Bài giảng quá trình lịch sử tiến hóa nguyễn ngoc hưng

QÚA TRÌNH LỊCH SỬ TIẾN HĨA Lich sử tiến hóa Học thuyết tiến hóa Darwin 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 - ngun hình vật tồn độc lập với vật Sự vật nhờ có ý niệm tồn Vật bóng ý niệm Platon (427-347 TCN) Tất sinh vật giống chuỗi hình dạng, hình dạng tượng trưng cho mắt xích từ hồn chỉnh đến hồn chỉnh Aristotle (334- 322 TCN) 1.1.3 Các quan điểm khác : -Buffon (1707-1788) nhà tự nhiên học người Pháp lưu ý hóa thạch cổ giống với dạng hóa thạch Ông đề xuất hai nguyên lý Một thay đổi môi trường tạo thay đổi sinh vật Hai nhóm lồi giống phải có tổ tiên Buffon cho lồi khơng bất biến mà thay đổi - Thuyết âm – dương, ngũ hành: âm dương tương tác tạo ngũ hành,ngũ hành tương tác tạo vạn vật - Thuyết nguyên tử luận: toàn thiên nhiên, phân tử nhỏ đến vật thể vó đại nhất, từ hạt cát đến người xuất tiêu diệt vónh viễn, trình liên tục vận động 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 trứng hay tinh trùng  Khơng giải thích tượng di truyền biến dị 1.2.2 Thuyết tai biến (catastrophism) - Một thời đó, trái đất có sống - Sự sống xuất trái đất vào thời gian xa xưa dạng sinh vật đơn giản đơn giản - Các dạng sinh vật tìm thấy lớp dịa chất khơng thấy có lớp cổ xưa Chứng tỏ có nhiều lồi xuất sau - Các sinh vật xuất sau giống với sinh vật ngày - Mức tổ chức nâng cao dần  Thế giới sinh vật biến đổi cách đột ngột, tức thời khơng có chuyển tiếp Có dấu vết với động vật cạn nằm lớp địa chất biển dấu vết động vật biển nàm cạn, nhiều tai biến xảy sinh vật cạn bị chìm xuống nước, sinh vật nước bị đưa lên cạn Quan điểm tiến hóa trước Darwin 1.2.3 Sinh lực luận (Vitalism) Khơng có lực sống khơng có tượng sống, khơng có tổng hợp hợp chất hữu Nhiều nghiên cứu sinh lý hóa sinh giải thích tượng sống quan điểm vật lý hóa học thơng thường 1.2.4 Biến hình luận (transformism) Sự đời phương pháp so sánh sinh học hình thành nên mơn hình thái học so sánh, giải phẫu so sánh, phôi sinh học so sánh Dưới tác dụng ngoại cảnh, sinh vật biến đổi hình dạng, lồi biến đổi thành loài khác  biến đổi diễn theo hướng -Gắn lịch sử giới sinh vật với lịch sử đất - Khi đất nguội lạnh, lịng đại dương có phân tử sống (hữu cơ), phân tử sống hình thành từ phân tử chết (vô cơ) dứơi tác dụng nhiệt độ ánh sáng Các hạt vật chất sống tác dụng với tạo nên vô số dạng sinh vật, chúng tiếp tục tác dụng tạo nên biến hình 1.3 Học thuyết tiến hóa Lamarck Quan điểm tiến hóa trước Darwin -Người nêu lên học thuyết tiến hóa cách có hệ thống Baptiste de Lamarck (1744 – 1829) nhà tự nhiên học người Pháp Lamarck (1744-1829) người phát triển học thuyết tương đối hồn chỉnh tiến hĩa sinh vật -Sự tiến hĩa phát sinh xu hướng nội vươn tới hồn thiện Khi sinh vật hồn thiện, chúng thích nghi ngày tốt với mơi trường sống Baptiste de Lamarck (1744 – 1829) 1.3.2 Sự tiến hóa dạng sinh vật - Quá trình phát sinh sống từ chất vơ diễn diễn không ngừng - Từ dạng ban đầu dẫn đến động thực vật ngày đường phức tạp hóa lần qua nhiều hệ Các biến đổi diễn từ từ khó nhận thấy Thời gian địa chất dài kèm theo thay đổi điều kiện sống có ý nghĩa quan trọng Các nhân tố tiến hóa là: Sự tiệm tiến (gradation) Sự biệt hóa thích nghi điều kiện biến đổi mơi trường     Những quan niệm Lamarck nguyên nhân tiến hóa tóm tắt sau: 1.Một tính trạng thu nhận thơng qua việc sử dụng thường xuyên, khơng sử dụng 2.Một tính trạng tập nhiễm (tính trạng thu thường xuyên sử dụng) di truyền từ hệ nầy sang hệ khác Sự tính trạng 3.Trong q trình tiến hóa, dạng sinh vật phát triển theo hướng ngày phức tạp 4.Một lực siêu hình tự nhiên ln ln thúc đẩy q trình tiến hóa hướng tới hồn thiện HỌC THUYẾT TIẾN HÓA CỦA DARWIN Charles Darwin (1809-1882) Học thuyết tiến hóa Darwin Nhà sinh học tiến hóa đầu tiên, người khởi đầu khái niệm chọn lọc tự nhiên Phôi sinh học so sánh  Phôi tất nhóm động vật có xương sống từ cá đến hữu nhũ có khe mang cá khe mang phát triển thành mang Như phơi bị sát, chim thú có khe mang khơng phát triển thành mang?  Ernst Heackel (1834-1919) cho giai đoạn phát triển phôi sinh vật tiến hóa rút ngắn số đặc điểm hình thái tổ tiên chúng Do phơi chim có khe mang tổ tiên chim nhóm cá cổ Tuy nhiên điều không ám tất đặc điểm phát triển phơi xem rút ngắn đặc điểm tổ tiên đoạn sớm Giai đoạn Giai đoạn cuối Cá Lưỡng thê Chim Thú Bò sát Người Hình Các giai đoạn phát triển phơi lớp động vật có xương sống Giải phẩu học so sánh Chúng ta khảo sát cánh chim, chi trước ếch, tay người, cánh dơi vây ức cá voi (Hình 2) Chim Dơi Các quan nầy choi tương đồng (homologous) với Chi trước tất động vật bốn chân có xương cánh tay, xương tay trụ tay quay, xương cổ tay, xương bàn tay xương ngón tay Xương cổ, xương bàn xương ngón tay động vật tương tự mức độ phát triển xương có thay đổi theo lồi Cá voi Ngựa Ếch Cá Người Sự tiến hóa đồng qui    Khi sinh vật khơng có quan hệ thích nghi với nơi cư trú cách sống, chúng thường có đặc điểm hình thái giống cấu trúc bên chúng khác Trường hợp gọi đồng qui tiến hóa (ecolutionary convergence) Thí dụ vây ức cá xương cá voi trông giống chúng có cấu trúc khác Ở cá xương, vây nâng đở tia vây, cá voi vây nâng đở xương ngón Về mặt phát triển tia vây hồn tồn khác với xương ngón, vây hai nhóm giống bề ngồi Tương tự, cánh dơi cánh chim có hình thái chức giống lại khác biệt cấu trúc bên Rắn thằn lằn không chi (limbless lizard) thích nghi với đời sống hang bị thối hóa Sự phân bố địa lý loài  Sự phân bố địa lý sinh vật chứng tiến hóa Chẳng hạn hải đảo khác giới người ta phát loài thực vật động vật đặc hữu (những loài có vùng định, khơng tìm thấy nơi khác  Cách giải thích hợp lý cho phân bố địa lý sinh vật nầy vài cá thể tổ tiên quần thể vùng Theo thời gian chúng tiến hóa thấy Hình Các vùng phân bố địa lý giới số loài thú tiêu biểu vùng SỰ TIẾN HÓA PHÂN TỬ Sự tiến hóa phân tử Về nguồn gốc sống Giả thuyết gen xuất trước tiên - 1929, nhà di truyền học H.J Muller - Sự sống vài gen tạo thành khơng sinh vật Sự tiến hóa phân tử Giả thuyết RNA xuất trước - 1967, Thomas R Cech tìm - Các phân tử RNA mang lúc hai chức năng: + mang thông tin di truyền DNA + khả xúc tác protein (ribozyme) Thomas R Cech Sự tiến hóa phân tử Thuyết tiến hóa trung tính - 1968, Motoo Kimura tìm - Thuyết tiến hóa trung tính: + Phần lớn thay nucleotide phân tử DNA xảy ngẫu nhiên tạo phần lớn đột biến trung tính, khơng có ý nghĩa chọn lọc + Sự đa dạng trì quần thể cân tổng đột biến loại trừ ngẫu nhiên Sự tiến hóa phân tử Các giả thuyết tiến hoá gen Nhân đôi (gene duplication) Dung hợp (gene fustion) Tách gen (gene disjunction) Sự tiến hóa phân tử Nhân đơi (gene duplication) Trao đổi chéo Bắt cặp so le (unequal pairing) gen nhân đôi lên gen bị phân hố enzyme thay đổi cấu hình (conformation) chọn lọc tự nhiên giữ lại đột biến thích nghi Dung hợp (gene fustion) Sự tiến hóa phân tử dung hợp nhân đôi gen lặp đoạn cấu trúc gen lặp đoạn mạch polypeptide Tách gen (gene disjunction) gen tách phần riêng có hoạt tính Sự tách đoạn gen tổ hợp lại chúng tạo gen khác lồi khác Sự tiến hóa phân tử Sự tiến hố hệ thống điều hồ Thay đổi tiến hố gen cấu trúc gen điều hồ Sự khác biệt sinh vật Sự tiến hoá phát triển tăng cường chế điều hồ Sự tiến hố chế điều hoà (enhancer, promoter, transposon ) Sự tự trị hoá (autonomisation) gen Eukaryotae so với Prokaryotae Chân thành cảm ơn! ... tự nhiên ln ln thúc đẩy q trình tiến hóa hướng tới hồn thiện 2 HỌC THUYẾT TIẾN HÓA CỦA DARWIN Charles Darwin (1809-1882) Học thuyết tiến hóa Darwin Nhà sinh học tiến hóa đầu tiên, người khởi... thuyết tiến hóa Darwin kết hợp với di truyền học sở cho học thuyết tiến hóa đại CÁC BẰNG CHỨNG TIẾN HĨA Các đặc điểm tương đồng    Một học thuyết tiến hóa tất dạng động vật thực vật ngày tiến hóa. .. thông qua việc sử dụng thường xuyên, khơng sử dụng 2.Một tính trạng tập nhiễm (tính trạng thu thường xuyên sử dụng) di truyền từ hệ nầy sang hệ khác Sự tính trạng 3.Trong q trình tiến hóa, dạng sinh