Cơ chế tiến hóa

Tiến hóa là gì?

Tiến hóa là sự phát triển của sự sống trên Trái Đất.

Đây là một tiến trình đã bắt đầu từ hàng tỉ năm trước và vẫn còn tiếp diễn đến tận hôm nay.

Tiến hóa cho ta biết sự đa dạng sinh học có thể phát triển như thế nào.

Nó chỉ cho ta thấy Động vật nguyên sinh có thể trở thành hàng triệu loài như hiện nay như thế nào.

Tiến hóa, sau cùng, là câu trả lời cho câu hỏi mà chúng ta đã từng băn khoăn khi thấy một con Dashchund và một con Great Dane (hai loài chó) cùng nhau:

làm sao mà một tổ tiên lại có con cháu trông khác nhau đến thế?

Để trả lời câu hỏi này, chúng ta chỉ bàn về động vật, loại trừ với các dạng sống khác như nấm và thực vật chẳng hạn.

Câu hỏi đầu tiên được đặt ra là do đó: làm thế nào một loài động vật lại phát triển thành một loài động vật hoàn toàn mới?

À, nhưng chỉ một câu hỏi nhanh nữa nhé: chính xác thì một loài là gì?

Một loài là một cộng đồng trong đó các cá thể có thể sinh con với các cá thể khác

và các con này có khả năng sinh sản.

Để hiểu câu trả lời tốt hơn, chúng ta cần xem xét kĩ hơn các điểm sau:

sự độc nhất của các sinh vật sống, được đảm bảo qua sự sinh sản vượt mức và sự di truyền,

và như một chìa khóa thứ hai, sự chọn lọc.

Hãy bắt đầu với sự tính độc nhất. Mỗi sinh vật tồn tại đều là độc nhất, đây là điều cần thiết cho tiến hóa.

Mỗi thành viên của một loài có thể cực kì giống nhau về hình dáng;

tuy nhiên, chúng vẫn có những điểm khác biệt nhẹ và những đặc trưng riêng.

Chúng có thể hơi lớn hơn, béo hơn, mạnh hơn, hay liều lĩnh hơn đồng loại.

Thế thì, lí do cho những khác biệt này là gì? Hãy quan sát kĩ một sinh vật.

Mỗi sinh vật đều được tạo nên từ tế bào. Các tế bào này đều có 1 nhân.

Nhân chứa nhiễm sắc thể, và nhiễm sắc thể chứa DNA.

DNA bao gồm nhiều gene, và chính các gene này mang thông tin về sự sống.

Chúng chứa các chỉ dẫn và mệnh lệnh cho các tế bào, quyết định các đặc trưng và các nét tiêu biểu cho sinh vật sống,

và chính DNA là độc nhất ở mỗi sinh vật.

Chính là sự khác biệt nhẹ giữa cá thể và cá thể, giải thích tại sao mỗi cá thể có nhiều đặc trưng khác nhau dù là một chút.

Nhưng làm thế nào mà một lượng lớn các dạng DNA lại được tạo ra?

Một nhân tố chìa khóa chính là sự sinh sản vượt mức.

Trong tự nhiên, ta có thể quan sát thấy các sinh vật thường sinh sản nhiều hơn cần thiết

cho sự sinh tồn của loài, với kết quả kèm theo là nhiều con non chết sớm.

Thường thì có nhiều con non hơn là số con non mà môi trường sống đủ khả năng hỗ trợ cho chúng sống sót.

Đây là một yếu tố trong sự gia tăng đa dạng sinh học trong cùng một loài.

Càng sinh nhiều con cái, sự khác biệt nhỏ càng xảy ra nhiều,

và đây chính là điều tự nhiên muốn: càng nhiều khác biệt nhỏ càng tốt.

Nguyên nhân chính thứ hai tạo ra tính độc nhất của cá thể là sự di truyền.

Nhân tiện thì sự di truyền có nghĩa là sự truyền DNA đến con cái.

Hai yếu tố rất thú vị khác nữa là sự tái tổ hợp và đột biến.

Tái tổ hợp là sự hòa trộn ngẫu nhiên bộ DNA của hai cá thể.

Khi hai cá thể hấp dẫn nhau và giao phối, chúng tái tổ hợp bộ gene của mình hai lần.

Lần thứ nhất, chúng làm một cách riêng biệt khi chúng tạo giao tử- đó là tinh trùng và trứng.

Các giao tử mang một nửa bộ gien và hoán đổi chúng.

Lần thứ hai xảy ra khi con đực thụ tinh cho con cái.

Mỗi cha mẹ cung cấp 50% DNA của mình, nói cách khác 50% sự độc nhất và đặc trưng của mình.

Chúng tái tổ hợp hay trộn lẫn và kết quả là một đứa con mới ra đời.

Con non này là một hòa trộn ngẫu nhiên của DNA, do đó mang nét đặc trưng và tiêu biểu của cả bố và mẹ.

Điều này càng làm gia tăng sự đa dạng và khác biệt trong một loài,

nhưng đột biến cũng rất quan trọng với tiến hóa.

Đột biến là những thay đổi ngẫu nhiên trong DNA.

Có thể mô tả chúng là những lỗi sao chép trong DNA,

được phát sinh bởi chất độc hoặc các chất hóa học khác hoặc phóng xạ.

Một đột biến tồn tại khi một phần của DNA bị biến đổi.

Những thay đổi này thường xấu và gây ra bệnh tật ví dụ như ung thư.

Tuy vậy, chúng cũng có thể trung tính hoặc tốt,

ví dụ như màu mắt xanh nước biển ở người, là một đột biến ngẫu nhiên.

Trong tất cả các trường hợp, một đột biến phải ảnh hưởng đến giao tử, tinh trùng hay trứng,

bởi vì chỉ DNA ở giao tử mới được truyền lại cho con cái.

Điều này cũng là lí do tại sao chúng ta lại bảo vệ cơ quan sinh dục khi chụp X quang trong khi các phần khác thì không hề hấn gì.

Tổng kết lại, trong quá trình di truyền, các sinh vật truyền lại các đặc trưng cho con cái thông qua DNA.

Tái tổ hợp và đột biến làm thay đổi DNA nhờ đó mà mỗi đứa con sẽ trông khác với anh chị em của nó,

và nhận được sự hòa trộn ngẫu nhiền từ các đặc trưng của cha mẹ.

Từ khóa ở đây là: ngẫu nhiên.

Tất cả các quá trình trên đều dựa trên sự ngẫu nhiên.

Sự tái tổ hợp và đột biến ngẫu nhiên khiến mỗi cá nhân có sự hòa trộn các nét đặc trưng riêng,

sau đó lại hòa trộn ngẫu nhiên và tiếp tục truyền lại.

Nhưng làm thế nào mà có quá nhiều thứ may rủi như vậy trong khi các sinh vật sống thích nghi quá hoàn hảo với môi trường của chúng,

ví dụ như, con bọ que, chim ruồi và cá vây chân?

Câu trả lời được đưa ra nhờ chìa khóa thứ hai: sự chọn lọc.

Mỗi cá thể là một đối tượng của chọn lọc tự nhiên.

Như chúng ta đã học trước đó, mỗi cá thế đều khác biệt so với đồng loại,

và sự biến thể này là rất lớn ở mỗi loài.

Ảnh hưởng của môi trường có tác động lên sinh vật sống. Yếu tố được gọi là chọn lọc này bao gồm:

động vật ăn thịt, kí sinh trùng, đồng loại, chất độc, thay đổi môi trường sống, hay khí hậu.

Chọn lọc là một quá trình mà mỗi cá thể phải chịu đựng.

Mỗi sinh vật là một sự hòa trộn độc nhất các nét tiêu biểu và đặc trưng,

Sự hòa trộn này giúp chúng sống sót trong môi trường này của mình, hoặc không. Như trường hợp này chẳng hạn.

Bất cứ sinh vật nào không có sự hòa trộn phù hợp sẽ bị loại bỏ ra khỏi môi trường sống.

Những sinh vật phù hợp sẽ sống sót và truyền lại các nét tiêu biểu và đặc trưng của mình.

Đây là lí do tại sao sự đa dạng lại quan trọng.

Đây là lí do tại sao các sinh vật lại nỗ lực sinh nhiều con cái càng khác nhau càng tốt.

Chúng làm gia tăng khả năng rằng ít nhất một trong số các con cái chúng sẽ vượt qua quá trình chọn lọc tự nhiên.

Chúng tối đa hóa khả năng sống sót.

Một ví dụ hay nữa có thể quan sát trong một nhóm chim sẻ sống trong một hòn đảo biệt lập.

Chúng là một trong những loài động vật nổi tiếng nhất trong giới khoa học,

được biết đến như là chim sẻ Darwin, đặt tên theo người khám phá, Charles Darwin, và đây là câu chuyện về những con chim sẻ này.

Một trăm năm trước, một nhóm nhỏ chim sẻ bị thổi dạt tới quần đảo Galapagos ở trung tâm Thái Bình Dương, có lẽ là bởi một cơn bão.

Những con sẻ này thấy mình ở trong một môi trường sống hoàn toàn mới mẻ,

một thiên đường thực sự cho chim sẻ: một vùng trù phú thức ăn và không có động vật ăn thịt.

Chúng sinh sản nhanh chóng và tăng rất nhanh. Quần đảo sớm bị phủ đầy chim sẻ.

Điều này nghĩa là thức ăn cung cấp sẽ dần khan hiếm.

Thiên đường chim sẻ bị đe dọa bởi nạn đói và chim sẻ từ bạn trở thành những kẻ cạnh tranh.

Đây là lúc chọn lọc can thiệp.

Những sự khác biệt cá nhân nho nhỏ, trong trường hợp này là sự khác biệt nhỏ về mỏ của chúng,

có nghĩa là một vài con sẻ có thể tránh việc cạnh tranh với các đồng loại của nỏ.

Mỏ của một vài con sẻ có thể thích hợp cho việc đào giun.

Những con khác có mỏ phù hợp hơn cho việc đập vỡ hạt.

Do đó những con sẻ này sẽ đặt tổ của chúng hợp lí về mặt sinh thái hơn. Trong những cái tổ này, chúng được an toàn khỏi cuộc cạnh tranh khốc liệt.

Chúng sẽ bắt đầu giao phối với những con sẻ nào làm tổ giống mình.

Qua nhiều thế hệ, dần dà các đặc trưng này tích tụ,

cho phép các con sẻ xây tổ thành công hơn.

Sự khác biệt giữa sẻ đào giun và sẻ đập hạt trở nên lớn đến mức

chúng không còn giao phối với nhau được nữa. Kết quả các loài mới được hình thành.

Ngày nay, có tới 14 loài sẻ sống trên quần đảo Galapagos,

tất cả chúng đều bắt nguồn từ một nhóm sẻ mắc kẹt ban đầu.

Đây là cách một loài mới được hình thành nhờ tiến hóa:

qua sự tương tác giữa các cá thể độc nhất,

sự sinh sản vượt mức con cái,

sự tái tổ hợp và đột biến trong di truyền,

và cuối cùng, thông qua chọn lọc.

Tại sao điều này lại quan trọng?

Nó nói với ta rằng sự đa dạng của sự sống đến từ đâu, và tại sao các sinh vật sống lại thích nghi với môi trường sống của chúng.

Nhưng nó cũng có tác động lên chúng ta với tư cách cá nhân.

Mỗi người đều là kết quả của 3.5 tỉ năm tiến hóa, và bao gồm cả bạn nữa.

Tổ tiên của bạn đã chiến đấu và thích nghi để sống sót.

Sự sống sót này đã từng là một điều cực kì bất định.

Nếu chúng ta xét đến một thực tế rằng 99% các loài đã từng sống đã tuyệt chủng,

và bạn có thể xem chính mình như là một phần của một câu chuyện về sự thành công.

Khủng long đã biến mất, nhưng bạn vẫn sống, xem video này,

bởi vì bạn cực kì đặc biệt, giống như tất cả các sinh vật sống tồn tại đến tận hôm nay:

không thể lặp lại và độc nhất trong vũ trụ này.