Bằng chứng tiến hóa

BẰNG CHỨNG TIẾN HÓA

- Bằng chứng tiến hóa là bằng chứng nói lên mối quan hệ họ hàng giữa các loài sinh vật với nhau.

- Có 2 loại bằng chứng tiến hóa:

• Bằng chứng trực tiếp: các hóa thạch.
• Bằng chứng gián tiếp:
  • Bằng chứng giải phẫu so sánh.
  • Bằng chứng phôi sinh học.
  • Bằng chứng địa lý sinh vật học.
  • Bằng chứng tế bào học.
  • Bằng chứng sinh học phân tử 

 

1. Hóa thạch

- Hoá thạch là di tích của các sinh vật sống trong các thời đại trước đã để lại trong các lớp đá trầm tích.

- Đá trầm tích được tạo thành khi bùn và cát đọng lại ở các đáy biển, hồ và các đầm lầy. Các lớp trầm tích mới trùm lên các lớp cũ hơn, tạo nên các lớp đá và được gọi là địa tầng. Sự xói mòn có thể bóc đi các lớp mới và để lộ ra các lớp địa tầng cũ.

- Hoá thạch nằm giữa các lớp đá trầm tích đã chỉ ra quá trình mà sinh vật đã cư trú trên trái đất theo thời gian.

Ví dụ:

• Nghiên cứu sự xuất hiện của các hoá thạch giúp các nhà khoa học xác định được thời điểm xuất hiện của các sinh vật nhân sơ thuỷ tổ vào khoảng 3,5 tỷ năm trước.
• Sự xuất hiện tuần tự của các lớp trong ngành động vật có xương sống là: cá, lưỡng cư, bò sát, chim, thú.
• Sự tiến hoá của các loài hiện đang tồn tại ngày nay như cá voi:
  • 60 triệu năm trước: loài thú ăn thịt có xương sống.
  • 40 triệu năm trước: vẫn có khả năng đi trên đất liền (giống như sư tử biển hiện nay) và bơi bằng cách uốn éo thân hình, dùng các chi sau làm mái chèo (tựa như rái cá).
  • 30 triệu năm trước: các chi sau tiêu giảm không còn khả năng đi trên đất hoặc bơi. Chúng vận động theo kiểu lên xuống như cá voi hiện nay.
• Nhiều tài liệu hoá thạch cho rằng chim có nguồn gốc từ một nhánh của khủng long (bò sát).

=> Kết luận: Có quá trình tiến hoá tuần tự diễn ra trong tự nhiên.

2. Bằng chứng giải phẫu so sánh

- Giải phẫu so sánh là 1 lĩnh vực của sinh học, nghiên cứu mối quan hệ tiến hóa giữa các loài dựa trên việc so sánh các đặc điểm giải phẫu hình thái bên ngoài và cấu tạo bên trong cơ thể sinh vật. Sự tương đồng về nhiều đặc điểm giải phẫu giữa các loài là bằng chứng gián tiếp cho thấy các loài sinh vật hiện nay được tiến hóa từ một tổ tiên chung. Các loài có cấu tạo giải phẩu càng giống nhau thì có quan hệ họ hàng càng thân thuộc.

- Cơ quan tương đồng (cơ quan cùng nguồn): là cơ quan được tiến hóa từ 1 cơ quan ở cùng loài tổ tiên mặc dù hiện tại các cơ quan này có thể thực hiện các chức năng rất khác nhau. Các cơ quan tương đồng có kiểu cấu tạo giống nhau, phản ánh nguồn gốc chung giữa các loài và sự tiến hoá phân li - từ một loài gốc, do thích nghi với các điều kiện sống khác nhau nên các cơ quan có những biến đổi khác nhau.

Ví dụ:

• Tuyến nọc độc ở rắn và tuyến nước bọt ở các động vật khác.
• Chi trước của các loài động vật có xương sống (chân trước của mèo, vây ngực cá voi, cánh chim, xương tay người, chân trước chuột chũi,...)
• Gai xương rồng, tua cuốn của cây đậu Hà lan đều là biến dạng của lá.

- Kiểu cấu tạo giống nhau của các cơ quan tương đồng phản ánh nguồn gốc chung của chúng. Những sai khác về chi tiết là do chúng thực hiện những chức năng khác nhau.

- Cơ quan thoái hóa: cũng là cơ quan tương đồng vì bắt nguồn từ một cơ quan của tổ tiên nhưng cấu trúc đã bị tiêu giảm và không còn chức năng. Cơ quan thoái hóa giúp ta xác định mối quan hệ họ hàng giữa các loài, là bằng chứng rõ rệt nhất chứng tỏ những loài này bắt nguồn từ một tổ tiên chung.

Ví dụ:

• Bộ xương của một số loài rắn và của một số hoá thạch cá voi vẫn giữ các cấu trúc thoái hoá của xương chậu và xương cẳng chân, là dấu ấn của tổ tiên đi bộ.
• Cá voi là động vật có vú, do thích nghi với đời sống ở nước, các chi sau bị tiêu giảm, hiện chỉ còn di tích các xương đai hông, xương đùi, xương chày và hoàn toàn không dính với cột sống.
• Các cơ quan như ruột thừa (di tích của manh tràng), xương cụt (di tích của đuôi), răng khôn ở người cũng là các cơ quan thoái hoá.
• Hoa đu đủ đực, hoa ngô vẫn còn di tích của nhuỵ, chứng tỏ chúng có nguồn gốc lưỡng tính, sau mới phân hoá thành đơn tính.

- Cơ quan tương tự (cơ quan cùng chức năng, cơ quan khác nguồn): là những cơ quan thực hiện các chức năng như nhau nhưng không được bắt nguồn từ một nguồn gốc. Sự giống nhau của các cơ quan tương tự là do các loài này sống trong môi trường như nhau nên chịu áp lực của chọn lọc tự nhiên như nhau, hình thành nên các đặc điểm thích nghi tương tự nhau. Cơ quan tương tự phản ánh sự tiến hóa đồng quy.

Ví dụ: Cánh dơi và cánh côn trùng. Vây cá mập và vây cá voi, chân chuột chũi và chân dế chũi, gai hoa hồng và gai xương rồng,...

- Bảng so sánh cơ quan tương đồng và cơ quan tương tự:

Cơ quan tương đồng	Cơ quan tương tự
- Các cơ quan có cùng nguồn gốc nhưng hiện tại có chức năng khác nhau	- Các cơ quan có cùng chức chăng nhưng có nguồn gốc khác nhau
- Phản ánh quá trình tiến hóa phân li	- Phản ánh quá trình tiến hóa đồng quy (tiến hóa hội tụ)
- Do sống trong các môi trường khác nhau	- Do sống trong cùng môi trường như nhau

3. Bằng chứng phôi sinh học so sánh

- Sự giống nhau về quá trình phát triển phôi của nhiều loài động vật có xương sống chứng tỏ rằng chúng đều được tiến hoá từ 1 nguồn gốc chung. Các loài càng có họ hàng gần gũi thì sự phát triển phôi của chúng càng giống nhau và ngược lại.

- Ví dụ: phôi của cá, kỳ nhông, rùa, gà, các loài động vật có vú và người đều trải qua giai đoạn có khe mang. Tim phôi của các loài động vật có vú lúc đầu cũng có 2 ngăn như tim cá, sau mới phát triển thành 4 ngăn.

Định luật phát sinh sinh vật

Muller và Haeckel năm 1866 đã nêu lên định luật phát sinh sinh vật: “Sự phát triển cá thể lặp lại một cách rút gọn sự phát triển của loài”.

- Định luật phát sinh sinh vật phản ánh quan hệ giữa phát triển cá thể và phát triển chủng loại, được vận dụng để xem xét mối quan hệ họ hàng giữa các loài.

4. Bằng chứng địa lý sinh vật học

- Địa lí sinh học là môn khoa học nghiên cứu về sự phân bố địa lí của các loài trên trái đất, lần đầu tiên được đề xuất bởi Đacuyn. Nghiên cứu cho chúng ta những bằng chứng rằng các loài sinh vật đều bắt nguồn từ 1 tổ tiên chung. 

4.1. Đặc điểm của hệ động thực vật ở một số vùng:

a. Vùng Cổ Bắc (lục địa châu Âu, châu Á) và vùng Tân Bắc (lục địa Bắc Mỹ)

- Đặc điểm: Hai vùng này có một số loài tiêu biểu giống nhau, ngoài ra có một số loiaf riêng cho mỗi vùng.

- Nguyên nhân:

• Có những loài giống nhau: đến kỷ Thứ ba, 2 vùng Cổ Bắc và Tân Bắc còn nối liền với nhau.
• Có những loài đặc trưng: đến kỷ Thứ tư, đại lục châu Mỹ mới tách ra khỏi đại lục Âu-Á => hình thành những loài đặc hữu của 2 vùng.

b. Vùng lục địa châu Úc

- Đặc điểm: Hệ động vật khác biệt rõ rệt so với các vùng lân cận, có những loài thú bậc thấp như thú mỏ vịt, nhím mỏ vịt, thú có túi. Hệ thực vật có tính đặc trưng địa phương cao.

- Nguyên nhân: Lục địa châu Úc đã bị tách rời khỏi lục địa châu Á vào cuối Đại Trung sinh và đến kỷ Thứ ba thì bị tách khỏi lục địa Nam Mỹ. Vào thời điểm đó chưa xuất hiện thú có nhau nên lục địa Úc còn giữ được những loài thú bậc thấp cho đến nay. Trên các lục địa khác, thú có tú đã bị các loài thú bậc cao xuất hiện sau tiêu diệt dần.

c. Trên các đảo lục địa

- Đảo lục địa là một phần của lục địa bị tách ra do một nguyên nhân địa chất nào đó, cách ly với đất liền bởi một eo biển. Khi đảo lục địa mới tách khỏi đất liền thì hệ động thực vật ở đây đã có sẵn như các vùng lân cận của lục địa. Về sau, do sự cách ly địa lý nên hệ động thực vật trên đảo phát triển theo một hướng khác, tạo nên các phân loài đặc hữu.

d. Trên các đảo đại dương

- Đảo đại dương được hình thành do một phần đáy biển bị nâng cao và chưa bao giờ có sự liên hệ trực tiếp với lục địa. Khi đảo đại dương mới hình thành thì ở đây chưa có sinh vật, về sau mới có một số loài di cư từ các vùng lân cận khác đến. Hệ động thực vật ở đây thường nghèo nàn gồm những loài có khả năng vượt biển. Do cách ly địa lý, dần dần tại đây mới hình thành những dạng địa phương, có khi dạng địa phương chiếm ưu thế.

- Đặc điểm hệ động thực vật từng vùng không những phụ thuộc vào điều kiện địa lý – sinh thái của từng vùng đó mà còn phụ thuộc vùng đó đã tách khỏi các vùng lục địa khác vào thời điểm nào trong quá trình tiến hóa của sinh giới.

- Đặc điểm của hệ động vật trên đảo là bằng chứng của quá trình hình thành loài mới dưới tác động của các nhân tố tiến hóa trong đó chủ yếu là chọn lọc tự nhiên và cách ly địa lý.

4.2. Các dẫn liệu địa lý sinh vật học chứng tỏ

- Mỗi loài động vật hay thực vật đã phát sinh trong một thời kỳ lịch sử nhất định, tại mỗi vùng nhất định. Từ trung tâm phát sinh đó, loài đã mở rộng phạm vi phân bố và tiến hóa theo con đường phân ly, thích nghi với những điều kiện địa lý, sinh thái khác nhau; cách ly địa lý là nhân tố thúc đẩy sự phân ly.

- Nhận xét của Đacuyn: Đacuyn là một trong những người đầu tiên nhận thấy:

• Các loài có họ hàng thân thuộc thường phân bố trong cùng một khu vực địa lý vì chúng được tiến hóa từ một tổ tiên chung.
• Những khu vực địa lý khá xa nhau nhưng có điều kiện tự nhiên tương tự nhau thường có các loài khác biệt nhau; như vậy điều kiện tự nhiên giống nhau không phải là yếu tố quyết định sự giống nhau giữa các loài; sự giống nhau giữa các loài chủ yếu là do chúng tiến hóa từ một tổ tiên chung.
• Sự giống nhau giữa các sinh vật chủ yếu là do chúng có chung nguồn gốc hơn là do chúng sống trong các môi trường giống nhau (các loài thường có xu hướng có quan hệ gần gũi với các loài khác trong cùng khu vực hơn là với các loài khác có cùng phương thức sống nhưng lại sống ở những nơi khác nhau).
• Có 2 xu hướng tiến hoá: phân li (cùng nguồn, sống trong môi trường khác nhau => tiến hoá thành các loài khác nhau, kiểu hình bên ngoài khác nhau) và hội tụ (khác nguồn, sống trong môi trường giống nhau => có kiểu hình bên ngoài giống nhau).

5. Bằng chứng tế bào học

- Từ các nghiên cứu về cấu trúc tế bào động vật, thực vật và vi khuẩn, M. Schleiden (1838) và T. Schwann (1839) đã hình thành nên “Học thuyết tế bào”, với nội dung:

• Tất cả các sinh vật từ đơn bào đến động vật, thực vật đều có cấu tạo từ tế bào. Mỗi tế bào đều gồm các thành phần chủ yếu là màng, tế bào chất và nhân. Tế bào là đơn vị cơ bản cấu tạo nên mọi cơ thể sống.
• Mọi tế bào đều sinh ra từ các tế bào sống trước nó và không có sự hình thành tế bào ngẫu nhiên từ chất vô sinh, sự lớn lên và sự sinh sản của mọi cơ thể đa bào đều liên quan đến sự phân chia tế bào.

- Thuyết tế bào cho thấy nguồn gốc thống nhất của sinh giới, mọi sinh vật đều có cùng nguồn gốc. Sự khác nhau giữa các dạng tế bào (tế bào nhân sơ, tế bào nhân thực, tế bào động vật, tế bào thực vật) là do trình độ tổ chức khác nhau, thực hiện những chức năng khác nhau, vì vậy đã tiến hóa theo các hướng khác nhau.

6. Bằng chứng sinh học phân tử

- Cơ sở vật chất chủ yếu của mọi vật sống trên Trái Đất là các đại phân tử Axit Nucleic và Protein.

• Mọi loài đều có vật chất di truyền là ADN (trừ một số loại virut có ARN). ADN của các loài đều được cấu tạo từ 4 loại đơn phân nucleotit là A, T, G, X.
• Các loài sinh vật đều có chung mã di truyền (trừ một số ít ngoại lệ), có chung cơ chế phiên mã và dịch mã.
• Protein của các loài đều cấu tạo từ 20 axit amin, mỗi loại protein của loài được đặc trưng bởi thành phần, số lượng và trình tự sắp xếp các axit amin.

- Phân tích trình tự các axit amin của cùng một loại protein hay trình tự các nucleotit của cùng một gen ở các loài khác nhau sẽ cho ta biết được mối quan hệ họ hàng giữa các loài. Các loài có họ hàng gần thì có trình tự có xu hướng giống nhau và ngược lại.

Ví dụ:

- Trình tự các axít amin trong đoạn pôlipeptit β của phân tử Hemoglobin:

• Đười ươi: …Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys-Ser…
• Lợn: ………Val-His-Leu-Ser-Ala-Glu-Glu-Lys-Ser…

- Trình tự nucleotit của mạch gốc của đoạn gen mã hóa cấu trúc của nhóm enzym đehyđrôgenasse ở người và các loài vượn người:

• Người: ....-XGA-TGT-TGG-GTT-TGT-TGG-
• Tinh tinh: -XGT-TGT-TGG-GTT-TGT-TGG-
• Đười ươi: -XGT-TGG-TGG-GTX-TGT-GAT-

 Kết luận

- Có quá trình tiến hoá xảy ra trong tự nhiên, các loài có nguồn gốc chung.

- Quá trình tiến hoá xảy ra theo 2 chiều hướng:

• Tiến hoá phân li: từ một nguồn gốc chung, do sống trong các điều kiện môi trường khác nhau => tiến hoá thành các loài khác nhau có cùng cấu trúc chung, khác nhau về hình thái ngoài.
• Tiến hoá hội tụ (đồng quy): các loài có nguồn gốc khác nhau nhưng do sống trong các điều kiện môi trường giống nhau => hình thái và chức năng các cơ quan giống nhau.