm triệu
năm trước khi xuât hiện các dạng tiên tiên hơn.
2. Khi các hoá thạch được sắp xếp theo một trật tự lịch sử thì bức tranh về nguồn gốc tiến hoá thường xuất hiện rõ ràng. Những thay đổi về cấu trúc có thể
được giải thích là do kết quả của quá trình thích nghỉ với điều kiện sông mới.
3. Sự tuyệt chủng thường hay xuất hiện tới mức là chỉ có một SỐ Ít các dạng hoá thạch còn có đại diện trong số các sinh vật hiện đạng tồn tại.
Tiến hoá không phải luôn là một quá trình diễn ra từ từ mà có thể thường
xuyên xảy ra dưới dạng một loạt các “ bước nhảy” cũng giống như cách diễn ra các cuộc cách mạng về công nghệ mới, thí dụ như việc thắp sang bang dién nhanh chóng thay thế các công nghệ kém hiệu quả cũ kỹ hơn.
_ Việc tồn tại các bước chuyền tiếp nhanh của tiến hoá cho phép ta giải thích được hiện tượng tại sao trong các bộ sưu tập về hoá thạch đôi khi lại thiếu các dạng trung gian.
b. Tổ tiên chung
Phần này sẽ tóm lược các bằng chứng cho thấy các sinh vật có chung một tổ tiên. Các bằng chứng được xem như là gián tiếp vì chúng ta đã không quan sát trực tiếp được quá trình tiễn hoá. Tuy nhiên, nếu các sinh vật hiện đại có các đặc tính không phù hợp với các nguyên lý tiến hoá hoặc không thể giải thích được băng các quá trình đột biến và chọn lọc tự nhiên thì học thuyết tiến hoá chắc chăn cũng sẽ bị phủ nhận.
© Phan loai hoc (taxonomy): Phan loai hoc la khoa hoc về sự phân loại.
Mặc dù về mặt chỉ tiết, các sơ đồ phân loại có khác nhau nhưng có một điểm nỗi bật là các sinh vật hiện đang sống mặc dầu đa dạng nhưng đều có thể sắp xếp lại thành từng nhóm theo một thứ bặc nhất định trên cơ sở các đặc tính chung của chúng. Phần lớn các nhà sinh học tin rằng cách phân nhóm như vậy thực sự phản
ánh mối quan hệ tiến hoá. |
® Sinh học phân tứ: Mọi sinh vật đều sử dụng AND và ARN làm công cụ để mã hoác các protein. Mã di truyền điều khiến quá trình sinh tổng hợp protein là mã vạn năng. Tương tự mọi sinh vật đều có khả náng giải phóng năng lượng từ glucoz thông quan quá trình phân huỷ gÌucoz. Tuy nhiên các cơ chế này
không phải là những cơ chế duy nhất và cũng không nhất thiết phải là cơ chế tốt
nhat.Thé thì tại sao chúng lại được gìn giữ và bảo tồn trong quá trình tiễn hoá?
Có lẽ là do các mô hình trao đổi chất nhất định có được một cách ngẫu nhiên ở các sinh vật sống đầu tiên đựoc duy trì và cố định lại. Ví dụ, một khi đã thiết lập đựoc một bản mã di truyền thì cũng khó có thể tưởng tượng ra rằng một bản mã
di truyền nào kháccó thể được tiến hoá khác về cơ bản với bản gốc. Vì thậm chí
chỉ một thay đổi nhỏ cũng có thể dẫn đến một loạt các sai sót trong việc tông hợp protein. Người ta đã phát hiện ra một số ít các bộ mã khác thường trong tu thể và ở Paramecium nhưng không có một cái nào lại có quan ba bộ khác biệt với bộ mã vạn năng.
94
—_ Việc tồn tại các bước chuyên tiếp nhanh của tiến hoá cho phép ta giải thích được hiện tượng tại sao trong các bộ sưu tập về hoá thạch đôi khi lại thiếu các dạng trung gian.
b. Tổ tiên chung
Phần này sẽ tóm lược các bằng chứng cho thấy các sinh vật có chung một tổ tiên. Các băng chứng được xem như là gián tiếp vì chúng ta đã không quan sát trực tiếp được quá trình tiễn hoá. Tuy nhiên, nếu các sinh vật hiện đại có các đặc tính không phù hợp với các nguyên lý tiễn hoá hoặc không thể giải thích
được bằng các quá trình đột biến và chọn lọc tự nhiên thì học thuyết tiến hoá
chắc chắn cũng sẽ bị phủ nhận.
e Phan loai hoc (taxonomy): Phan loai hoc là khoa học về sự phân loại.
Mặc dù về mặt chỉ tiết, các sơ đồ phân loại có khác nhau nhưng có một điểm nỗi bật là các sinh vật hiện đang sống mặc dầu đa dạng nhưng đều có thể sắp xếp lại
thành từng nhóm theo một thứ bặc nhất định trên cơ sở các đặc tính chung của
chúng. Phần lớn các nhà sinh học tin rằng cách phân nhóm như vậy thực sự phản ánh mối quan hệ tiễn hoá.
® Sinh học phân tứ: Mọi sinh vật đều sử dụng AND và ARN làm công cụ để mã hoác các protein. Mã di truyền điều khiển quá trình sinh tổng hợp protein là mã vạn năng. Tương tự mọi sinh vật đều có khả náng giải phóng năng lượng từ glucoz thông quan quá trình phân huý glucoz. Tuy nhiên các cơ chế này
không phải là những cơ chế duy nhất và cũng không nhất thiết phải là cơ chế tốt nhất.Thế thì tại sao chúng lại được gìn giữ và bảo tồn trong quá trình tiễn hoá?
Có lẽ là do các mô hình trao đổi chất nhất định có được một cách ngẫu nhiên ở
các sinh vật sống đầu tiên đựoc duy trì và cố định lại. Ví dụ, một khi đã thiết lập đựoc một bản mã di truyền thì cũng khó có thể tưởng tượng ra rằng một bản mã di truyền nào kháccó thể được tiến hoá khác về cơ bản với bản sốc. Vì thậm chí chỉ một thay đối nhỏ cũng có thể dẫn đến một loạt các sai sót trong việc tổng hợp protein. Người ta đã phát hiện ra một số ít các bộ mã khác thường trong tu thé và ở Paramecium nhưng không có một cái nào lại có quan ba bộ khác biệt với bộ mã vạn năng.
94
Với sự phát triển của các kỹ thuật phân tích nhanh trình tự axit amin của
protein, đã cho ta một cơ hội mới đề nghiên cứu tiến hoá.
e Giải phẫu so sánh: Trong quá trình tiễn hoá, chúng ta thấy cùng một cầu trúc thường đựơc thích nghỉ và phát triển cho một số chức năng khác hắn nhau. Các bộ phận hình thành cơ bản của bộ xương động vật có xương sống là
chung cho hàng ngàn loài khác nhau kích thước và hình dạng của từng xương
riêng rẽ thì lại có sự dao động rất lớn. Thí du, một số xương cung mang hỗ trợ cho mang ở cá nguyên thuỷ lại được dùng như xương hàm ở cả xương hoặc xương tai ở động vật có vú. Một số khác lại biến thành xương sụn hỗ trợ cho
lưỡi và hầu.
Mặc dầu cầu trúc của các xương chỉ ở các lớp khác nhau có sự dao động lớn do kết quả của sự thích nghỉ khác nhau nhưng ta thấy rõ ràng giữa các lớp vấn có những nét đặc thù chung nỗi bật.
e Phôi sinh học: Sự phát triển phôi của động vật có xương sống là đặc
biệt đồng nhất. Thí dụ, tất cả các phôi sớm đều có khe mang và túi mang. Tất cả
các cầu trúc đó ở cá sau này sẽ phát triển thành mang cá và thành một bộ phận hô hấp quan trọng. Mặt khác ở động vật có xương sống trên cạn các khe mang
và túi mang dường như biến mất và vì thế chỉ còn lại các dấu vết ở các cá thê
động vật có vú trưởng thành là vòi Eustach và ống tai. Sự khác biệt giữa các loài có xương sống chẳng qua là do có sự biến dị. Chắc chắn là có những cơ chế di
truyền nào đó đã được truyền lại từ một loài tổ tiên chung và chúng có thể được biến đổi ít nhiều chứ không hoàn toàn mắt đi.
e Cơ quan thoái hoá: Các cơ quan thoái hoá tôn tại ở cả phôi và ở trong các sinh vật trưởng thành. Chúng không có chức năng gì mặc dù trong qua khứ chúng dường như đã có chức năng nào đó.
e Các bằng chứng địa lý sinh học: Sự phân bỗ của các sinh vật hiện nay là bằng chứng quan trọng ủng hộ cho thuyết tiến hoá. Trái đất được phân chia thnàh các địa lục chính và mỗi vùng này có các dạng sinh vật đặc thù. Sự khác biệt giữa các vùng không thể giải thích chỉ bằng vai trò của khí hậu mà nó là kết
quả của sự trôi dạt lục dia qua đó đã cách ly các quân thể có tổ tiên chung.
Với sự phát triển của các kỹ thuật phân tích nhanh trình tự axit amin của protein, đã cho ta một cơ hội mới để nghiên cứu tiễn hoá.
e Giải phẫu so sánh: Trong quá trình tiến hoá, chúng ta thấy cùng một cấu trúc thường đựơc thích nghỉ và phát triển cho một số chức năng khác hắn nhau. Các bộ phận hình thành cơ bản của bộ xương động vật có xương sống là chung cho hàng ngàn loài khác nhau kích thước và hình dạng của từng xương riêng rẽ thì lại có sự dao động rất lớn. Thí du, một số xương cung mang hỗ trợ cho mang ở cá nguyên thuỷ lại được dùng như xương hàm ở cá xương hoặc xương tai ở động vật có vú. Một số khác lại biến thành xương sụn hỗ trợ cho
lưỡi và hầu.
Mặc dầu cấu trúc của các xương chỉ ở các lớp khác nhau có sự dao động lớn do kết quả của sự thích nghỉ khác nhau nhưng ta thấy rõ ràng giữa các lớp vấn có những nét đặc thù chung nỗi bật.
® Phôi sinh học: Sự phát triển phôi của động vật có xương sống là đặc
biệt đồng nhất. Thí dụ, tất cả các phôi sớm đều có khe mang và túi mang. TẤt cả
các cấu trúc đó ở cá sau này sẽ phát triển thành mang cá và thành một bộ phận hô hấp quan trọng. Mặt khác ở động vật có xương sống trên cạn các khe mang và túi mang dường như biến mất và vì thể chỉ còn lại các dẫu vết ở các cá thể động vật có vú trưởng thành là vòi Eustach và ống tai. Sự khác biệt giữa các loài có xương sống chẳng qua là do có sự biến dị. Chắc chăn là có những cơ chế di truyền nào đó đã được truyền lại từ một loài tổ tiên chung và chúng có thê được biến đổi ít nhiều chứ không hoàn toàn mất đi.
e Cơ quan thoái hoá: Các cơ quan thoái hoá tồn tại ở cả phôi và ở trong các sinh vật trưởng thành. Chúng không có chức năng gì mặc dù trong qua khứ chúng dường như đã có chức năng nào đó.
e Các bằng chứng địa lý sinh học: Sự phân bỗ của các sinh vật hiện nay là bằng chứng quan trọng ủng hộ cho thuyết tiến hoá. Trái đất được phân chia thnàh các địa lục chính và mỗi vùng này có các dạng sinh vật đặc thù. Sự khác biệt giữa các vùng không thể giải thích chỉ bằng vai trò của khí hậu mà nó là kết quả của sự trôi đạt lục địa qua đó đã cách ly các quan thê có tô tiên chung.
nhiều loại vật nuôi cây trồng và qua đó cũng làm tăng sự đa dạng sinh học. Sự
tăng trưởng của sinh vật, bị thiếu với một lượng tối thiểu, thì nhân tố đó được
gọi là nhân tố giới hạn. Quy luật này được Libic phát hiện năm 1940.
5.3.5. Sự hình thành loài mới a. Khái niệm về loài
Thật dễ dàng phân biệt giữa con chó với con mẻo, hoặc con chuột với con voi và nói răng chúng thuộc các loài khác nhau hay thuộc các loại sinh vật khác nhau. Không phải tất cả sự khác biệt giữa các loài đêu rõ ràng như nhau mặc dau các loài trong tự nhiên khác biệt và tách rời nhau. Thật khó đưa ra một định
nghĩa hoàn toàn thoả đáng về loài.
Các nhà sinh học thực địa thường sử dụng khác biệt về câu trúc, hình dạng hoặc màu sắc để phân biệt các loài. Nhưng những đặc điểm đó lại không giúp ích gì cho việc xây dựng khái niệm loài nói chung. Con nòng nọc và con cóc, hay con sâu và con bướm là những cá thể thuộc cùng một loài, nhưng sự khác
biệt nhìn thấy được giữa chúng lớn hơn rất nhiều sự khác biệt giữa các cá thể
thuộc các loài khác nhau.
Các chiến dịch phòng trừ sốt rét bằng cách phun thuốc trừ sâu trước kia
không thnàh công là vì đã tấn công nhằm đối tượng. Muỗi Anopheles maculipenis thoạt đầu được xác định là một loài đơn nhưng sau này người ta tách nó từ nó ra không ít hơn sáu loài khác nhau, trong khi đó chỉ có ban loài muỗi truyền sốt rét. Muỗi trưởng thành của các loài này rất khó phân biệt nhau mặc dù có sự khác biệt về trứng, tập tính và vị trí sinh sống.
Cách tiếp cận hữu ích hơn nhiều để phân biệt loài không phải dựa trên các
đặc điểm cấu trúc, mà là trên ý tưởng về cộng đông sinh sản có cùng cách tiếp cận với cùng loại gen. Tất cả các gen của cùng một loài được gọi là von gen cia
loài đó. Có hai định nghĩa về loài được đề xuất:
1. Loài là một nhóm các quan thể thực sự hoặc có tiềm năng giao phối với nhau. Các quần thể này thực sự cách ly sinh sản với các quần thể của nhóm khác.
96
~ @ Chon lọc nhân tạo: Là chọn lọc có chủ định làm biến đổi hình dạng của - nhiều loại vật nuôi cây trồng và qua đó cũng làm tăng sự đa dạng sinh học. Sự
tăng trưởng của sinh vật, bị thiếu với một lượng tối thiểu, thì nhân tố đó được
gọi là nhân tô giới hạn. Quy luật này được Libic phát hiện năm 1940.
S.3.5. Sự hình thành loài mới a. Khái niệm về loài
Thật dễ dàng phân biệt giữa con chó với con mèo, hoặc con chuột với con VOI Và nói rằng chúng thuộc các loài khác nhau hay thuộc các loại sinh vật khác nhau. Không phải tất cả sự khác biệt giữa các loài đều rõ ràng như nhau mặc dầu các loài trong tự nhiên khác biệt và tách rời nhau. Thật khó đưa ra một định
nghĩa hoàn toàn thoả đáng vẻ loài.
Các nhà sinh học thực địa thường sử dụng khác biệt về cầu trúc, hình dạng
hoặc màu sắc để phân biệt các loài. Nhưng những đặc điểm đó lại không giúp ích gì cho việc xây dựng khái niệm loài nói chung. Con nòng nọc và con cóc, hay con sâu và con bướm là những cá thể thuộc cùng một loài, nhưng sự khác
biệt nhìn thấy được giữa chúng lớn hơn rất nhiều sự khác biệt giữa các cá thể
thuộc các loài khác nhau.
Các chiến dịch phòng trừ sốt rét bằng cách phun thuốc trừ sâu trước kia không thnàh công là vì đã tấn công nhằm đối tuong. Mudi Anopheles
maculipenis thoạt đầu được xác định là một loài đơn nhưng sau này người ta tách nó từ nó ra không ít hơn sáu loài khác nhau, trong khi đó chỉ có ban loài muỗi truyền sốt rét, Muỗi trưởng thành của các loài này rất khó phân biệt nhau mặc dù có sự khác biệt về trứng, tập tính và vị trí sinh sống.
Cách tiếp cận hữu ích hơn nhiêu đề phân biệt loài không phải dựa trên các
đặc điểm cấu trúc, mà là trên ý tưởng về cộng đồng sinh sản có cùng cách tiếp cận với cùng loại gen. Tất cả các gen của cùng một loài được gọi là von gen cua
loài đó. Có hai định nghĩa về loài được đề xuất:
1. Loài là một nhóm các quần thể thực sự hoặc có tiềm năng giao phối với nhau. Cac quan thé nay thực sự cách ly sinh sản với các quan thé cua nhom khac.
96