Tiến hóa ( phần 13 ) Chọn lọc tự nhiên và sự hình thành đặc điểm thích nghi 1. Vai trò của chọn lọc tự nhiên Chọn lọc tự nhiên có vai trò sáng tạo các đặc điểm thích nghi. Giải thích tại sao sinh vật thích nghi với hoàn cảnh sống của nó? Đây là vấn đề chìa khoá để giải thích nguyên nhân sự tiến hoá. Theo Ch. R. Darwin, chọn lọc tự nhiên có vai trò sáng tạo trong sự hình thành các đặc điểm thích nghi. Trong các dạng quan hệ phức tạp giữa sinh vật với hoàn cảnh sống, cạnh tranh sinh học cùng loài giữa các cá thể mang những biến dị khác nhau trong cùng hoàn cảnh sống là động lực chủ yếu của chọn lọc tự nhiên. Khi hoàn cảnh sống thay đổi, những biến dị có lợi cho bản thân sinh vật, mặc dù lúc đầu rất hiếm, nhưng sẽ được tích luỹ, tăng cường, trải qua nhiều thế hệ sẽ trở thành những đặc điểm thích nghi phổ biến. Còn biến dị bất lợi hay kém thích nghi thì bị đào thải ra khỏi quần thể do tác động của chọn lọc tự nhiên. Sự cạnh tranh sinh học có thể diễn ra giữa các cá thể trong một nhóm hoặc giữa các thứ khác nhau trong một loài dẫn đến sự tiêu diệt cá thể kém thích nghi và đào thải chúng ra khỏi quần thể. Đồng thời, chọn lọc tự nhiên bảo tồn, tích luỹ và tăng cường các đặc điểm thích nghi. Đó chính là tác dụng sáng tạo của chọn lọc tự nhiên. Hiệu quả của chọn lọc tự nhiên phụ thuộc vào cường độ đào thải các cá thể kém thích nghi và mức độ phát sinh biến dị trong quần thể. Có thể xét vai trò của chọn lọc tự nhiên qua một số ví dụ điển hình sau: Hình dáng và màu sắc tự vệ là những đặc điểm phổ biến ở sâu bọ và các lớp động vật có xương sống. Có 4 hình thức chính được biểu hiện là màu sắc nguỵ trang, màu sắc báo hiệu, hình dáng nguỵ trang và hình dáng bắt chước. Một số động vật có màu sắc hoà lẫn vào môi trường xung quanh. Ví dụ về châu chấu có màu xanh của lá cỏ, các loài sâu ăn lá thường có màu lục, các loài thỏ và chồn ở xứ lạnh đến mùa đông lông trắng như tuyết, mùa hè lông xám. Do màu sắc nguỵ trang hoà lẫn với màu môi trường nên các loài đó khó bị kẻ thù phát hiện và tiêu diệt. Còn bọn thú ăn thịt rình mồi có hiệu quả vì con mồi không phát hiện ra Một số động vật lại có màu sắc sặc sỡ nổi bật trên nền môi trường. Thường gặp một số sâu bọ thuộc bộ cánh cứng hoặc một số loài bướm. Màu sắc sặc sỡ báo hiệu nguy hiểm: thường là những loài cơ thể có chất độc không ăn được, tiết ra mùi hăng mà chim ăn sâu không thích. Một số động vật hoà lẫn vào môi trường bằng hình dạng nguỵ trang. Ví dụ bọ que có thân và chi giống hệt cành cây, cuống lá. Bọ lá có dạng giống phiến lá. Rắn, trăn trong rừng có hình giống như dây leo. Con đường hình thành màu sắc và hình dáng tự vệ nói trên chỉ có thể được giải thích đúng bằng tác dụng của chọn lọc tự nhiên. Các cơ thể không có màu sắc tự vệ tốt sẽ dễ bị kẻ thù phát hiện và bị đào thải dần. Ngược lại, các cá thể nào có biến bị về màu sắc, hình dạng theo hướng nguỵ trang thì được sống sót và phát triển trong cuộc đấu tranh sinh tồn. Qua thời gian dài, dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên những biến dị theo hướng có lợi được tích lũy và hoàn thiện dần trở thành đặc điểm thích nghi của sinh vật. Hình 3: Hình thái nguyên sinh vật (1-7) và các dạng mỏ chim (8-12) 1. Paramecium 5. Chiliômnas 9. Delican 2. Ameba 6. Codosiga 10. Eagle 3. Ciliophris 7. Phacus 11. Robin 4. Noctiluca 8. Crossbill 12. Spoonbill Hình 4: Một dạng đặc sinh a/ Chim Bói cá (Rgamphastos carinatus (SW.) Meksyk. b/ Chim Hút mật hoa Kolliber (Docimastes ensiter (Gould) Alojzy Balcerzak. Hình 5: Thích nghi sinh thái (thích nghi kiểu hình hay thường biến) do mức phản ứng khác nhau của kiểu trên khi điều kiện ngoại cảnh thay đổi A- Cây Mao lương nước (Tununcerlus rquatilis); B- Cây Rau mác (Sagittaria); C- Cây Thông: mọc trong rừng thông (1) và mọc riêng rẽ (2); D- Một thí nghiệm cho thấy khi mầm khoai tây ở ngoài sáng thì xuất hiện lá, còn ở trong tối thì hình thành rễ củ 2. Sự hợp lý tương đối của các đặc điểm thích nghi Darwin quan niệm mỗi đặc điểm thích nghi trên cơ thể sinh vật chỉ hợp lý một cách tương đối, nghĩa là có giá trị đến một mức độ nhất định trong những điều kiện nhất định. Mỗi đặc điểm thích nghi chỉ có lợi cho sinh vật trong hoàn cảnh đã sinh ra nó. Ví dụ các loài cá thích nghi với đời sống dưới nước. Mọi đặc điểm cấu tạo cơ thể đều thích nghi với đời sống dưới nước, tách ra khỏi môi trường nước sẽ bị chết. Trong hoàn cảnh phù hợp, đặc điểm thích nghi cũng chỉ có giá trị tương đối. Ví dụ hoa ngô thích nghi kiểu thụ phấn nhờ gió, nhưng khi có gió không phải 100% hạt phấn của mỗi cây ngô đều được gió đưa tới đầu nhuỵ hoa cái. Khi hoàn cảnh sống thay đổi, đặc điểm thích nghi có lợi trong hoàn cảnh cũ, nhưng có thể bất lợi trong hoàn cảnh mới. Lúc này tính chất hợp lý không còn nữa. Khi đó chọn lọc tự nhiên diễn ra theo chiều hướng mới, tích luỹ biến dị theo hoàn cảnh mới và khi điều kiện sống ít thay đổi thì chọn lọc tự nhiên vẫn diễn ra Ví dụ sự tồn tại các cơ quan thoái hoá là bằng chứng về sự thay đổi giá trị thích nghi. Tóm lại, các đặc điểm thích nghi chỉ mang tính hợp lý tương đối và không ngừng hoàn thiện do tác dụng của chọn lọc tự nhiên. 3. Đánh giá quan niệm của Darwin về sự hình thành đặc điểm thích nghi Cống hiến Darwin xem vấn đề thích nghi là chìa khoá của toàn bộ lý luận tiến hoá, đã giải quyết vấn đề trên quan điểm duy vật và theo phương pháp lịch sử. Theo Ch. R. Darwin mọi đặc điểm thích nghi đều là sản phẩm của quá trình chọn lọc tự nhiên và mọi đặc điểm thích nghi chỉ hợp lý tương đối. Chọn lọc tự nhiên là nhân tố định hướng tiến hoá và quy định tốc độ tích luỹ biến dị. Sự hợp lý đạt được bằng con đường đào thải những dạng bất hợp lý. Darwin còn phân biệt chọn lọc tự nhiên là tác dụng của những yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh tồn của sinh vật như khí hậu bất lợi, kẻ thù tiêu diệt, đối thủ bị cạnh tranh về thức ăn, chỗ ở đã chi phối sự tồn tại, phát triển của sinh vật thông qua đấu tranh sinh tồn, đào thải những cá thể kém thích nghi. Ngoại cảnh chỉ đóng vai trò kích thích sự phát sinh biến dị không xác định. Tồn tại Thuyết chọn lọc tự nhiên chỉ giải thích sự tiến hoá bằng tích luỹ biến dị phát sinh ngẫu nhiên, chưa giải thích nguyên nhân phát sinh biến dị cá thể. Do đó chưa giải quyết triệt để mối quan hệ nhân quả trong tiến hoá hữu cơ. Do chưa hiểu rõ cơ chế di truyền các biến dị, nên cuối đời Darwin đã dao động khi đánh giá vai trò của chọn lọc tự nhiên và có khuynh hướng quay lại quan niệm của Lamarck về ảnh hưởng xác định của ngoại cảnh, về sự di truyền các tập tính thu được trong đời cá thể. . Tiến hóa ( phần 13 ) Chọn lọc tự nhiên và sự hình thành đặc điểm thích nghi 1. Vai trò của chọn lọc tự nhiên Chọn lọc tự nhiên có vai trò sáng tạo các đặc điểm thích nghi. Giải thích. Darwin mọi đặc điểm thích nghi đều là sản phẩm của quá trình chọn lọc tự nhiên và mọi đặc điểm thích nghi chỉ hợp lý tương đối. Chọn lọc tự nhiên là nhân tố định hướng tiến hoá và quy định. chọn lọc tự nhiên. Hiệu quả của chọn lọc tự nhiên phụ thuộc vào cường độ đào thải các cá thể kém thích nghi và mức độ phát sinh biến dị trong quần thể. Có thể xét vai trò của chọn lọc tự nhiên