Monday, Sep 15th

Last update08:13:18 AM GMT

Thuviensinhhoc.com Sinh thái học Sự tiến hóa của sinh vật

Sự tiến hóa của sinh vật

Email In

Sự tiến hóa bao gồm cả chọn lọc tự nhiên của Darwin và đột biến gen ở mức độ loài được rộng rãi các nhà khoa học thừa nhận. Tuy nhiên, cho đến nay cũng chưa có sự thống nhất về cơ chế của nó, đặc biệt vai trò tương đối nào của 3 cơ chế chủ yếu: chọn lọc, đột biến và tính ngẫu nhiên; vai trò nào của sự chọn lọc ở các mức tổ chức sinh học cao (đồng tiến hóa và sự chọn lọc nhóm).

Từ thời Darwin, nói chung, các nhà sinh học đã cho rằng, sự tiến hóa là một quá trình chậm chạp, diễn ra từ từ, kể cả những đột biến nhỏ và sự chọn lọc tự nhiên liên tục nhằm đảm bảo tính ưu thế trong cạnh tranh ở mức  độ  loài.  Song,  vấn  đề  trong  biên  niên  sử  cổ  phát  sinh  chủng  loại không tìm được các dạng trung gian, buộc những nhà nghiên cứu cổ phát sinh  phải  công  nhận  thuyết  "cân  bằng  gián  đoạn".  Theo  lý  thuyết  này, trong một thời kỳ dài các loài không biến đổi về trạng thái nguồn gốc của mình trong tiến hóa cân bằng. Theo thời gian, cân bằng này bị đứt đoạn, khi đó quần thể nhỏ sẽ tách khỏi loài gốc và nhanh chóng phát triển thành loài mới, nhưng lúc này về mặt cổ phát sinh chủng loại lại không tìm được những dạng chuyển tiếp. Loài mới có thể rất khác loài gốc. Điều đó cho phép chúng có thể chung sống với nhau, không cạnh tranh, chèn ép nhau hoặc có thể không chung sống, hoặc cả hai đều bị chết. Học thuyết tiến hóa gián đoạn không chỉ ra được vai trò cạnh tranh loại trừ ở mức cá thể cũng như động lực của quá trình. Đến nay cũng chưa rõ yếu tố nào có thể là nguyên nhân phân chia quần thể một cách đột ngột để tạo nên một đơn vị mới (loài mới) cách ly về di truyền.

Các  loài  sống  trong  những  vùng  địa  lý  khác  nhau  hoặc  bị  ngăn cách bởi chướng ngại không gian được gọi là loài "khác vùng phân bố” (Allopatric) hay còn gọi là loài dị hình. Nếu những loài sống trong cùng một  địa  phương  thì  chúng  được  gọi  là  loài  “cùng  vùng  phân  bố" (Sympatric) hay còn gọi là loài đồng hình. Sự hình thành loài dị hình được xem  như  cơ  chế  chủ  yếu  của  sự  hình  thành  loài  mới.  Theo  quan  điểm truyền thống, 2 phần của 1 quần thể giao phối tự do với nhau cũng có thể bị cách ly về không gian (sống trên các đảo hay ở 2 bên sườn núi cao). Theo thời gian, sự cách ly đó đủ đạt để có được sự cách ly về di truyền nếu như chúng không có cơ hội tiếp xúc với nhau (không có sự trao đổi gen). Điều đó cho phép chúng tồn tại như những loài riêng biệt trong các ổ sinh thái khác nhau. Đôi khi, những sự khác nhau đó có thể tăng lên do sự dịch chuyển các dấu hiệu. Nếu vùng phân bố của 2 loài gần nhau về nguồn gốc lại chồng chéo lên nhau thì ở chúng xuất hiện sự phân ly (Divergent) theo một hay một số dấu hiệu về hình thái, sinh lý hay tập tính trong vùng giao nhau đó, còn sự đồng quy (Convergent) lại xuất hiện trong các phần không chồng chéo, trên đó mỗi loài sống riêng biệt. L.L. Brown và E.O. Wilson  (1956)  đã  giải  thích  những  hiện  tượng  đó  và  cho  ví  dụ  về  dịch chuyển các dấu hiệu theo kiểu tương tự như trên.

Nhiều  tài  liệu  tích  lũy  được  đều  khẳng  định  rằng,  để  hình  thành loài mới cũng không nhất thiết cần có sự cách ly địa lý khắc nghiệt và cho rằng, sự hình thành loài cùng vùng phân bố (Sympatric) là hiện tượng phổ biến và đóng vai trò quan trọng hơn so với quan niệm kinh điển đã nêu ở trên. Ta có thể thấy ngay trong một vùng địa lý, các quần thể cũng bị cách ly về di truyền do những đặc trưng riêng về tập tính và về sinh sản (sinh sản  đơn  độc  hay  tập  đoàn,  sinh  sản  dinh  dưỡng...),  cũng  như  do  các nguyên nhân khác (sự ăn mòn bởi vật dữ...). Và như vậy, những bộ phận khác  nhau  của  quần  thể  theo  thời  gian,  sẽ  tích  lũy  những  khác  biệt  đến mức đủ làm cho chúng cách ly nhau trong sinh sản.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trên các đảo khác nhau thuộc quần đảo Galapagos,  trong điều kiện phân ly từ một dạng tổ tiên chung, ở chim xuất hiện những nhóm loài hoàn chỉnh: Chúng đã từng trải qua sự thích nghi phóng xạ nghiêm ngặt và các ổ sinh thái đa dạng của đảo đã được "lấp đầy” bởi những loài được phân bố lại. Trong số những loài hiện đại có những loài ăn côn trùng, mỏ mảnh; những loài mỏ dày ăn hạt ở dưới đất và trên cây; những loài mỏ lớn và mỏ nhỏ, thậm chí có một loài mỏ giống với mỏ chim gõ kiến, mặc dầu loài này phải cạnh tranh với chim gõ kiến, nhưng vẫn sống sót khi trên đảo loài gõ kiến này vắng mặt.

Một ví dụ khác về chọn lọc tự nhiên nhanh gây ra do con người. Đó là “màu công nghiệp". Tác nhân này đã "quét" cho bướm một màu đen trong những vùng công nghiệp phát triển ở nước Anh. Nhờ vậy, trên các thân  cây  trong  vùng,  bướm  bị  "bôi  đen"  sống  sót  tốt  hơn  so  với  những bướm trắng do chim ăn bướm khó phát hiện (Kettlewell, 1956).

- Chọn lọc nhân tạo: Đó là sự chọn lọc gây ra do con người với mục đích làm cho các loài thích nghi với nhu cầu của mình. Thuần hóa các loài động, thực vật không chỉ làm cho chúng biến đổi về mặt di truyền mà còn  tạo  nên  dạng  hỗ  sinh  đặc  biệt  giữa  người  và  vật  được  thuần  hóa (Odum, 1983). Chọn lọc nhân tạo đem lại lợi ích cho con người, nhưng cũng  làm  hại  cho  thiên  nhiên  và  sinh  giới  do  sự  thất  thoát  gen  ra  môi trường hoang dã, đem đến sự suy thoái cho loài, giảm mức đa dạng sinh học của các hệ sinh thái.

-  Đồng  tiến  hóa:  Đó  là  kiểu  tiến  hóa  của  các  quần  xã  sinh  vật, nghĩa  là  quá  trình  tiến  hóa  của  các  mối  tương  tác  giữa  các  sinh  vật  mà trong đó sự trao đổi thông tin di truyền giữa các nhóm rất hạn chế hoặc hoàn toàn không có, bao gồm cả các tác động có chọn lọc của 2 nhóm lớn với nhau, phụ thuộc vào nhau một cách mật thiết về mặt sinh thái như thực vật và động vật ăn cỏ, động vật lớn và vi sinh vật sống cộng sinh với nhau ký sinh và vật chủ, vật dữ - con mồi...

Những  nghiên  cứu  của  L.  P.  Brower  và  nnk  (1968)  chỉ  ra  rằng, bướm nhung (Danaus plexippus) thích nghi với cách đồng hóa glucozit rất độc từ thực vật mà không một loài khác nào dám sử dụng để làm thức ăn. Song nhờ ăn chất độc này mà cả sâu và bướm của loài này cũng không bị các loài chim khác ăn thịt. Như vậy, trong quá trình tiến hóa, bướm không chỉ kiếm được nguồn thức ăn ổn định (không bị cạnh tranh), đồng thời còn tránh được sự săn bắt của các loài chim ăn côn trùng.

Đồng tiến hóa còn gặp nhiều trong thiên nhiên như sự phát triển của  các  cây  bao  báp  và  sự  vươn  dài  cổ  và  chân  của  hươu  cao  cổ.  Con người càng nâng cao độc tính của thuốc diệt côn trùng thì trên đồng ruộng lại xuất hiện càng nhiều những côn trùng kháng thuốc.

- Chọn lọc nhóm: Khi mô tả tính đa dạng và phức tạp tới mức ngạc nhiên của sinh giới, các nhà khoa học đã cho rằng, chọn lọc nhóm còn gây tác động vượt lên mức loài và sự đồng tiến hoá.

Chọn lọc nhóm là kiểu chọn lọc tự nhiên trong các nhóm sinh vật mà chúng không nhất thiết phải liên quan chặt chẽ với nhau bằng các mối tương tác bắt buộc. Về mặt lý thuyết, chọn lọc nhóm mang tính đào thải hay duy trì ở tần số thấp những tính trạng có thể bất lợi đối với sự sống sót của các cá thể phải mang gen riêng biệt trong quần thể loài, nhưng lại có giá trị chọn lọc trong nội bộ quần thể và quần xã. Chọn lọc nhóm bao gồm những lợi ích mà cá thể nhận được khi nó tham gia hoàn thiện tổ chức của quần xã, nơi cần cho sự tồn tại lâu dài của chính cá thể đó. D.S. Wilson (1980)  đã  nêu  ra  khái  niệm  về  chọn  lọc  nhóm.  Theo  ông,  các  quần  thể thường tiến hóa bằng cách kích thích hay kìm hãm các quần thể khác mà chúng có vai trò chi phối sự thích nghi riêng biệt của mình. Trong trường hợp như thế, ở những khoảng thời gian tiến hóa khác nhau, sự thích nghi của cá thể là sự phản ảnh các tác động riêng biệt của mình lên quấn xã và những phản ứng của quần xã lên sự có mặt của quần thể đó. Nếu những phản ứng ấy đủ mạnh thì chỉ những loài gây tác động có lợi lên quần xã sẽ tồn  tại  lâu  dài.  Wilson  đưa  ra  nhũng  bằng  chứng  rằng,  chọn  lọc  nhóm được  làm giảm nhẹ  bởi  sự chọn  lọc giữa  các  phần  của  quần  thể  có liên quan chặt chẽ với nhau về mặt di truyền, đồng thời ông cũng đi đến nhận xét tương tự về tính 2 mặt trái ngược nhau của sự thích nghi của cá thể và quần xã trong các quần xã sinh vật và giữa lợi ích cục bộ và cộng đồng trong xã hội con người. Vì vậy, theo thời gian tính căng thẳng của các mối tương tác vật dữ - con mồi, ký sinh - vật chủ cũng giảm bớt và dường như trong quá trình chọn lọc nhóm những "báo động" để kìm hãm vật dữ và vật ký sinh tránh khỏi sự khai thác quá mức con mồi và vật chủ của mình đã được hình thành và phát triển.

Mặc dù chọn lọc nhóm đã đưa ra được những lý luận chặt chẽ và thoả  đáng,  nhưng  mức  độ  ảnh  hưởng  của  nó  lên  quá  trình  tiến  hóa  còn chưa thật rõ ràng. Một số nhà khoa học (Saunders và Ho, 1976) cho rằng, do tính phức tạp của môi trường nên không thể chỉ giải thích sự tiến hóa của các loài bằng sự chọn lọc ở mức loài và cá thể, mà phải bằng sự chọn lọc ở mức cao hơn như sự chọn lọc nhóm... song, G.C. Williams (1966), S. Levin và Mayr (1981)... lại phủ định và cho rằng, chưa hẳn, chọn lọc nhóm đã là một trong các cơ chế chủ yếu của quá trình tiến hóa.

Thảo Dương


Hướng dẫn download:
Click vào link → Chờ 5 giây → Click vào SKIP AD >> (Pass nếu có: www.thuviensinhhoc.com)

Hãy click nút Like và G+1 để ủng hộ Thư Viện Sinh Học!


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: