Những nhà sinh vật học, và cổ sinh vật học đã thu gom những chứng cớ cho thấy rằng những loài lưỡng cư thì được tiến hóa từ tổ tiên là loài cá, những loài bò sát thì từ loài lưỡng cư, và[r]
(1)CTNN.SH Bài 15 - Bằng chứng tiến hóa
Lượt xem: 92 Ngày cập nhật: 26/11/2011 21:55:30 PM
Charles Darwin tập hợp nhóm kiện mà ban đầu tưởng chừng khơng có liên quan đến The Origin of Species Tuy nhiên, trước sau xuất sách này, nhà sinh vật học, địa chất học, địa lý học, cổ sinh vật học, nhà nhà khoa học cung cấp thông tin dồi để hổ trợ làm tăng sức thuyết phục học thuyết tiến hóa Bằng chứng hổ trợ học thuyết tiến hóa hóa thạch, khoa học di truyền sinh học phân tử, phân phối địa lý sinh vật trái đất, so sánh thể học động vật thời kỳ trưởng thành phôi thai
1- Di tích hóa thạch
Những hóa thạch hình thành sinh vật bị vùi chôn trầm tích sau biến thành đá Những đá trầm tích có chứa hóa thạch coi di tích hóa thạch (fossil record) lịch sử đời sống trái đất cho thấy đời sống sinh vật diện khứ Trong có loại hóa thạch nhìn giống lồi thấy ngày nay, hầu hết khác Ví dụ, Những động vật sống vào kỷ Cambrian lưu lại giường hóa thạch Burgess Shale British Columbia (Canada) chưa tìm thấy di tích hóa thạch trước Những động vật Burgess Shale sống vào thời Cambrian Explosion (khoảng 500 triệu năm trước), thời điểm mà bùng nổ lớn đa dạng sinh học xảy ra, nhiều loại bảo tồn đến dạng hóa thạch Khi mà số động vật tìm thấy Burgess Shale tổ tiên động vật thông thường ngày nay, loại khác bị tuyệt chủng từ lâu không giống với sinh vật đại dương Một tranh nghệ thuật (hình 1) cho thấy Đại dương mà động vật Burgess Shale sống
(2)H1 Bức tranh nghệ thuật môi trường sống động vật hóa thạch trong Burgess Shale.
Một cách khác mà di tích hóa thạch hổ trợ cho tiến hóa hóa thạch xuất theo thứ tự thời gian – điều cho thấy tổ tiên xuất sớm ( lớp địa tầng) di tích hóa thạch Những hóa thạch cổ tìm thấy lớp đá stromatolite sống 3,8 tỷ năm trước Đá stromatolite vòng nhẫn bất thường hình thành vi sinh vật kỵ khí ( tảo xanh) Sự hình thành stromatolite bờ hồ Superior (hình 3) khoảng 1,9 triệu năm tuổi Trong hình 2, sinh vật khác, từ động vật có xương sống đơn giản đến động vật có vú, xuất theo chuổi thứ tự theo thời gian di tích hóa thạch
(3)(4)H3 Tầng stromatolite chứa di tích hóa thạch cổ mà biết.
Khoảng 200 triệu năm trước, vỏ hàu oyster nhỏ cong Di tích hóa thạch cho thấy vỏ sị hệ sau trở nên to hơn, phẳng qua khoảng thời gian 12 triệu năm Hàu oyster sống đáy biển nên hàu to phẳng thích hợp cho việc chống lại trôi nước chảy bên chúng
H4 Sự tiến hóa hàu oyster.
(5)(transitional fossils) Những hóa thạch cho thấy chúng vật trung gian nối tiếp nhóm sinh vật, có đặc điểm thường thấy hai nhóm riêng biệt Ví dụ, Archaeopteryx hình sống khoảng 150 triệu năm trước Những hóa thạch lồi cho thấy có đặc điểm hai lồi bị sát chim Sinh vật có lơng vũ, khơng giống lồi chim tại, chúng có răng, móng vuốt, cánh đuôi khỏe mạnh Archaeopteryx giống khủng long lồi chim Hóa thạch với chứng khác hổ trợ giả thuyết chim tiến hóa từ khủng long Rất nhiều loại khủng long có lơng vũ khai quật , Archaeopteryx sinh vật biết bay thực dược biết, coi
con chim sớm
H5 Hóa thạch Archaeopteryx, cho thấy liên hệ giữa chim bò sát.
Trong hóa thạch Acanthostega cho thấy nối liền cá loài lưỡng cư
Acanthostega sống khoảng 360 triệu năm trước (trong hình 6) Nó có mang cá phổi, đùi to, chi ngón, dài chiều dài thể, mõm giống cá sấu, hàm đầy nhà địa chất học khơng nghĩ Acanthostega đất Họ tin chúng dùng chi chúng ngón để cầm rau kéo chúng khỏi đầm lầy
(6)Đá đốn tuổi hồn tồn dựa vào vị trí tương đá gần kề Những đá sâu cho già đá nằm cạn Ngày kỹ thật cho hiểu biết có ý nghĩa tuổi đá cho biết tuổi đá cách xác tương đối Những nhà khoa học tính tuổi đá nơi mà hóa thạch tìm thấy cách đo độ đồng vị phóng xạ chắn phân hủy kể từ đá hình thành Đá già đồng vị phóng xạ bị phân hủy nhiều Những chất đồng vị phóng xạ đá coi đồng hồ bên Chúng đo lường thời gian đá hình thành chúng bị phân hủy tốc độ không thay đổi
Các nhà địa chất học tiếp tục giúp hiểu biết thêm lịch sử tiến hóa Ví dụ, Các nhà nghiên cứu gần tìm thấy hóa thạch cá voi cầu nối lồi động vật có vú nước với tổ tiên mặt đất chúng Những Basilosaurus cá voi tổ tiên có chi sau lại có đời sống nước ( hình 7) Một dạng chuyển tiếp sớm khác Ambolucetus, có xương chân nặng cho sống đất liền lẩn nước
H7.Xương chân hóa thạch Basilosaurus, tổ tiên cá voi cung cấp chứng cá voi tiến hóa từ động vật cạn.
2- Sự phân bố địa lý loài
(7)Những chứng sinh địa lý học tiến hóa tìm thấy nơi nước Úc Tại lại có nhiều thú có túi (marsupials) lại tương đối động vật có (placental animals) sống Úc chắn ni nấng thú có Những quần thể mang đến chuột hay thỏ chắn tăng trưởng! Loài chuột túi Úc tiến hóa nơi bị lập khỏi nơi mà tổ tiên loài động vật có sống
Nước láng giềng New Zealand có nhiều dạng động vật khơng dược tìm thấy nơi khác, đặc biệt loài chim không bay kiwi, takahe, moa tuyệt chủng (là lồi chim lớn sống,hình 8) New Zealand quốc gia bao gồm hai đảo lớn nhiều đảo nhỏ Ban đầu New Zealand Úc phần lục địa lớn Gondwana Khi quốc gia trôi khỏi Gondwana, kết dịch chuyển đĩa lục địa, chúng trở thành cô lập Khi bị lập, quần thể tiến hóa trở nên riêng biệt endemic
H8 Những chim tìm thấy New Zealand bao gồm kiwi (A), takahe (B), moa (C) (moa bị tuyệt chủng).
Những hịn đảo có nguồn gốc từ núi lửa (như Galapagos ) chúng bị tách khỏi thềm lục địa rộng lớn (như New Zealand) Những đảo bị chiếm sinh vật có khả bơi, bay, trôi từ vùng đất gần Những hịn đảo khơng có nguồn gốc từ núi lửa bị chiếm đóng lồi có đảo tách Khi bị lập khỏi đất liền, lồi tiến hóa theo cách riêng biệt khỏi tổ tiên chúng đất liền Mức độ khác biệt với tổ tiên tùy thuộc vào tuổi đảo Điều minh họa vùng đảo Madagascar Canary, hai bị tách khỏi bờ biển Châu Phi
(8)Madagascar.Tuy nhiên 90% chim Madagacar tìm thấy
Madagascar nơi giới loài giọc lemur tìm thấy Mặc dù di tích hóa thạch cho thấy lồi giọc lemur có thời kỳ lan rộng khắp Africa Lemur xuất di tích hóa thạch khoảng 65 triệu năm trước; có hai khả năng, chúng có mặt Madagascar tách khỏi lục địa Châu Phi, chúng trôi tới Madagascar kênh hẹp Thế giọc lemur khơng cịn có mặt Châu phi? Khi mà Madagascar tách vĩnh viển khỏi Châu Phi từ 50 triệu năm trước, khỉ khơng tham gia Những khỉ khơng xuất di tích hóa thạch đến 35 triệu năm trước, chúng khơng thể đến đảo Madagascar ( kênh Madagascar Africa rộng ) Tuy nhiên, khỉ chiếm chổ lemur lục địa Africa làm cho giọc lemur bị tuyệt chủng
Cịn quần đảo Canary, nằm phía bắc bờ biển Châu Phi, khoảng 10 tới 15 triệu năm tuổi, hình thành núi lửa- chúng chưa dính vào lục địa Africa Vì thế, không giống Madagascar, quần đảo Canary chiếm đống động vật thực vật phân tán từ bờ biển gần kề Africa Có khoảng 53 loài chim sinh sản có hai chúng đặc hữu đảo Quần đảo Canary khơng có rắn động vật có vú (ngoại trừ dơi) Tám loại bị sát quần đảo cho trôi thân gổ từ bờ biển bên cạnh Chúng tương tự lồi phía tây Africa, có khác biệt đáng kể thấy chọn lọc tự nhiên tạo thay đổi quần thể Thực tế có loại bị sát biết loài
3 - Cơ thể học
(9)H9.Những động vật có xương sống có xếp xương xương sử dụng khác nhau.
Những cấu trúc tương đồng tương tự cấu trúc, chức năng, hai Ví dụ, chi hình có cấu trúc tương tự Cũng vậy, chi người, ếch, ngựa có chức : chúng tạo để đất Tuy nhiên, tương tự chức khơng cần thiết phải có nghĩa lồi có họ hàng gần Ví dụ, cánh trùng chim có chức tương tự tương tự cấu trúc Cánh loại động vật tiến hóa độc lập có cấu trúc khác biệt Cánh chim nâng đở xương, cánh trùng làm chất chitin (kitin) Những phần thể sinh vật mà khơng có nguồn gốc tiến hóa thể chức tương tự gọi những cấu trúc tương tự (analogous structure).
Mặc dù cấu trúc tương tự khơng cho thấy mối liên hệ tiến hóa động vật, chúng hổ trợ ý tưởng chọn lọc tự nhiên Những cánh chim côn trùng tiến hóa khác biệt nhau, mà tổ tiên lồi ngày hơm nay, thích nghi cách độc lập với đời sống bao gồm khả bay
Nhiều lồi sinh vật có sở hữu những cấu trúc cịn sót lại (vestigial structures) Những cấu trúc có chức sinh vật tổ tiên khơng Ví dụ, cá voi baleen hình 10 có xương hơng cịn sót lại Những xương hơng khơng cịn chức cá voi chúng khơng cịn chân sau Sự diện xương cá voi chứng nguồn gốc cạn tổ tiên cá voi Những xương hơng cịn sót lại di vật từ lịch sử tiến hóa cá voi
(10)- Phôi thai học
Phôi thai học (embryology) dùng để xác định mối quan hệ tiến hóa động vật Khi phôi thai sinh vật nghiên cứu, giai đọan tương tự phát triển phơi thai chứng Ví dụ, tất phơi động vật có xương sống (kể người) trải qua giai đoạn mà có túi mang cá (hình 10) Ở giai đoạn định phát triển phôi thai, tương tự cá, chim, người, tất động vật có xương sống khác xuất nhiều khác biệt chúng Ví dụ hình 10, giai đoạn sớm phát triển phơi thai cá, bị sát, chim, động vật có vú, có túi mang cá (hình thành mang cá) Trong động vật có xương sống sống cạn, túi mang cá bổ sung cho việc sử dụng khác, giống vòi Eustachian (ống thông từ yết hầu lên tai giữa) người Cái đuôi bào thai người trở thành xương cụt cuối cột sống
(11)H10 Những điểm tương tự bào thai cá, bò sát, chim, người cho thấy chứng sự tiến hóa.
5 - Đặc tính di truyền
Khi Darwin xuất The Origin of Species, khoa học di truyền hiểu biết di truyền chưa thành lập Điều có nghĩa Darwin khơng thể giải thích cách hồn tồn chế đưa đến chọn lọc tự nhiên Ngày qui luật di truyền khoa học gene hiểu cách rõ ràng, khác biệt sinh vật cần thiết cho trình chọn lọc tự nhiên giải thích
6- Sinh học phân tử
Những quan hệ tiến hóa loài phản ảnh DNA protein chúng Khi mà DNA mang thông tin di truyền, mối quan hệ gần gủi hai sinh vật xác định so sánh DNA Nếu hai lồi có mẫu DNA tương tự, tương tự cho thấy trình tự phải di truyền từ tổ tiên chung Ví dụ, cách nghiên cứu trình tự gene, nhà khoa học xác định chó có họ hàng với gấu cá voi cá heo lại có họ hàng với sinh vật có móng guốc (ungulates) bị nai
(12)con tinh tinh khỉ rhesus ( hai thuộc primates) khác có amino acid.Trình tự tinh tinh (chimpanzees) ngựa ( hai động vật có vú) khác 11 amino acid, trình tự chimpanzee cá nhám góc dogfish (cả hai động vật có xương sống) khác 24 amino acid
Các nhà khoa học theo dỏi tiến hóa cytochrome c Chứng cho thấy thời gian lâu kể từ sinh vật tiến hóa từ tổ tiên đơn giản có khác biệt số lượng trình tự nucleotide gene mã hóa cho cytochrome c Điều có giá trị tiến hóa sinh vật có tổ tiên Khi đột biến làm thay amino acid chổ khác protein cytochrome c q trình tiến hóa lâu dài, cytochrome giữ cấu trúc chức tương tự tất loài
Các nhà khoa học nghiên cứu lịch sử tiến hóa gene qua trình tự DNA Gene qui định cho protein hemoglobin nghiên cứu kỹ A phylogenetic tree giống family tree ( phả hệ) Sự thay đổi liên tiếp phân tử hemoglobin hình thành “ cây” cho thấy mối liên hệ họ hàng sinh vật- ngắn có nhiều amino acid giống có họ hàng gần
7- Xác định học thuyết
Sự hiểu biết học thuyết tiến hóa có lầm lẫn cho “chỉ học thuyết” Điều có nghĩa là, có người cho học thuyết (theory) dự đốn dể bị bác bỏ Hãy hiểu học thuyết kiện lãnh vực khoa học Những kiện khoa học dử liệu lưu trử Ví dụ cấu trúc tương đồng, di tích hóa thạch, trình tự DNA sinh vật riêng lẻ, thơng tin khác trình bày chương kiện khoa học Những học thuyết khoa học cố gắng giải thích kiện trói chúng lại với cách có ý nghĩa rộng lớn Ví dụ, dử liệu Darwin thu thập người trước sau Darwin cho thấy tiến hóa xảy Học thuyết tiến hóa qua chọn lọc tự nhiên Darwin học thuyết cố gắng trói kiện lại với
Chương tóm tắt phát triển học thuyết tiến hóa kiện từ nghành khác kể dịa lý học, địa chất học, sinh học phân tử, tất hổ trợ học thuyết Sự nghiên cứu tiến hóa tiếp tục làm lên tranh luận kể Mặc dù bàn cải sống động cộng đồng khoa học chi tiết khoa học cách mà đời sống tiến hóa xác nào, nhà khoa học khơng loại bỏ ý tưởng tiến hóa