Chương1: Lý thuyết tiến hoá đối với sinh học_1 pptx

Chương1: Lý thuyết tiến hoá đối với sinh học Những con ếch quái thai, một đề tài rất thú vị đối với kế hoạch nghiên cứu của một sinh viên đại học! Đó là những gì mà Pieter Johnson-1 sinh viên năm thứ 2 của đại học Stanford- đã suy nghĩ khi cậu ta gây ra sự chấn động trong giới khoa học cùng với "pacific tree frogs" có những đôi chân quá khổ mọc ra từ cơ thể của chúng. Những con ếch này được bắt ở một bờ ao nhỏ của một ngôi làng gần các mỏ thủy ngân cũ ở Almaden về phía Nam của San Jose,California. Các nhà khoa học trên thế giới đã báo cáo tình hình báo động về sự mất dần của rất nhiều loài ếch , có thể những con ếch "quái vật" này nắm giữ lời giải đáp vì sao có tình trạng rắc rối gặp phải ở các loài ếch trên thế giới. Các nguyên nhân của tình trạng biến hình này có thể là các chất hoá học nông nghiệp hoặc các kim loại nặng trong những quả mìn. Tuy nhiên nghiên cứu thư viện đã đề nghị các khả năng khác của Pieter. Pieter đã nghiên cứu 35 cái ao trong vùng các con ếch biến dạng này được phát hiện. Cậu ấy đã đếm số lượng ếch trong các ao và kiểm tra thành phần hoá học của nước. 13 ao có "Pacific tree frogs" , nhưng chỉ có 4 ao là có các con ếch biến dạng. Pieter ngạc nhiên khi việc phân tích thành phần nước 4 ao này không phát hiện ra hàm lượng cao hơn của các thuốc trừ sâu,chất hoá học Công nghiệp, hay các kim loại nặng trong các ao có những con ếch biến dạng. Và càng ngạc nhiên hơn,khi cậu ta chọn lựa những con ếch từ các ao này và cho chúng đẻ trứng trong phòng thí nghiệm thì luôn thu được các con ếch bình thường. Điều khác biệt duy nhất mà cậu ta quan sát được giữa các ao là các ao có những con ếch biến dạng cũng có những con ốc sên nước ngọt. A Monster Phenemonon : Là sinh viên năm 2 đại học Stanford, Pieter Johnson nghiên cứu về những cái ao, nơi cư trú của “pacific tree frogs” ( Hyla regilla), để cố gắng phát hiện ra lý do giải thích sự xuất hiện của hàng loạt con ếch bị biến dạng. Vật được gắn vào như cái đuôi ở đây chính là 1 cái chân thêm. Những con ốc sên nước ngọt là ổ của rất nhiều loại sống kí sinh. Các loài sống kí sinh tham gia vào vòng đời phức tạp ở một số giai đoạn, mỗi loại trong số chúng đòi hỏi một động vật chủ đặc biệt. Pieter tập trung vào khả năng có thể rằng một vài loại động vật kí sinh sử dụng các con ốc sên như vật trung gian, đã gây bệnh cho các con ếch và gây ra hiện tượng biến dạng. Pieter đã tìm ra một loài thích hợp cho vòng đời này đó là một loài sâu béo nhỏ có tên là Ribeiroia , có mặt trong ao nơi mà các con ếch biến dạng được tìm thấy Sau đó Pieter đã làm một thí nghiệm, cậu ta chọn các con ếch từ những vùng mà không có các con ếch biến dạng và các con Ribeiroria. Rồi ấp trứng tại phòng thí nghiệm trong các hộp có hoặc không có loài kí sinh. Khi mà ở các hộp có loài kí sinh xuất hiện thì 85% các con ếch bị biến dạng . Một thí nghiệm xa hơn nữa đã giải thích tại sao không phải tất cả các ếch đều bị biến dạng: sự nhiễm bệnh phải xuất hiện trước khi một con nòng nọc bắt đầu mọc chân. Khi mà các con nòng nọc đã mọc chân mà bị nhiễm bệnh thì chúng không bị biến dạng Quá trình nghiên cứu của Pieter đã bắt đầu từ một câu hỏi được đặt ra bởi quan sát trong tự nhiên. Cậu ta tự đưa ra các câu trả lời, quan sát rồi làm hẹp lại danh sách các khả năng, sau đó thực hiện các thí nghiệm để kiểm tra trong những giả định thì điều nào là hợp lý nhất. Những thí nghiệm đã giúp cậu ta đạt được một kết luận: các sự biến dạng là do loài Ribeiroia. Sự nghiên cứu của Pieter là 1 ví dụ điển hình của việc áp dụng các phương pháp khoa học trong sinh học. Sinh học (biology) là môn học khoa học của những điều trong cuộc sống. Các nhà sinh học nghiên cứu từ cấp độ tế bào cho đến cấp độ toàn bộ hệ sinh thái. Họ nghiên cứu các sự kiện diễn ra trong 1 phần triệu giây cho đến các sự kiện kéo dài hàng triệu năm. Các nhà sinh học đặt ra các dạng câu hỏi khác nhau và sử dụng rất nhiều các công cụ, nhưng họ sử dụng các phương pháp khoa học khác nhau. Kết quả mà họ thu được là hiểu được chức năng cơ thể ( và các bộ phận của cơ thể) , và sử dụng các hiểu biết đó để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. Trong chương này, chúng tôi sẽ làm rõ hơn về những điều mà một nhà sinh học thực hiện. Đầu tiên, chúng tôi sẽ diễn tả các tính chất của những điều trong cuộc sống,các sự kiện tiến triển chính trong lịch sử cuộc sống của trái đất, và sự tiến hoá đa dạng của cuộc sống. Sau đó chúng tôi bàn tới các phương pháp mà các nhà sinh học sử dụng để nghiên cứu về chức năng của cuộc sống. Và ở cuối chương, chúng tôi sẽ bàn về cách làm sao để những hiểu biết của các nhà sinh học có thể được sử dụng giúp cho giải quyết vấn đề cuộc sống của cộng đồng. Sự sống là gì? Trước khi tìm hiểu về việc nghiên cứu sự sống, chúng ta cần thống nhất sự sống là gì. Mặc dù tất cả chúng ta đều biết những dạng sự sống quanh ta hàng ngày, nhưng thật khó để định nghĩa sự sống một cách rõ ràng. Có một định nghĩa ngắn gọn về sự sống như sau: một đơn vị có tính di truyền, có khả năng trao đổi chất, tái sinh (reproduction), và tiến hóa (evolution). Phần lớn quyển sách này đề cập những đặc tính trên của sự sống và làm thế nào chúng phối hợp với nhau để giúp cơ thể sống sót và tái sinh( hình 1.1). Bản tóm tắt khái quát sau đây sẽ giúp cho các bạn nghiên cứu về các tính chất đó. 1.1 Những mặt khác nhau của 1 đời sống: Sâu bướm, nhộng và bướm trưởng thành là những giai đoạn khác nhau trong 1 vòng đời của 1 con bướm chúa (Danaeus plexippus). Sâu bướm thu thập những nguyên liệu và năng lượng cần thiết để thực hiện hàng triệu các phản ứng chuyển hóa dẫn đến sự sinh trưởng và biến đổi, đầu tiên từ sâu bướm chuyển thành nhộng và cuối cùng thành bướm trưởng thành thích ứng cho việc sinh sản và phát tán. Sự biến đổi từ dạng này sang dạng khác được khởi sự từ các dấu hiệu từ bên trong cơ thể. Sự trao đổi chất bao gồm sự biến đổi vật chất và năng lượng Trao đổi chất (metabolism) : toàn bộ các hoạt động hoá học của cơ thể sống, bao gồm hàng ngàn các phản ứng hoá học riêng lẻ. Các phản ứng hoá học lấy vật chất và năng lượng và chuyển hoá chúng thành các dạng khác nhau, sẽ được tìm hiểu kĩ trong phần 1 của quyển sách này. Để 1 cơ thể hoạt động, rất nhiều trong số các phản ứng xảy ra đồng thời, cần phải kết hợp với nhau. Các gen thì quy định sự điều khiển này. Bản chất của vật chất di truyền (gen) mà điều khiển các hiện tượng trong đời sống chỉ mới được hiểu rõ trong khoảng 100 năm trở lại đây. Phần 2 của cuốn sách dành cho việc kể về câu chuyện của những khám phá về gen. Môi trường bên ngoài có thể thay đổi một cách chóng mặt và không hề báo trước khiến cho cơ thể không thể kiểm soát được. Một cơ thể chỉ có thể bảo vệ được sức khoẻ nếu như môi trường bên trong còn đảm bảo được các điều kiện hoá lý. Các cơ quan bảo vệ của cơ thể giữ không thay đổi theo điều kiện môi trường bên ngoài bằng cách điều chỉnh quá trình trao đổi chất cho phù hợp với sự thay đổi các điều kiện môi trường như nhiệt độ, có hay không có ánh sáng mặt trời, hay có những tác nhân lạ bên trong cơ thể. Việc giữ vững sự ổn định tương đối các điều kiện bên trong cơ thể , giữ cho thân nhiệt ổn định, được gọi là tính nội cân bằng. Sự điều chỉnh để cơ thể nội cân bằng thường xuyên là không rõ ràng, bởi vì không thấy một sự biến đổi nào. Tuy nhiên, ở một vài thời điểm trong cuộc sống, có nhiều cơ quan trả lời lại sự thay đổi điều kiện không phải bằng cách giữ vững tình trạng của chúng mà theo 1 cách thay đổi phần lớn tổ chức cấu tạo. Một hình thức đầu tiên của sự thay đổi cấu trúc là sự phát triển của hình thức bào tử, một dạng bảo vệ tốt và là một hình thức vô hoạt trong các cơ thể phải chịu đựng điều kiện khắc nghiệt của môi trường. Một ví dụ điển hình về sự tiến hoá rất lâu về sau này là của các loài sâu bọ, như các loài bướm. Để đáp ứng lại các dấu hiệu hoá học bên trong cơ thể, một con sâu bướm sẽ phát triển bên trong một con nhộng và rồi trở thành một con bướm trưởng thành. Sự sinh sản làm cuộc sống tiếp diễn liên tục và là nền tảng cho sự tiến hóa. Sự sinh sản khác nhau là một tính chất chính của cuộc sống. Nếu không có quá trình sinh sản, cuộc sống sẽ nhanh chóng biến mất. Sinh vật đơn bào đầu tiên sinh sản bằng hình thức nhân đôi vật chất di truyền của chúng sau đó phân tách thành hai. Hai tế bào con giống nhau và giống hệt tế bào mẹ, ngoại trừ sự đột biến xảy ra trong quá trình nhân đôi. Những lỗi đột biến đó dù hiếm, nhưng lại cung cấp các vật chất thô cho quá trình tiến hoá sinh học. Sự phối hợp của quá trình sinh sản đơn giản cùng các lỗi trong việc nhân đôi vật chất di truyền tạo nên sinh học tiến hoá, một sự thay đổi về thành phần gen của các quần thể sinh vật trải qua thời gian. Sự đa dạng hóa cuộc sống một phần được điều khiển bởi môi trường vật lý. Có những nơi lạnh và có những nơi nóng, cái lạnh và nóng có thể kéo một khoảng thời gian dài trong năm. Ở một vài nơi (các đại dương, hồ, sông) thì ẩm ướt, một vài chỗ (các hoang mạc) thì luôn khô hạn. Không một dạng sống đơn giản nào có thể hoạt động tốt trong mọi loại môi trường như vậy. . Chương1: Lý thuyết tiến hoá đối với sinh học Những con ếch quái thai, một đề tài rất thú vị đối với kế hoạch nghiên cứu của một sinh viên đại học! Đó là những gì mà Pieter Johnson -1 sinh. pháp khoa học trong sinh học. Sinh học (biology) là môn học khoa học của những điều trong cuộc sống. Các nhà sinh học nghiên cứu từ cấp độ tế bào cho đến cấp độ toàn bộ hệ sinh thái. Họ nghiên. vật chất thô cho quá trình tiến hoá sinh học. Sự phối hợp của quá trình sinh sản đơn giản cùng các lỗi trong việc nhân đôi vật chất di truyền tạo nên sinh học tiến hoá, một sự thay đổi về thành