Chương1: Lý thuyết tiến hoá đối với sinh học_2 pdf

Chương1: Lý thuyết tiến hoá
đối với sinh học

Thêm nữa, chính các dạng sống qui định sự đa dạng của chúng. Một khi
thực vật tiến hóa thì nó trở thành nguồn thức ăn cho các dạng sống khác.
Lần lượt các loài ăn thực vật sau đó lại trở thành thức ăn cho các loài
sinh vật khác. Và khi các dạng sống này chết đi, chúng lại tiếp tục là
thức ăn cho các dạng sống khác. Điểm khác nhau giữa các dạng sống
cho phép chúng tồn tại trong các môi trường khác nhau và thích ứng với
các kiểu sống khác nhau mà ta gọi là sự thích nghi. Sự đa dạng tuyệt
vời của các dạng sống làm cho sinh học trở thành một thứ khoa học hấp
dẫn và Trái đất trở thành một nơi giàu có, phục vụ cho cuộc sống.

Có một thời kì dài không có sự sống trên trái đất. Sau đó là thời kì sống
của các đơn bào, rồi đến sự sinh trưởng của các đa bào. Nói một cách
khác, tự nhiên và sự đa dạng các dạng sống khác nhau luôn thay đổi theo
thời gian. Việc nghiên cứu quá trình mà tạo nên sự tiến hoá sinh học trên
trái đất là một khoa học rất được chú trọng vào thế kỷ 19. Những quá
trình đó sẽ được nói đến rõ nét hơn trong phần 4 của cuốn sách này. Còn
ở đây chúng ta sẽ tìm hiểu một cách ngắn gọn làm sao có thể khám phá
ra chúng.

Tiến hóa sinh học

Những thay đổi qua hàng tỷ năm Khá lâu trước khi hiểu được cơ chế
tiến hoá của sinh giới , nhiều người đã nhận thấy rằng sinh vật biến đổi
theo thời gian và những cơ thể sống đã tiến hoá từ một loài nào đó ko
còn tồn tại trên trái đất. Vào năm 1760, nhà tự nhiên học người
Pháp_Count George-Louis Leclerc de Buffon (1707-1788)_đã viết “Lịch
sử tự nhiên của muôn loài”, cuốn sách đã trình bày một cách rõ ràng về
khả năng tiến hoá của sinh vật. Buffon đã quan sát xương chi của tất cả

các loài động vật có vú ông nhận thấy có sự tương đồng ở nhiều điểm
(hình 1.2). Ông cũng lưu ý một điểm: có những loài động vật có vú, như
heo chẳng hạn, chân chúng có những ngón chẳng bao giờ chạm đất, và
không có tác dụng gì. Buffon đã gặp khó khăn trong việc giải thích sự
tồn tại của những ngón nhỏ vô ích này bởi quan niệm thông thường: Trái
đất và tạo vật của nó được thượng đế tạo ra trong mối quan hệ với các
dạng trước đó. Để giải thích cho những quan sát của mình, Buffon giả
thiết rằng xương chi của các động vật có vú có thể đã được thừa hưởng
từ một tổ tiên chung. Những con heo đó có thể có những ngón chân vô
chức năng vì chúng được thừa hưởng từ tổ tiên đã có những ngón chân
với đầy đủ hình dạng và chức năng.



Buffon đã không thể giải thích được những biến đổi diễn ra như thế nào
nhưng một học trò của ông là Jean baptiste de Lamarck (1744-1829) đã
đề xuất một cơ chế cho sự thay đổi. Ông cho rằng: ”Một giống sinh vật
có thể thay đổi dần dần qua nhiều thế hệ vì thế hệ con cháu được thừa
hưởng những đặc tính đã trở nên phổ biến, các đặc tính này sẽ càng hoàn
thiện hơn trong quá trình phát triển của sinh vật, ngược lại các đặc tính
không được tiếp nhận sẽ thu nhỏ lại và trở nên kém phát triển”. Ngày
nay, các nhà khoa học không thừa nhận quá trình tiến hóa tuân theo cơ
chế này. Tuy nhiên Lamarck đã để lại một dấu ấn quan trọng trong quá
trình giải thích sự tiến hoá của sinh vật.

Thuyết tiến hóa của Darwin

Năm 1858, theo xu hướng chung, các nhà sinh học nhanh chóng tiếp thu
một lý thuyết tiến hóa mới được đề xuất độc lập bởi Charles Darwin và
Alfred Russel Wallace. Vào thời gian này, những nhà địa chất đã thu

thập được những bằng chứng về sự tồn tại và thay đổi củaTrái đất qua
hàng triệu năm, chứ không chỉ dừng lại ở vài ngàn năm như mọi người
đã tưởng. Các bạn sẽ học kỹ hơn về thuyết tiến hóa do chọn lọc tự nhiên
ở chương 23, nhưng các bạn cần nắm được những ý cơ bản để có thể
hiểu được nội dung của quyển sách này. Lý thuyết của Darwin bao gồm
3 quan sát thực nghiệm và 1 kết luận ông rút ra từ đó. Ba quan sát thực
nghiệm:



Khi sống dưới đáy đại dương một số loài cá có hình thù kỳ lạ để phù hợp
với hoàn cảnh sống đặc biệt
 Tốc độ sinh sản của cơ thể sinh vật, mặc dù chậm, nhưng đủ lớn để
có số lượng cá thể khổng lồ nếu tốc độ tử không nhanh bằng.
 Trong mỗi loài sinh vật, đều có sự khác nhau giữa các cá thể.
 Con cháu giống bố mẹ vì chúng đã thừa hưởng những đặc tính của
của bố mẹ mình.
Từ những quan sát này Darwin đã rút ra kết luận: “Sự khác biệt giữa
những cá thể ảnh hưởng lớn đến sự tồn tại và sinh sản của chúng. Một
vài điểm đặc trưng làm gia tăng sự thích nghi của chúng sẽ được truyền
lại cho các thế hệ tiếp theo” Darwin gọi sự thành công trong phương
thức tồn tại và phát triển khác nhau của những cá thể là Chọn lọc tự
nhiên. Ông gọi đó là ”sự truyền lại và thay đổi”.

Những nhà sinh vật bắt đầu có sự thay đổi một chút về quan niệm chủ
đạo so với 1 thế kỷ trước.Họ chấp nhận sự lâu dài của quá trình tiên hoá
và thừa nhận rằng Chọn lọc tự nhiên là 1 quá trình các sinh vật thích
nghi với môi trường sống. Để chấp nhận quan niệm này cần nhiều thời
gian vì nó đòi hỏi phải từ bỏ nhiều quan niệm của thế giới quan buổi ban
đầu.

Trước Darwin, người ta xem thế giới là mới mẻ và cơ thể sinh vật khi
được thượng đế tạo ra đã có như dạng hiện thời. Đến thời Darwin, thế
giới được xem là đã cổ xưa, cả trái đất lẫn những cư dân của nó đều đã
thay đổi theo thời gian. Những dạng tổ tiên rất khác so với những dạng
tồn tại ngày nay. Những cơ thể sống tiến hóa những đặc điểm riêng của
chúng vì với những đặc điểm này tổ tiên của chúng đã tồn tại và sinh sản
tốt hơn với những đặc điểm khác.

Những sự kiện trọng đại trong lịch sử sự sống trên trái đất



Lịch sử sự sống trên trái đất

Lịch sử sự sống trên trái đất được tóm lượt trong vòng lịch gồm 30 ngày
theo hình 1.3. Những thay đổi trong hơn 4 tỷ năm qua là kết quả của các
tiến trình tự nhiên mà chúng có thể được xác định và nghiên cứu bằng
những phương pháp khoa học. Trong phần này, chúng ta sẽ mô tả một số
điểm thay đổi quan trọng nhất để nắm được tinh thần của quyển sách.
Sáu sự kiện tiến hoá trọng đại sau sẽ cung cấp cho chúng ta 1 khung
thảo luận cả về những đặc tính của sự sống và sự tiến hóa của các đặc
tính này.

Sự sống nảy sinh thông qua con đường tiến hóa hóa học

Sự sống đã bắt đầu từ những chất không có sự sống. Tất cả thành phần,
có sự sống hay không có sự sống đều do các thành phần hóa học cấu tạo
thành. Những đơn vị hóa học nhỏ nhất gọi là nguyên tử sẽ liên kết với
nhau tạo thành phân tử (tính chất của các đơn vị hóa học này được đề

cập ở chương 2). Quá trình tiến hóa hoá học (chemical evolution) làm
xuất hiện sự sống đã diễn ra cách nay gần 4 tỷ năm, khi những tương tác
của các hợp chất vô cơ tạo ra những phân tử có những tính chất đáng lưu
ý. Một số hóa chất liên quan có thể có nguồn gốc ngoài Trái Đất, nhưng
sự tiến hoá hoá học đãdiễn ra trên Trái Đất. Những phân tử đơn giản này
có thể tổng hợp thành những phân tử lớn, phức tạp hơn nhưng bền vững.
Vì chúng vừa phức tạp vừa bền vững nên những phân tử này có thể làm
gia tăng về loại và số lượng phản ứng hoá học. Một số loại phân tử lớn
được tìm thấy trong các hệ thống sống; đặc tính và chức năng của các
phân tử này sẽ được đề cập trong chương 3.
Tiến hóa sinh học bắt đầu khi tế bào hình thành

Vào khoảng 3.8 tỷ năm trước, những hệ thống tương tác của phân tử
được bao quanh trong những cái khoang. Bên trong những đơn vị
này_Tế bào_sự điều khiển được sử dụng khắp lối vào, duy trì và hủy
diệt phân tử, như những phản ứng hoá học. Nguồn gốc của những tế bào
đánh dấu bước khởi đầu của sự tiến hoá sinh học. Tế bào và màng tế bào
là chủ đề của chương 4, 5.

Những tế bào hấp thu năng lượng và tái tạo chính chúng_hai dấu hiệu cơ
bản của sự sống_từ khi chúng tiến hoá. Tế bào là đơn vị của sự sống.
Những thí nghiệm của Pasteur và các nhà khoa học khác suốt thế kỷ 19
đã thuyết phục hầu hết các nhà khoa học rằng, dưới điều kiện hiện tại
của trái đất, không thể tạo ra tế bào từ các hợp chất vô cơ được mà phải
từ một tế bào khác.

Trong 2 tỷ năm sau khi tế bào xuất hiện, tất cả cơ thể sinh vật là đơn bào
(chỉ có một tế bào). Chúng ở dưới đại dương, nơi chúng được bảo vệ
tránh khỏi những tia cực tím giết người. Những tế bào đơn giản này gọi
là prokaryotic cells, không có màng bao quanh.