HỌC THUYẾT Tiến hóa đa dạng sinh học.

Chương HỌC THUYẾT TIẾN HÓA CỦA CH R DARWIN 2.1 Giới thiệu nội dung học thuyết Darwin Học thuyết Darwin, hay Học thuyết tiến hóa Darwin (tiếng Anh: Darwinism) học thuyết tiến hóa sinh học đề xướng chủ yếu nhà tự nhiên học người Anh Charles Darwin (1809–1882), số nhà nghiên cứu khác (như Thomas Huxley), phát biểu loài sinh vật xuất phát triển nhờ trình chọn lọc tự nhiên Trong trình này, biến dị cá thể (nay gọi biến dị di truyền) nhỏ nhặt, làm tăng khả cạnh tranh, sinh tồn sinh sản cá thể chọn lọc - với nội dung là: giữ lại, củng cố tăng cường - trở thành đặc điểm thích nghi Học thuyết ban đầu bao gồm khái niệm rộng đột biến loài hay tiến hóa, thứ giới khoa học nói chung cơng nhận cách rộng rãi sau Darwin xuất Nguồn gốc lồi vào năm 1859, cịn bao gồm khái niệm có từ trước học thuyết Darwin đời Nhà sinh vật học người Anh Thomas Henry Huxley đặt thuật ngữ Darwinism vào tháng năm 1860 Khi đời, học thuyết Darwin chịu cơng kích lớn từ nhóm tơn giáo nhà khoa học có quan điểm khác với Darwin Tuy nhiên, sau nhiều chứng khoa học khám phá kỷ 20, ngày nay, học thuyết Darwin hầu hết cộng đồng khoa học công nhận Sau học thuyết Darwin ám cụ thể tới khái niệm chọn lọc tự nhiên, rào cản Weismann, hay luận thuyết trung tâm Mặc dù thuật ngữ thường dùng để ám hồn tồn tới tiến hóa sinh học tín đồ học thuyết sáng chiếm dụng để ám tới nguồn gốc sống Do coi niềm tin chấp thuận cơng trình Darwin người tiền nhiệm ơng—thay học thuyết khác, bao gồm luận mục đích nguồn gốc vũ trụ Nhà sinh vật học người Anh Thomas Henry Huxley đặt thuật ngữ Darwinism vào tháng năm 1860 Từ sử dụng để miêu tả khái niệm tiến hóa nói chung, bao gồm khái niệm ban đầu xuất nhà triết học người Anh Herbert Spencer Rất nhiều nhà đề xướng học thuyết Darwin vào thời điểm đó, bao gồm Huxley, có dè dặt tầm quan trọng chọn lọc tự nhiên, thân Darwin có lịng tin vào mà sau gọi học thuyết Lamac Nhà sinh học tiến hóa người Đức theo học thuyết tân Darwin cách tuyệt đối August Weismann có vài người ủng hộ vào cuối kỷ 19 Trong khoảng thời gian ước tính từ thập niên 1880 tới khoảng năm 1920, đôi lúc gọi "thời kỳ nhật thực học thuyết Darwin," nhà khoa học đề xuất chế tiến hóa thay khác nhau, thứ cuối không trụ vững Sự phát triển thuyết tổng hợp đại vào đầu kỷ 20, kết hợp chọn lọc tự nhiên với di truyền học dân số di truyền học Mendel, hồi sinh học thuyết Darwin dạng cập nhật hóa Mặc dù thuật ngữ "học thuyết Darwin" trước sử dụng để ám đến cơng trình Erasmus Darwin vào cuối kỷ 18, thuật ngữ hiểu hôm giới thiệu sách năm 1959 Charles Darwin Nguồn gốc lồi Thomas Henry Huxley bình duyệt số tháng năm 1860 Westminster Review Ông ca ngợi sách "một súng Whitworth thật kho vũ khí tự do" thúc đẩy chủ 12 nghĩa tự nhiên khoa học thần học, ca ngợi tính hữu ích ý tưởng Darwin thể dè dặt cách chuyên nghiệp giả thuyết Darwin nghi ngờ liệu chứng minh chọn lọc tự nhiên hình thành nên lồi Huxley so sánh thành tựu Darwin với thành tựu Nicolaus Copernicus việc giải thích chuyển động hành tinh: 2.2 Biến dị, di truyền sở q trình tiến hóa Sẽ quỹ đạo học thuyết Darwin trở nên tròn? Sẽ loài nên cung cấp tượng dư, đó, khơng thể giải thích cách chọn lọc tự nhiên? Hai mươi năm nhà tự nhiên học vị trí để nói liệu là, hay khơng, trường hợp; hai trường hợp, họ nợ tác giả "Nguồn gốc loài" khoản nợ khổng lồ lòng biết ơn Và nhìn chung, chúng tơi khơng tin rằng, kể từ xuất "Nghiên cứu phát triển" Von Baer cách nhiều năm, cơng trình xuất để tính tốn ảnh hưởng lớn đến khơng tương lai Sinh học mà mở rộng thống trị Khoa học qua vùng tư tưởng mà ta có, chưa thâm nhập Dưới nguyên lý tiến hóa cách lựa chọn tự nhiên định nghĩa Darwin: Nhiều cá thể sinh hệ sống sót Biến thể kiểu hình tồn cá nhân biến thể theo di truyền Những cá thể có đặc điểm di truyền thích nghi với mơi trường khả sống sót cao Khi cách ly sinh sản xảy ra, loài hình thành Một nhà lý thuyết tiến hóa quan trọng khác thời kỳ nhà địa lý Nga nhà vơ phủ tiếng Peter Kropotkin, người sách Mutual Aid: A Factor of Evolution (1902) (tạm dịch: Hỗ trợ lẫn nhau: Một yếu tố tiến hóa) ủng hộ quan niệm khái niệm học thuyết Darwin trái ngược với Huxley Quan niệm ông tập trung vào ơng thấy việc sử dụng rộng rãi hợp tác chế sống xã hội động vật người Ông sử dụng đối số sinh học xã hội học nỗ lực thấy yếu tố việc thúc đẩy tiến hóa hợp tác cá nhân xã hội nhóm liên kết tự Điều để chống lại quan niệm cạnh tranh khốc liệt cốt lõi tiến hóa, cung cấp lý giải cho lý thuyết trị, kinh tế xã hội chủ yếu thời gian; giải thích phổ biến chủ nghĩa Darwin, chẳng hạn người Huxley, người nhắm vào đối thủ Kropotkin Quan niệm Kropotkin thuyết Darwin tóm tắt câu sau: Trong giới động vật, thấy đại đa số loài sống xã hội, chúng liên kết lại tìm thấy vũ khí tốt cho đấu tranh sống: tất nhiên hiểu nghĩa rộng Darwin - với nghĩa đấu tranh đơn phương thức sinh tồn, mà đấu tranh chống lại tất điều kiện tự nhiên không thuận lợi cho lồi Các lồi động vật, mà đấu tranh cá nhân giảm đến giới hạn hẹp nhất, việc hỗ trợ lẫn đạt phát triển lớn nhất, ln ln lồi nhiều nhất, thịnh vượng nhất, cởi mở việc tiến Sự bảo vệ lẫn có trường hợp này, khả đạt tuổi già tích lũy kinh nghiệm, phát triển trí tuệ cao hơn, tăng trưởng 13 thói quen xã hội giúp bảo đảm trì lồi, việc mở rộng tiến hóa tiến lồi Trái lại, lồi khó gần phải chịu số phận suy tàn.[15] Ngay từ đời, học thuyết tiến hóa Darwin gặp phản đối, ban đầu từ cộng đồng khoa học, đặc biệt Georges Cuvier, sau từ nhóm tơn giáo (đặc biệt số phái Tin Lành Hồi giáo) cách diễn giải yếu luận Chúng gọi chống đối thuyết tiến hóa, nhóm tơn giáo tìm cách phủ định học thuyết Darwin Tuy nhiên ngày nay, thuyết tiến hóa cơng nhận rộng rãi cộng đồng khoa học Các nhà khoa học nhìn chung chấp nhận tiến hóa thực tế khoa học có nhiều chứng tiến hóa khám phá: việc quan sát thấy trình tiến hóa diễn tự nhiên (tiêu biểu xuất lồi trùng kháng thuốc trừ sâu), hóa thạch chuỗi tiến hóa lồi q khứ ngành cổ sinh vật học khám phá (tiêu biểu việc tìm hóa thạch loạt dạng người vượn Australopithecus, Homo habilis, Homo erectus - chứng cho thấy lồi người thực tiến hóa từ vượn cổ), khám phá gien di truyền (DNA) ngành di truyền học, đời Thuyết tiến hố tổng hợp (đơi gọi học thuyết Darwin mới) Các q trình hóa học lượng cao cho sinh phân tử tự tái tạo vào khoảng tỷ năm trước, nửa tỷ năm sau tổ tiên chung tất sinh vật tồn Giới khoa học đương đại đạt thống q trình sinh hóa phức tạp hình thành nên sống từ phản ứng hóa học đơn giản Sự bắt nguồn sống bao gồm phân tử tự tái tạo RNA lắp ghép nên tế bào đơn giản Hình Siêu họ Người (hominoidea) hậu duệ tổ tiên chung Toàn sinh vật Trái Đất cho bắt nguồn từ tổ tiên chung nguồn gen tổ tiên chung Các loài sinh vật chặng tiến trình tiến hóa, với đa dạng chúng sản phẩm chuỗi dài kiện hình thành lồi tuyệt chủng Tổ tiên chung sinh vật suy luận từ bốn kiện đơn giản sinh vật Trước hết, chúng có phân bố địa lý khơng thể giải thích thích nghi địa phương Thứ nhì, đa dạng sinh học khơng phải tập hợp sinh vật hoàn toàn độc vô nhị, mà sinh vật chia sẻ tương đồng hình thái học Thứ ba, tính trạng di tích (như xương cụt người) khơng 14 có mục đích rõ ràng tương tự với tính trạng tổ tiên có chức và, sinh vật phân loại dùng tương đồng vào thứ bậc với nhóm lồng vào - tương tự với gia phả Tuy nhiên, nghiên cứu đại đề xuất rằng, lan truyền gen ngang, phát sinh chủng loại phức tạp phân nhánh đơn giản số gen lan truyền độc lập lồi liên quan xa xơi 2.3 Chọn lọc nhân tạo- nhân tố q trình tiến hóa vnct Các sinh vật nhân sơ cư trú Trái Đất từ cách khoảng đến tỉ năm Khơng có thay đổi rõ ràng hình thái học hay tổ chức tế bào xảy thể sống vài tỉ năm sau Các tế bào nhân chuẩn xuất khoảng 1,6 tới 2,7 tỉ năm trước Sự thay đổi yếu cấu trúc tế bào xuất vi khuẩn bị tế bào nhân chuẩn bao phủ, mối quan hệ cộng tác gọi nội cộng sinh (endosymbiosis) Vi khuẩn xâm nhập tế bào chủ sau trải qua đồng tiến hóa, vi khuẩn tiến hóa thành ti thể hydrogenosome Một xâm nhập vi khuẩn lam dẫn đến hình thành lục lạp tảo thực vật Lịch sử sống bao gồm vi khuẩn cổ, sinh vật nhân sơ sinh vật nhân chuẩn đơn bào tận 610 triệu năm trước thể đa bào bắt đầu xuất đại dương kỷ Ediacara Sự tiến hóa đa bào xảy nhiều kiện độc lập, sinh vật khác động vật thân lỗ, tảo nâu, vi khuẩn lam, mốc nhầy vi khuẩn nhầy (myxobacteria, hay niêm khuẩn) Nguồn gốc tiến hóa VSV cổ Hình Cây tiến hóa phân 15nhánh lồi đại từ tổ tiên chung Ít lâu sau xuất sinh vật đa bào này, mức độ đa dạng sinh học đáng kể xuất vòng 10 triệu năm, kiện gọi bùng nổ kỷ Cambri Trong thời kỳ này, phần lớn ngành động vật đại xuất chứng tích hóa thạch, với dịng giống độc vơ nhị sau tuyệt chủng Nhiều cách giải thích bùng nổ đưa ra, có tích lũy oxy khí từ quang hợp Khoảng 500 triệu năm trước, thực vật nấm tiến từ đại dương lên mặt đất, dần kéo theo động vật chân khớp loài động vật khác Côn trùng đặc biệt phát triển chí ngày chiếm đa số loài động vật Các lưỡng cư xuất khoảng 364 triệu năm trước, theo sau động vật có màng ối chim sơ khai khoảng 155 triệu năm trước (cả hai có dịng dõi từ bị sát), động vật có vú khoảng 129 triệu năm trước, phân họ Người khoảng 10 triệu năm trước người đại khoảng 250 nghìn năm trước Tuy nhiên, bất chấp tiến hóa lồi động vật lớn này, sinh vật nhỏ loại tiến hóa sớm q trình tiếp tục phát triển thành công thống trị Trái Đất, với phần lớn sinh khối số lượng loài thuộc sinh vật nhân sơ 2.5 Ứng dụng tiến hoá sinh học - Chọn lọc tự nhiên hình thành đặc điểm thích nghi Các quan niệm mơ hình sử dụng tiến hóa sinh học, chọn lọc tự nhiên, có nhiều ứng dụng lĩnh vực khác Chọn lọc nhân tạo chọn lọc có chủ định tính trạng quần thể sinh vật Phương pháp dùng hàng nghìn năm việc hóa động thực vật Gần hơn, phép chọn lọc tương tự trở thành phần thiết yếu kỹ thuật di truyền, với gen đánh dấu chọn lọc gen kháng thuốc dùng để thao tác DNA Trong vòng đột biến chọn lọc lặp lại protein với tính chất đáng quý tiến hóa, chẳng hạn enzym biến đối kháng thể mới, trình gọi tiến hóa có định hướng Hiểu biết thay đổi xuất tiến hóa sinh vật phát lộ gen cần thiết để cấu trúc nên phần thể gen liên quan tới bệnh di truyền Chẳng hạn, cá Tetra México Astyanax mexicanus loài cá hang động bị bạch tạng lực thị giác q trình tiến hóa Gây giống quần thể khác loài cá mù sinh vài cháu có mắt hoạt động được, đột biến khác xảy quần thể lập tiến hóa hang khác Điều giúp nhận diện gen cần cho thị giác nhiễm sắc tố Trong khoa học máy tính, mơ tiến hóa sử dụng thuật tốn tiến hóa sống nhân tạo năm 1960 mở rộng với mơ chọn lọc nhân tạo Tiến hóa nhân tạo trở thành phương pháp tối ưu hóa thừa nhận rộng rãi cơng trình Ingo Rechenberg năm 1960 Ông sử dụng chiến lược tiến hóa để giải tồn kĩ thuật phức tạp Các thuật toán di truyền trở nên đặc biệt phổ biến thông qua tác phẩm John Henry Holland Các ứng dụng thực tiễn khác bao gồm khả tiến hóa tự động chương trình máy tính Các thuật tốn tiến hóa ngày dùng để giải toán nhiều chiều hiệu 16 so với phần mềm người lập trình viên viết nên để tối ưu hóa thiết kế hệ thống Câu hỏi ôn tập chương Lịch sử tư tưởng tiến hoá? Lịch sử tiến hố sống? Tiến hóa thể sống xảy thông qua thay đổi tính trạng hay sai? Hãy chứng minh thực nghiệm? 17 ... đối thuyết tiến hóa, nhóm tơn giáo tìm cách phủ định học thuyết Darwin Tuy nhiên ngày nay, thuyết tiến hóa cơng nhận rộng rãi cộng đồng khoa học Các nhà khoa học nhìn chung chấp nhận tiến hóa. .. khoa học có nhiều chứng tiến hóa khám phá: việc quan sát thấy trình tiến hóa diễn tự nhiên (tiêu biểu xuất lồi trùng kháng thuốc trừ sâu), hóa thạch chuỗi tiến hóa lồi q khứ ngành cổ sinh vật học. .. (myxobacteria, hay niêm khuẩn) Nguồn gốc tiến hóa VSV cổ Hình Cây tiến hóa phân 15nhánh lồi đại từ tổ tiên chung Ít lâu sau xuất sinh vật đa bào này, mức độ đa dạng sinh học đáng kể xuất vòng 10 triệu