Bang chung cua su tien hoa

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

CTNN.SH. Bài 15 - Bằng chứng của sự tiến hóa

Lượt xem: <b>92</b> Ngày cập nhật: <b>26/11/2011 21:55:30 PM</b>

Charles Darwin tập hợp một nhóm các sự kiện mà ban đầu tưởng chừng như khơng có
liên quan gì đến cuốn The Origin of Species. Tuy nhiên, trước và sau khi xuất bản cuốn
sách này, các nhà sinh vật học, địa chất học, địa lý học, cổ sinh vật học, và các nhà các
nhà khoa học đã cung cấp những thông tin dồi dào để hổ trợ và làm tăng sức thuyết phục
của học thuyết tiến hóa. Bằng chứng hổ trợ học thuyết tiến hóa là những hóa thạch, khoa
học của di truyền và sinh học phân tử, sự phân phối địa lý của các sinh vật trên trái đất,
và sự so sánh về cơ thể học của động vật ở thời kỳ trưởng thành và phơi thai.

<b>1- Di tích hóa thạch</b>

Những hóa thạch hình thành khi những sinh vật bị vùi chơn trong trầm tích và sau đó biến
thành đá. Những đá trầm tích có chứa những hóa thạch được coi là di tích hóa thạch
(fossil record) của lịch sử đời sống trên trái đất và cho thấy đời sống của những sinh vật
đã từng hiện diện trong quá khứ. Trong khi có những loại hóa thạch nhìn giống như
những lồi chúng ta thấy ngày nay, hầu hết thì rất khác. Ví dụ, Những động vật sống vào
kỷ Cambrian được lưu lại trên những giường hóa thạch Burgess Shale ở British
Columbia (Canada) chưa bao giờ được tìm thấy trên di tích hóa thạch trước đây. Những
động vật trong Burgess Shale đã sống vào thời Cambrian Explosion (khoảng 500 triệu
năm về trước), ở thời điểm mà một sự bùng nổ lớn của sự đa dạng sinh học đã xảy ra,
nhiều loại được bảo tồn đến bây giờ ở dạng hóa thạch. Khi mà một số những động vật
được tìm thấy trong Burgess Shale là những tổ tiên của những động vật thông thường
của ngày nay, những loại khác đã bị tuyệt chủng từ rất lâu và không giống với bất kỳ sinh
vật nào trong những đại dương hiện tại. Một bức tranh nghệ thuật (hình 1) cho thấy Đại
dương như thế nào khi mà những động vật của Burgess Shale vẫn còn sống.

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<i>H1. Bức tranh nghệ thuật của môi trường sống và những động vật đã được hóa thạch</i>
<i>trong Burgess Shale.</i>

Một cách khác mà di tích hóa thạch hổ trợ cho sự tiến hóa là những hóa thạch xuất hiện
theo thứ tự thời gian – điều này cho thấy tổ tiên thì xuất hiện sớm hơn ( trong các lớp địa
tầng) trong di tích hóa thạch. Những hóa thạch cổ nhất được tìm thấy trong những lớp đá
stromatolite đã sống trên 3,8 tỷ năm về trước. Đá stromatolite là những vòng nhẫn bất
thường được hình thành bởi các vi sinh vật kỵ khí ( như tảo xanh). Sự hình thành của
stromatolite trên bờ hồ Superior (hình 3) thì khoảng 1,9 triệu năm tuổi. Trong hình 2,
những sinh vật khác, từ những động vật có xương sống đơn giản đến động vật có vú, thì
xuất hiện theo chuổi thứ tự theo thời gian trong các di tích hóa thạch

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3></div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<i>H3. Tầng stromatolite chứa những di tích hóa thạch cổ nhất mà chúng ta được biết.</i>

Khoảng 200 triệu năm về trước, vỏ của hàu
oyster thì nhỏ và cong. Di tích hóa thạch cho
thấy rằng những vỏ sị ở những thế hệ sau trở
nên to hơn, phẳng hơn qua khoảng thời gian
12 triệu năm. Hàu oyster sống ở đáy biển nên
những con hàu to hơn phẳng hơn sẽ thích
hợp hơn cho việc chống lại sự trơi đi khi nước
chảy bên trên chúng.

<i>H4. Sự tiến hóa của hàu oyster.</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

(transitional fossils). Những hóa thạch này cho thấy chúng là những vật trung gian nối tiếp
giữa các nhóm sinh vật, và có những đặc điểm thường thấy của cả hai nhóm riêng biệt.
Ví dụ, <i>Archaeopteryx</i> trong hình 5 đã sống khoảng 150 triệu năm về trước. Những hóa
thạch của lồi này cho thấy có những đặc điểm của cả hai lồi bị sát và chim. Sinh vật
này có lơng vũ, nhưng khơng giống bất cứ lồi chim nào ở hiện tại, chúng có răng, móng
vuốt, cánh và một cái đi khỏe mạnh. Archaeopteryx giống những con khủng long nào
đó hơn là một lồi chim hiện tại. Hóa thạch này cùng với những chứng cứ khác hổ trợ

những giả thuyết rằng những con chim được tiến hóa từ những con khủng long. Rất nhiều
loại khủng long có lơng vũ đã được khai quật , nhưng Archaeopteryx là sinh vật biết bay
thực sự đầu tiên dược biết, và được coi như là một

con chim sớm nhất.

<i>H5. Hóa thạch của Archaeopteryx, cho thấy sự liên hệ giữa</i>
<i>chim và bị sát.</i>

Trong khi đó hóa thạch <i>Acanthostega </i>cho thấy sự nối liền giữa cá và loài lưỡng cư.

<i>Acanthostega </i>sống khoảng 360 triệu năm về trước (trong hình 6). Nó có mang cá và phổi,
đùi to, các chi và ngón, một cái đi dài bằng chiều dài cơ thể, một cái mõm giống cá sấu,
và hàm đầy răng. các nhà địa chất học thì khơng nghĩ rằng Acanthostega đi bộ trên đất.
Họ tin rằng chúng dùng chi của chúng và những ngón để cầm rau và kéo chúng khỏi đầm
lầy.

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

Đá được đốn tuổi hồn tồn dựa vào vị trí tương đối với đá gần kề. Những hịn đá sâu
hơn thì được cho là già hơn những đá nằm cạn hơn. Ngày nay những kỹ thật mới cho
chúng ta những hiểu biết có ý nghĩa hơn về tuổi của đá và cho biết tuổi của đá một cách
chính xác hơn là tương đối. Những nhà khoa học có thể tính tuổi của đá nơi mà hóa thạch
được tìm thấy bằng cách đo độ của những đồng vị phóng xạ chắc chắn nào đó đã phân
hủy kể từ khi đá được hình thành. Đá càng già thì đồng vị phóng xạ bị phân hủy càng
nhiều. Những chất đồng vị phóng xạ trên đá được coi như là chiếc đồng hồ bên trong.
Chúng đo lường thời gian khi đá được hình thành bởi vì chúng bị phân hủy ở tốc độ
không thay đổi.

Các nhà địa chất học tiếp tục giúp chúng ta hiểu biết thêm về lịch sử tiến hóa. Ví dụ, Các
nhà nghiên cứu gần đây đã tìm thấy một hóa thạch
của những con cá voi là cầu nối của những lồi

động vật có vú trong nước với những tổ tiên trên
mặt đất của chúng. Những Basilosaurus là một con
cá voi tổ tiên có những chi sau nhưng lại có đời
sống trong nước ( hình 7). Một dạng chuyển tiếp
sớm khác là <i>Ambolucetus,</i> có xương chân nặng và
được cho là đã sống cả trên đất liền lẩn dưới nước.

<i>H7.Xương chân hóa thạch của Basilosaurus, một tổ tiên của cá voi đã cung cấp bằng chứng rằng cá</i>
<i>voi được tiến hóa từ những động vật trên cạn.</i>

<b>2- Sự phân bố địa lý của các loài</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

Những bằng chứng của sinh địa lý học về sự tiến hóa cũng tìm thấy ở những nơi như
nước Úc. Tại sao lại có nhiều những con thú có túi (marsupials) nhưng lại tương đối ít
những động vật có nhau (placental animals) sống ở đây. Úc chắc chắn là có thể ni
nấng những con thú có nhau. Những quần thể được mang đến như chuột hay thỏ chắc
chắn sẽ tăng trưởng! Loài chuột túi duy nhất của Úc được tiến hóa trong những nơi bị cơ
lập khỏi những nơi mà tổ tiên của lồi động vật có nhau sống.

Nước láng giềng New Zealand cũng có nhiều dạng động vật khơng dược tìm thấy ở
những nơi khác, đặc biệt là những lồi chim khơng bay được như là kiwi, takahe, và moa
đã tuyệt chủng (là loài chim lớn nhất đã từng sống,hình 8). New Zealand là một quốc gia
bao gồm hai đảo lớn và nhiều hòn đảo nhỏ. Ban đầu New Zealand và Úc là những phần
của một lục địa lớn Gondwana. Khi những quốc gia này trôi ra khỏi Gondwana, do kết quả
của sự dịch chuyển của những đĩa lục địa, chúng trở thành cô lập . Khi bị cơ lập, những
quần thể được tiến hóa trở nên riêng biệt hay là <i>endemic</i> ở đây .

<i>H8. Những con chim được tìm thấy ở New Zealand bao gồm </i>
<i>kiwi (A), takahe (B), và moa (C). (moa đã bị tuyệt chủng).</i>

Những hịn đảo có thể có nguồn gốc từ núi lửa (như là Galapagos ) hoặc chúng có thể bị
tách khỏi thềm lục địa rộng lớn (như là New Zealand). Những hịn đảo này có thể bị chiếm
bởi các sinh vật có khả năng bơi, bay, hoặc trơi từ những vùng đất gần nhất. Những hịn
đảo khơng có nguồn gốc từ núi lửa cũng có thể bị chiếm đóng bởi những lồi đã có trên
đảo khi nó mới tách ra . Khi bị cô lập khỏi đất liền, những lồi này tiến hóa theo cách riêng
biệt khỏi những tổ tiên chúng ở đất liền. Mức độ khác biệt với tổ tiên tùy thuộc vào tuổi
của đảo. Điều này được minh họa ở những vùng đảo Madagascar và Canary, cả hai
cùng bị tách ra khỏi bờ biển Châu Phi.

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Madagascar.Tuy nhiên 90% của chim ở Madagacar chỉ được tìm thấy ở đây.

Madagascar cũng là nơi duy nhất trên thế giới loài giọc lemur được tìm thấy. Mặc dù
những di tích hóa thạch cho thấy rằng lồi giọc lemur đã có thời kỳ được lan rộng khắp
Africa. Lemur đầu tiên xuất hiện trên di tích hóa thạch khoảng 65 triệu năm về trước; vì
thế có cả hai khả năng, hoặc là chúng đã có mặt trên Madagascar khi nó tách khỏi lục địa
Châu Phi, hoặc là chúng trơi tới Madagascar khi kênh cịn hẹp. Thế nhưng tại sao những
con giọc lemur khơng cịn có mặt ở Châu phi? Khi mà Madagascar tách vĩnh viển khỏi
Châu Phi từ 50 triệu năm về trước, những con khỉ thì khơng được tham gia. Những con
khỉ thì khơng xuất hiện trên di tích hóa thạch mãi đến 35 triệu năm về trước, vì thế chúng
khơng thể đến đảo Madagascar ( bởi vì kênh giữa Madagascar và Africa đã quá rộng ).
Tuy nhiên, những con khỉ này đã chiếm chổ của những con lemur ở lục địa Africa và làm
cho những giọc lemur bị tuyệt chủng ở đây.

Còn ở quần đảo Canary, nằm về phía bắc của bờ biển Châu Phi, khoảng 10 tới 15 triệu
năm tuổi, được hình thành bởi những núi lửa- chúng chưa bao giờ dính vào lục địa Africa.
Vì thế, khơng giống như Madagascar, quần đảo Canary chỉ được chiếm đống bởi những
động vật và thực vật được phân tán từ bờ biển gần kề của Africa. Có khoảng 53 lồi chim
được sinh sản ở đây nhưng chỉ có hai trong chúng là đặc hữu ở đảo này. Quần đảo
Canary không có rắn và cả động vật có vú (ngoại trừ dơi). Tám loại bò sát trên quần đảo
này được cho là được trôi trên những thân gổ từ bờ biển bên cạnh. Chúng tương tự như

những lồi phía tây Africa, nhưng có những khác biệt đáng kể để cho thấy chọn lọc tự
nhiên đã tạo ra những thay đổi trên quần thể. Thực tế có những loại bị sát bây giờ được
biết như những loài mới.

<b>3 - Cơ thể học</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<i>H9.Những động vật có xương sống này có cùng những sắp xếp cơ bản của xương</i>
<i> nhưng những cái xương này được sử dụng khác nhau.</i>

Những cấu trúc tương đồng có thể tương tự về cấu trúc, hoặc chức năng, hoặc là cả hai.
Ví dụ, những chi trong hình 9 có cấu trúc tương tự. Cũng vậy, những chi trên người, ếch,
và ngựa có cùng chức năng : chúng được tạo ra để đi trên đất.
Tuy nhiên, tương tự về chức năng không cần thiết phải có nghĩa là những lồi này có họ
hàng gần. Ví dụ, cánh của cơn trùng và chim có chức năng tương tự nhau nhưng không
phải tương tự nhau về cấu trúc. Cánh của những loại động vật được tiến hóa độc lập và
có cấu trúc rất khác biệt nhau. Cánh chim thì được nâng đở bằng xương, trong khi cánh
của cơn trùng thì được làm bằng chất chitin (kitin). Những phần của cơ thể của những
sinh vật mà không có cùng một nguồn gốc tiến hóa nhưng thể hiện những chức năng
tương tự thì được gọi là <i>những cấu trúc tương tự (analogous structure).</i>

Mặc dù những cấu trúc tương tự thì khơng cho thấy mối liên hệ về tiến hóa giữa những
động vật, nhưng chúng cũng hổ trợ ý tưởng về chọn lọc tự nhiên. Những cánh của chim
và cơn trùng được tiến hóa khác biệt nhau, khi mà những tổ tiên của các lồi ngày hơm
nay, được thích nghi một cách độc lập với một đời sống bao gồm khả năng bay.

Nhiều lồi sinh vật có sở hữu <i>những cấu trúc cịn sót lại (vestigial structures). </i>Những cấu
trúc này có chức năng ở những sinh vật tổ tiên nhưng hiện tại thì khơng. Ví dụ, cá voi
baleen trong hình 10 có xương hơng cịn sót lại. Những xương hơng này khơng cịn chức
năng trong cá voi hiện tại vì chúng khơng cịn chân sau. Sự hiện diện của những xương
này ở cá voi hiện tại là bằng chứng nguồn gốc trên cạn của tổ tiên cá voi. Những xương

hơng cịn sót lại là di vật từ lịch sử tiến hóa của cá voi.

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

<b> 4 - Phôi thai học</b>

Phôi thai học (embryology) đã từng được dùng để xác định mối quan hệ tiến hóa giữa các
động vật. Khi những phôi thai của các sinh vật được nghiên cứu, những giai đọan tương
tự của sự phát triển phơi thai là bằng chứng. Ví dụ, tất cả những phơi của động vật có
xương sống (kể cả con người) đều trải qua một giai đoạn mà trong đó có những túi mang
cá (hình 10). Ở những giai đoạn nhất định nào đó trong sự phát triển của phơi thai, những
sự tương tự giữa cá, chim, người, và tất cả những động vật có xương sống khác thì xuất
hiện nhiều hơn là sự khác biệt của chúng. Ví dụ trong hình 10, những giai đoạn sớm trong
sự phát triển phơi thai của cá, bị sát, chim, và động vật có vú, mỗi cái đều có một đi và
những túi mang cá (hình thành mang ở cá). Trong những động vật có xương sống sống ở
trên cạn, túi mang cá được bổ sung cho việc sử dụng khác, giống như là vịi Eustachian
(ống thơng từ yết hầu lên tai giữa) ở người. Cái đuôi trong bào thai người trở thành
xương cụt ở cuối cột sống.

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<i>H10. Những điểm tương tự trong bào thai của cá, bò sát, chim, và người cho thấy bằng chứng của sự</i>
<i>tiến hóa.</i>

<b>5 - Đặc tính di truyền</b>

Khi Darwin xuất bản cuốn The Origin of Species, khoa học của di truyền và sự hiểu biết về
di truyền vẫn chưa được thành lập. Điều này có nghĩa là Darwin khơng thể giải thích một
cách hoàn toàn về những cơ chế đưa đến sự chọn lọc tự nhiên. Ngày nay khi những qui
luật của di truyền và khoa học về gene được hiểu một cách rõ ràng, sự khác biệt trong
sinh vật cần thiết cho quá trình chọn lọc tự nhiên được giải thích.

<b>6- Sinh học phân tử</b>

Những quan hệ tiến hóa giữa các lồi được phản ảnh trong DNA và protein của chúng.
Khi mà DNA mang thông tin di truyền, mối quan hệ gần gủi như thế nào giữa hai sinh vật
thì có thể được xác định và so sánh trong DNA. Nếu như hai lồi có những mẫu DNA
tương tự, sự tương tự này cho thấy rằng những trình tự này phải được di truyền từ tổ tiên
chung. Ví dụ, bằng cách nghiên cứu trình tự gene, các nhà khoa học đã xác định rằng chó
thì có họ hàng với gấu và rằng cá voi và cá heo lại có họ hàng với những sinh vật có
móng guốc (ungulates) như là bò và nai.

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

con tinh tinh và khỉ rhesus ( cả hai cùng thuộc bộ primates) chỉ khác nhau có một amino
acid.Trình tự trong tinh tinh (chimpanzees) và ngựa ( cả hai cùng là động vật có vú) khác
nhau ở 11 amino acid, và trình tự của chimpanzee và cá nhám góc dogfish (cả hai cùng là
động vật có xương sống) khác nhau ở 24 amino acid.

Các nhà khoa học cũng theo dỏi sự tiến hóa của cytochrome c. Chứng cứ cho thấy thời
gian càng lâu kể từ khi sinh vật tiến hóa từ một tổ tiên đơn giản thì càng có sự khác biệt
về số lượng của trình tự nucleotide trong gene mã hóa cho cytochrome c. Điều này cũng
có giá trị trong sự tiến hóa của những sinh vật có cùng tổ tiên. Khi những đột biến làm
thay thế những amino acid trong những chổ khác nhau trong protein cytochrome c trong
quá trình tiến hóa lâu dài, cytochrome vẫn cịn giữ được cấu trúc và chức năng tương tự
trong tất cả các lồi.

Các nhà khoa học cũng có thể nghiên cứu về lịch sử tiến hóa của gene qua trình tự DNA.
Gene qui định cho protein hemoglobin đã từng được nghiên cứu rất kỹ. A phylogenetic
tree giống như là family tree ( cây phả hệ) . Sự thay đổi liên tiếp của phân tử hemoglobin
hình thành một “ cây” cho thấy mối liên hệ họ hàng giữa những sinh vật- cây càng ngắn
thì càng có nhiều amino acid giống nhau và có họ hàng gần nhau hơn.

<b>7- Xác định một học thuyết</b>

Sự hiểu biết hiện tại về học thuyết tiến hóa có những lầm lẫn bởi vì sự cho rằng đó “chỉ là

một học thuyết”. Điều này có nghĩa là, có người cho rằng học thuyết (theory) chỉ là những
dự đốn vì thế rất dể bị bác bỏ. Hãy hiểu rằng học thuyết là sự kiện trong lãnh vực khoa
học. Những sự kiện khoa học là dử liệu đã từng được lưu trử. Ví dụ như cấu trúc tương
đồng, di tích hóa thạch, trình tự DNA trong những sinh vật riêng lẻ, và những thơng tin
khác được trình bày trong chương này là những sự kiện khoa học. Những học thuyết
khoa học cố gắng giải thích những sự kiện và trói chúng lại với nhau một cách có ý nghĩa
rộng lớn hơn. Ví dụ, những dử liệu được Darwin thu thập và cả những người trước và
sau Darwin cho thấy rằng sự tiến hóa thì đang xảy ra. Học thuyết tiến hóa qua chọn lọc tự
nhiên của Darwin là một học thuyết cố gắng trói những sự kiện này lại với nhau.

Chương này là sự tóm tắt của sự phát triển một học thuyết tiến hóa và những sự kiện từ
những nghành khác nhau kể cả dịa lý học, địa chất học, và sinh học phân tử, và tất cả
cùng hổ trợ học thuyết này. Sự nghiên cứu về sự tiến hóa vẫn tiếp tục làm nổi lên những
cuộc tranh luận kể cả hiện nay. Mặc dù đó là những bàn cải sống động trong cộng đồng
khoa học trên những chi tiết khoa học về cách mà đời sống được tiến hóa chính xác là
như thế nào, những nhà khoa học khơng loại bỏ ý tưởng về sự tiến hóa.

</div>

<!--links-->