Bài giảng quá trình lịch sử tiến hóa nguyễn ngoc hưng

QÚA TRÌNH
LỊCH SỬ TIẾN HÓA
1. Lich sử tiến hóa
2. Học thuyết tiến hóa của Darwin
3. Sự tiến hóa phân tử

Nguyễn ngoc Hưng

Cao học KI-Sinh hoc thực nghiệm


Các quan điểm tiến hóa trước
darwin


Quan điểm tiến hóa trước Darwin

1.1 Các quan điểm thời cổ đại
1.1.1 Thần tạo luận (creationism)

1.1.2 Mục đích luận (theleology)

Những ý niệm - nguyên
hình của mọi sự vật tồn
tại độc lập với sự vật đó.
Sự vật nhờ có ý niệm
mới tồn tại được. Vật chỉ
là bóng của ý niệm.
Platon (427-347 TCN)

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 .

Aristotle (334- 322 TCN)

1.1.3 Các quan điểm khác :
-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.


- Thuyết âm – dương, ngũ hành: âm dương tương tác
tạo ra ngũ hành,ngũ hành tương tác tạo ra vạn vật

-

Thuyết nguyên tử luận: toàn bộ thiên nhiên, bắt đầu từ
những phân tử nhỏ nhất đến những vật thể vó đại nhất, từ hạt
cát đến con người đều trong sự xuất hiện và tiêu diệt vónh
viễn, trong quá trình liên tục vận động và biến đổi không
ngừng


1.2 Các quan điểm thời phục hưng

Quan điểm tiến hóa trước Darwin

1.2.1 Tiên hình luận (preformism)
Cơ thể thu nhỏ nằm sẵn trong trứng hay tinh trùng.
 Không giải thích được hiện tượng di truyền và biến dị

1.2.2 Thuyết tai biến (catastrophism)
- Một thời nào đó, trên trái đất có sự sống
- Sự sống xuất hiện trên trái đất vào thời gian xa xưa ở dạng sinh vật
đơn giản đơn giản.
- Các dạng sinh vật tìm thấy ở các lớp dịa chất mới không thấy có ở
các lớp cổ xưa hơn. Chứng tỏ có nhiều loài mới xuất hiện về sau.
- Các sinh vật xuất hiện về sau càng giống với các sinh vật ngày nay
hơn.
- Mức tổ chức được nâng cao dần.
 Thế giới sinh vật biến đổi một cách đột ngột, tức thời không có chuyển tiếp. Có các dấu vết
với động vật cạn nằm dưới các lớp địa chất của biển còn các dấu vết của động vật biển có thể
nàm trên cạn, nhiều tai biến đã xảy ra như các sinh vật cạn bị chìm xuống nước, các sinh vật
nước bị đưa lên cạn


Quan điểm tiến hóa trước Darwin

1.2.3 Sinh lực luận (Vitalism)
Không có lực sống thì không có hiện tượng sống, không có sự tổng hợp các hợp chất hữu cơ.
Nhiều nghiên cứu sinh lý hóa sinh giải thích các hiện tượng sống bằng các quan điểm vật lý hóa
học thông thường.

1.2.4 Biến hình luận (transformism)
Sự ra đời của phương pháp so sánh trong sinh học đã hình thành nên các
bộ môn hình thái học so sánh, giải phẫu so sánh, phôi sinh học so sánh

Dưới tác dụng của ngoại cảnh, sinh vật đã biến đổi hình dạng, loài này
có thể biến đổi thành loài khác  các biến đổi diễn ra theo mọi hướng
bất kì.
-Gắn lịch sử giới sinh vật với lịch sử quả đất.
- Khi quả đất nguội lạnh, trong lòng đại dương có các phân tử sống (hữu cơ), phân tử sống hình
thành từ phân tử chết (vô cơ) dứơi tác dụng của nhiệt độ và ánh sáng. Các hạt vật chất sống do
tác dụng với nhau tạo nên vô số dạng sinh vật, chúng tiếp tục tác dụng nữa tạo nên các biến hình.


1.3 Học thuyết tiến hóa của Lamarck

Quan điểm tiến hóa trước Darwin

-Người đầu tiên nêu lên học thuyết tiến hóa một cách có hệ thống
Baptiste de Lamarck (1744 – 1829) là nhà tự nhiên học người Pháp.

Lamarck (1744-1829) là người đã phát triển một học thuyết tương
đối hồn chỉnh về sự tiến hĩa của sinh vật .

-Sự tiến hĩa phát sinh do xu hướng nội tại vươn tới sự hồn thiện. Khi
một sinh vật hồn thiện, chúng thích nghi ngày càng tốt hơn với mơi
trường sống.
Baptiste de Lamarck
(1744 – 1829)

1.3.2 Sự tiến hóa các dạng sinh vật

- Quá trình phát sinh sự sống từ chất vô cơ đã diễn ra và đang diễn ra không ngừng.
- Từ các dạng ban đầu này dẫn đến các động thực vật ngày nay bằng con đường phức tạp hóa lần
qua nhiều thế hệ. Các biến đổi diễn ra từ từ và khó nhận thấy. Thời gian địa chất dài và kèm theo

sự thay đổi điều kiện sống có ý nghĩa quan trọng.
Các nhân tố chính của sự tiến hóa là:
Sự tiệm tiến (gradation)
Sự biệt hóa thích nghi do điều kiện biến đổi của môi trường.










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.


2. HỌC THUYẾT TIẾN HÓA CỦA DARWIN

Charles Darwin
(1809-1882)


Học thuyết tiến hóa của Darwin

Nhà sinh học tiến hóa đầu tiên,
là người khởi đầu của khái niệm
chọn lọc tự nhiên.


Học thuyết tiến hóa của Darwin

Tiểu sử Darwin



Sinh tại Shrewsbury.



Học y khoa những ngày đầu ở Edinburgh.



Chuyển sang học tại Cambridge (Christ's
Church, 1828).


Học thuyết tiến hóa của Darwin

Tiểu sử Darwin


1831-1836, tham gia cuộc khảo sát khoa học vòng quanh
thế giới bằng tàu



1844: bắt đầu viết sách về những gì ông đã tìm thấy.



1858: đăng đầu tiên trên tạp chí khoa học



1859: xuất bản sách “Nguồn gốc các loài bằng con đường chọn
lọc tự nhiên”, gọi tắt là “Nguồn gốc các loài”.



1871: “Nguồn gốc loài người và sự chọn lọc giới tính”.


Học thuyết tiến hóa của Darwin

2.2 Nội dung học thuyết
2.2.1 Biến dị
Các đặc điểm của biến dị ở động vật nuôi và cây trồng:

- Rất đa dạng so với tổ tiên hoang dại ban đầu
- Có nguồn gốc chung
- Các đặc điểm biến dị phục vụ lợi ích con người. Con người đã tích lũy các biến dị
bằng con đường chọn lọc.
Những sai khác nhỏ giữa những cá thể cùng loài, là nguồn nguyên liêu cho chọn
lọc tự nhiên hoạt động.
Có rất nhiều biến dị và đa số được di truyền cho hậu thế.
2.2.2 Đấu tranh sinh tồn
Sự phụ thuộc một sinh vật đối với sinh vật khác và gồm (điều này quan trọng hơn)
không chỉ đời sống cá thể mà còn thành công trong việc tạo ra nhiều hậu thế”
2.2.3 Chọn lọc tự nhiên
Sự duy trì các sai khác cá thể hay biến dị có ích và tiêu diệt các dạng có hại được gọi
là chọn lọc tự nhiên hay sự sống còn của các dạng thích nghi nhất


Tóm lại học thuyết tiến hóa của Darwin về
chọn lọc tự nhiên dựa trên các giả định sau :











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.


Học thuyết tiến hóa của Darwin

2.3. Ý nghĩa
-Thế giới sinh vật có nguồn gốc chung
- Nguồn gốc loài người
- Biến dị, di truyền, chọn lọc tự nhiên. Chọn lọc tự nhiên là nhân tố chủ yếu và là
động lực của tiến hóa.
- Cơ nguyên chính của sự tiến hóa, tìm ra cơ sở lịch sử tự nhiên chung, đặc trưng
cho các sinh vật.
 Thế giới sinh vật được nhìn thành một thể thống nhất có quan hệ họ hàng từ
thấp lên cao.
 Cây phát sinh chung loài được xây dựng.
 Giúp các nhà Sinh học có định hướng rõ ràng và thuận tiện trong các nghiên
cứu cũng như giải thích các kết quả thu được.
 Học thuyết tiến hóa của Darwin kết hợp với di truyền học là cơ sở cho học
thuyết tiến hóa hiện đại.


CÁC BẰNG CHỨNG

TIẾN HÓA


Các đặc điểm tương đồng






Một trong những căn cứ của học thuyết tiến hóa là tất
cả các dạng động vật và thực vật ngày nay đều tiến
hóa từ một số tổ tiên chung
Như vậy, các quá trình sống cơ bản như sự phóng
thích năng lượng, sự tổng hợp ATP, sự vận chuyển
thông tin di truyền... sẽ phải giống nhau trong tất cả
các sinh vật .
Trình tự các acid amin của phân tử cytochrom c từ
nấm men cho đến con người dặc biệt giống nhau.


Phôi sinh học so sánh


Phôi của tất cả các nhóm động vật có xương sống từ cá đến
hữu nhũ đều có khe mang nhưng chỉ ở cá các khe mang mới
phát triển thành mang. Như vậy tại sao phôi của bò sát, chim
và thú cũng có khe mang nhưng không phát triển thành mang?



Ernst Heackel (1834-1919) đã cho rằng các giai đoạn phát
triển phôi của những sinh vật tiến hóa hơn rút ngắn một số
đặc điểm hình thái của tổ tiên chúng. Do đó phôi chim có khe
mang vì tổ tiên của chim là một nhóm cá cổ. Tuy nhiên điều
này không ám chỉ rằng tất cả các đặc điểm phát triển phôi đều
có thể được xem là một sự rút ngắn các đặc điểm của tổ tiên.


đoạn sớm
Giai đoạn giữa

Giai đoạn cuối
Cá
Lưỡng thê
Chim
Thú

Bò sát
Người
Hình 1. Các giai đoạn phát triển phôi của
các lớp động vật có xương sống


Giải phẩu học so sánh
Chúng ta hãy khảo sát cánh chim, chi
trước của ếch, tay người, cánh dơi và vây
ức của cá voi (Hình 2).
Chim
Dơi

Các cơ quan nầy được choi là
tương đồng (homologous) với
nhau. Chi trước của tất cả các
động vật bốn chân đều có xương
cánh tay, xương tay trụ và tay
quay, xương cổ tay, xương bàn
tay và xương ngón tay. Xương
cổ, xương bàn và xương ngón tay
ở những động vật này cũng tương
tự nhau mặc dù mức độ phát triển
của xương có thay đổi theo loài.

Cá voi
Ngựa

Ếch

Cá

Người


Sự tiến hóa đồng qui






Khi những sinh vật không có quan hệ thích nghi với cùng nơi

cư trú và cùng cách sống, chúng thường có những đặc điểm về
hình thái giống nhau mặc dù cấu trúc bên trong của chúng có
thể khác nhau. Trường hợp này được gọi là sự đồng qui tiến
hóa (ecolutionary convergence).
Thí dụ vây ức của cá xương và cá voi trông giống nhau
nhưng chúng có cấu trúc rất khác nhau. Ở cá xương, vây được
nâng đở bởi các tia vây, trong khi ở cá voi vây được nâng đở
bởi các xương ngón. Về mặt phát triển tia vây hoàn toàn khác
với xương ngón, do đó vây của hai nhóm chỉ giống nhau ở bề
ngoài.
Tương tự, cánh của dơi và cánh của chim có hình thái và chức
năng giống nhau nhưng lại khác biệt về cấu trúc bên trong.
Rắn và thằn lằn không chi (limbless lizard) thích nghi với đời
sống trong hang nên các chi bị thoái hóa.


Sự phân bố địa lý của loài


Sự phân bố địa lý của sinh vật hiện tại cũng là những
bằng chứng về sự tiến hóa. Chẳng hạn ở những hải
đảo khác nhau trên thế giới người ta phát hiện ra
những loài thực vật và động vật đặc hữu (những loài
chỉ có ở một vùng nhất định, không tìm thấy ở bất kỳ
nơi nào khác



Cách giải thích hợp lý duy nhất cho sự phân bố địa lý
của những sinh vật nầy là một vài cá thể là tổ tiên của

quần thể hiện nay của những vùng đó. Theo thời gian
chúng tiến hóa như chúng ta thấy hiện nay.


Hình 3. Các vùng phân bố địa lý trên thế giới
và một số loài thú tiêu biểu của mỗi vùng


SỰ TIẾN HÓA PHÂN TỬ


Sự tiến hóa phân tử

Về nguồn gốc sự sống
1. Giả thuyết về gen xuất hiện trước tiên
- 1929, nhà di truyền học H.J. Muller
- Sự sống bắt đầu từ 1 hoặc vài gen được tạo thành
không do các sinh vật.