LỊCH
SỬ THUYẾT TIẾN HOÁ
Gs
Bùi Tấn Anh - Phạm Thị Nga
Trong
các chương trước chúng ta đã đề cập đến việc tất cả
các sinh vật đều được cấu tạo từ các đơn vị cơ bản
là tế bào. Chúng đều có chứa vật liệu di truyền
là ADN, đều có các quá trình biến dưỡng, sinh sản.... Nói
chung là chúng giống nhau về một số mặt nhất định.
Bên cạnh đó các sinh vật lại có nhiều điểm khác nhau.
Sự đa dạng của sinh vật cho thấy có một quá trình tiến
hóa đã và đang xảy ra. Nói đơn giản, sự tiến hóa
là sự thay đổi theo thời gian. Học thuyết tiến hóa
giải thích về mối quan hệ giữa các dạng sinh vật khác
nhau trên trái đất.
I.
CÁC QUAN NIỆM TIẾN HÓA TRƯỚC DARWIN
Các
nhà triết học cổ Hy lạp đã cố gắng giải thích tính đa
dạng của sinh vật trên trái đất.
Ðáng
lưu ý nhất là Aristote (384-322 trước công nguyên).
Ông cho rằng 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. Ông gọi chuỗi
đó là nấc thang của tạo hóa (scale of nature). Theo quan
điểm này, các loài là cố định và không có sự tiến hóa
Những
thành kiến chống lại sự tiến hóa đã được củng cố
trong nền văn hóa Cơ đốc giáo bởi Kinh Cựu ước về đấng
sáng tạo. Những giáo điều về việc các loài được
Chúa tạo ra và bất biến đã ăn sâu vào các quan niệm phương
Tây thời bấy giờ. Ngay cả khi học thuyết Darwin xuất
hiện, ở Châu Âu và Châu Mỹ vẫn nổi lên thuyết tự nhiên
thần luận (natural theology), một thuyết tìm cách khám phá
chương trình của đấng sáng tạo bằng cách nghiên cứu tự
nhiên. Các nhà tự nhiên thần luận thấy rằng sự thích
nghi của sinh vật là bằng chứng cho thấy đấng sáng tạo
đã tạo ra mỗi loài theo một mục đích riêng. Mục tiêu
chính của tự nhiên thần luận là sắp xếp các loài để
phát hiện ra các bước trong bậc thang của sự sống mà Chúa
đã sáng tạo ra.
Ðến
thế kỷ XVIII, Carolus Linnaeus (1707-1778) là người đã
sáng lập ra cách phân loại hiện đại cùng cách mô tả mỗi
loài và là người đề xuất ra cách đặt tên đôi cho mỗi
sinh vật. Dùng tên loài là đơn vị phân loại Linnaeus
đã tìm kiếm mối quan hệ tự nhiên và sắp xếp các dạng
sinh vật theo các mức phân loại khác nhau: loài, giống, họ,
bô, lớpü. Sự đóng góp của ông về phân loại cho thấy
các loài có quan hệ với nhau nhưng ông vẫn giữ quan niệm
như một nhà tự nhiên thần luận cho rằng chúa đã sáng tạo
ra tất cả các dạng sinh vật và chúng không thay đổi.
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.
Vào
cuối thế kỷ XVIII, nhiều nhà tự nhiên học cho rằng lịch
sử tiến hóa của sinh vật gắn liền với lịch sử tiến
hóa của trái đất. Tuy nhiên chỉ có Jean Baptiste Lamarck
(1744-1829) là người đã phát triển một học thuyết tương
đối hoàn chỉnh về sự tiến hóa của sinh vật. Ông
thu thập và phân loại các động vật không xương sống tại
Viện Bảo tàng Lịch sử tự nhiên ở Paris. Bằng cách
so sánh những loài còn sống với các dạng hóa thạch, Lamarck
thấy rằng có sự biến đổi theo trình tự thời gian từ
các hóa thạch cổ đến các hóa thạch trẻ hơn dẫn đến
các loài hiện tại (các dạng phức tạp hơn xuất phát từ
các dạng đơn giản). Lamarck công bố học thuyết tiến hóa
của ông vào năm 1809: không còn nghi ngờ gì nữa, tạo hóa
tạo ra mọi vật từng tí một và nối tiếp nhau trong thời
gian vô hạn định.
Giống
như Aristote, Lamarck cũng sắp xếp các sinh vật thành
các bậc thang, mỗi bậc gồm các dạng giống nhau. Ở
dưới cùng là những sinh vật hiển vi mà ông tin rằng chúng
được tạo ra liên tục bằng cách tự sinh từ các vật liệu
vô cơ. Ở trên cùng của bậc thang tiến hóa là các động
vật và thực vật phức tạp nhất. Sự tiến hóa phát
sinh do xu hướng nội tại vươn tới sự hoàn thiện.
Khi một sinh vật hoàn thiện, chúng thích nghi ngày càng tốt
hơn với môi trường sống.
Lamarck
cũng đã đưa ra cơ chế để giải thích làm thế nào sự
thích nghi xảy ra. Chúng hợp thành từ hai quan niệm phổ
biến vào thời Lamarck. Thứ nhất là việc sử dụng và
không sử dụng, là quan niệm cho rằng những phần nào của
cơ thể được sử dụng thường xuyên sẽ trở nên lớn hơn
và mạnh hơn, trong khi những phần không được sử dụng sẽ
bị thoái hoá. Thứ hai là quan niệm về sự di truyền
các tính trạng tập nhiễm (inheritance of acquired characteristics).
Theo quan niệm nầy, những biến đổi mà sinh vật thu nhận
được trong suốt đời sống của chúng có thể di truyền
được cho thế hệ sau. Thí dụ kinh điển là sự tiến
hóa chiều dài cổ của hưu cao cổ. Theo quan điểm của
Lamarck, tổ tiên của loài hươu nầy có cổ ngắn, có xu hướng
vươn dài cổ ra để có thể chạm đến những tán lá cây
là nguồn thức ăn chính của chúng. Sự thường xuyên
vươn dài cổ nầy làm cho con cháu của chúng có cổ dài hơn.
Vì các cá thể nầy có cổ vươn dài nên thế hệ kế tiếp
sẽ có cổ dài hơn. Cứ tiếp tục như thế, mỗi thế
hệ có cổ hơi dài hơn thế hệ trước đó.
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.
Về
cơ bản, quan niệm tiến hóa của Lamarck là đúng nhưng ông
thường không được nhớ đến vì những sự kiện tiến
hóa không được chứng minh đầy đủ. Nhiều thí nghiệm
cho thấy các tính trạng tập nhiễm không thể di truyền được.
Chỉ những thay đổi trong cấu trúc di truyền của các tế
bào sinh dục mới có thể truyền từ bố mẹ đến con cái.
II.
HỌC THUYẾT DARWIN
Xin
bấm vào đây để đọc tiểu sử của Darwin
Năm
1859, Charles Darwin (1809-1882) một nhà tự nhiên học người
Anh đã đưa ra một học thuyết toàn diện về nguồn gốc
của loài do chọn lọc tự nhiên. Theo học thuyết nầy
tất cả các sinh vật đa dạng ngày nay là kết quả của một
lịch sử tiến hóa lâu dài. Tất cả các sinh vật thường
xuyên thay đổi và những thay đổi nầy của mỗi loài giúp
cho chúng thích nghi với môi trường sống. Một hệ quả
quan trọng của học thuyết nầy là không cần phải giả định
về một lực siêu tự nhiên đã sáng tạo ra các sinh vật
đa dạng trên trái đất. Một trong các đặc tính chung
của sinh vật là khả năng biến dị di truyền. Những
biến dị nầy cung cấp nguyên liệu cho sự tiến hóa.
Học
thuyết tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên của Darwin bao gồm
ba sự kiện và hai kết luận.
Sự
kiện thứ nhất là khả năng sinh sản to lớn trong tự
nhiên. Thí dụ: một con cá hồi đẻ từ 3 đến 5 triệu
trứng, một con sò đẻ 60 triệu trứng. Thậm chí voi
là một động vật sinh đẻ chậm cũng có khả năng sinh sản
khổng lồ. Darwin đã nêu rõ:
Voi
là một động vật sinh sản chậm nhất trong tất cả các
động vật đã biết, và tôi đã gặp khó khăn để ước
lượng tỉ lệ gia tăng tự nhiên thấp nhất của nó; an toàn
nhất là giả định rằng nó bắt đầu sinh sản khi 30 tuổi
và tiếp tục sinh sản đến 90 tuổi; nếu như thế, sau một
thời kỳ từ 740 đến 750 năm, sẽ có khoảng 19 triệu voi
con cháu của cặp ban đầu nầy. Sau khoảng 1200 năm, quần
thể voi giả thiết nầy có thể vai kề vai, nối đuôi nhau
bao phủ toàn bộ bề mặt trái đất.
Nguyên
sinh vật Paramecium sinh sản với tốc độ ba lần phân chia
mỗi ngày, nếu có đủ thức ăn và các cá thể con sinh ra
đều sống sót thì chỉ trong vòng 5 năm sẽ tạo ra một khối
lượng gấp 10 lần khối lượng của trái đất. Từ
nhiều quan sát, Darwin đã kết luận rằng mỗi sinh vật có
khuynh hướng sinh ra nhiều cá thể con hơn là nhu cầu để
thay thế cho số cá thể bố mẹ.
Sự
kiện thứ hai là mặc dù số lượng cá thể của mỗi
loài có xu hướng gia tăng theo cấp số nhân, số lượng cá
thể của loài được duy trì tương đối ổn định.
Ở nhiều loài, có sự tăng và giảm số lượng cá thể có
chu kỳ liên quan đến các mùa trong năm, thức ăn, mật độ
của quần thể thú ăn thịt và con mồi... nhưng nói chung
số lượng của mỗi loài vẫn duy trì ổn định.
Từ
hai sự kiện trên đã đưa đến một kết luận mà Darwin gọi
là đấu tranh sinh tồn (struggle for existence) bao gồm không chỉ
sự sống sót của cá thể mà cả của loài. Như vậy,
có một sự đấu tranh để sinh tồn giữa hàng triệu cá thể
con được sinh ra từ một loài cá (giữa cá lớn và cá bé
cùng loài) và giữa các loài cá khác nhau sống trong cùng một
vùng cư trú.
Sự
kiện thứ ba liên quan đến những biến dị cá thể xảy
ra trong loài. Thật vậy, có vô số biến dị giữa các
cá thể trong cùng một loài. Mặc dù thoạt nhìn thì tất
cả các con bò trong một đàn đều giống nhau, nhưng nếu quan
sát kỹ sẽ có thể nhận thấy những biến dị cá thể về
hình dạng, kích thước, màu lông, nết na...
Từ
sự kiện nầy, Darwin đã đưa ra một kết luận thứ hai quan
trọng hơn: sự sống sót của các dạng thích nghi nhất dưới
tác dụng của chọn lọc tự nhiên. Trong các cá thể
biến dị của một quần thể, những cá thể nào có các tính
trạng thích nghi nhất với môi trường sẽ có nhiều cơ hội
sống sót và sinh sản, con cái cũng mang những đặc điểm
biến dị đó.
Ngoài
ra Darwin còn cho rằng: tất cả các động vật tương tự
nhau phải tiến hóa từ một tổ tiên chung và tất cả các
sinh vật phải tiến hóa từ một vài hoặc một tổ tiên chung
đã sống cách đây nhiều triệu năm.
Tóm
lại học thuyết tiến hóa của Darwin về chọn lọc tự
nhiên dựa trên các giả định sau đây:
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.
