QUÙA TRÌNH LÒCH SÖÛ TIEÁN HOÙA

1. QUÙA TRÌNH LÒCH SÖÛ TIEÁN HOÙA 1. Lich söû tieán hoùa 2. Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Darwin 3. Söï tieán hoùa phaân töû Cao học KI-Sinh hoc thực nghiệm

2. Caùc quan ñieåm tieán hoùa tröôùc darwin

3. Quan ñieåm tieán hoùa tröôùc Darwin 1.1 Caùc quan ñieåm thôøi coå ñaïi 1.1.1 Thaàn taïo luaän (creationism) 1.1.2 Muïc ñích luaän (theleology) Tất cả các sinh vật giống như một chuỗi hình dạng, mỗi hình dạng tượng trưng cho một mắt xích đi từ ít hoàn chỉnh đến hoàn chỉnh nhất . Nhöõng yù nieäm - nguyeân hình cuûa moïi söï vaät toàn taïi ñoäc laäp vôùi söï vaät ñoù. Söï vaät nhôø coù yù nieäm môùi toàn taïi ñöôïc. Vaät chæ laø boùng cuûa yù nieäm. Aristotle (334- 322 TCN) Platon (427-347 TCN) 1.1.3 Caùc quan ñieåm khaùc : -Buffon (1707-1788) một nhà tự nhiên học người Pháp đã lưu ý rằng các hóa thạch cổ ít giống với các dạng hiện nay hơn các hóa thạch mới. Ông đề xuất hai nguyên lý. Một là những thay đổi của môi trường đã tạo ra những thay đổi của sinh vật. Hai là những nhóm loài giống nhau phải có cùng một tổ tiên. Buffon cũng cho rằng mỗi loài không bất biến mà có thể thay đổi.

4. - Thuyeát aâm – döông, nguõ haønh: aâm döông töông taùc taïo ra nguõ haønh,nguõ haønh töông taùc taïo ra vaïn vaät - Thuyeát nguyeân töû luaän: toaøn boä thieân nhieân, baét ñaàu töø nhöõng phaân töû nhoû nhaát ñeán nhöõng vaät theå vó ñaïi nhaát, töø haït caùt ñeán con ngöôøi ñeàu trong söï xuaát hieän vaø tieâu dieät vónh vieãn, trong quaù trình lieân tuïc vaän ñoäng vaø bieán ñoåi khoâng ngöøng

5. Quan ñieåm tieán hoùa tröôùc Darwin 1.2 Caùc quan ñieåm thôøi phuïc höng 1.2.1 Tieân hình luaän (preformism) Cô theå thu nhoû naèm saün trong tröùng hay tinh truøng.  Khoâng giaûi thích ñöôïc hieän töôïng di truyeàn vaø bieán dò 1.2.2 Thuyeát tai bieán (catastrophism) - Moät thôøi naøo ñoù, treân traùi ñaát coù söï soáng - Söï soáng xuaát hieän treân traùi ñaát vaøo thôøi gian xa xöa ôû daïng sinh vaät ñôn giaûn ñôn giaûn. - Caùc daïng sinh vaät tìm thaáy ôû caùc lôùp dòa chaát môùi khoâng thaáy coù ôû caùc lôùp coå xöa hôn. Chöùng toû coù nhieàu loaøi môùi xuaát hieän veà sau. - Caùc sinh vaät xuaát hieän veà sau caøng gioáng vôùi caùc sinh vaät ngaøy nay hôn. - Möùc toå chöùc ñöôïc naâng cao daàn.  Theá giôùi sinh vaät bieán ñoåi moät caùch ñoät ngoät, töùc thôøi khoâng coù chuyeån tieáp. Coù caùc daáu veát vôùi ñoäng vaät caïn naèm döôùi caùc lôùp ñòa chaát cuûa bieån coøn caùc daáu veát cuûa ñoäng vaät bieån coù theå naøm treân caïn, nhieàu tai bieán ñaõ xaûy ra nhö caùc sinh vaät caïn bò chìm xuoáng nöôùc, caùc sinh vaät nöôùc bò ñöa leân caïn

6. Quan ñieåm tieán hoùa tröôùc Darwin 1.2.3 Sinh löïc luaän (Vitalism) Khoâng coù löïc soáng thì khoâng coù hieän töôïng soáng, khoâng coù söï toång hôïp caùc hôïp chaát höõu cô. Nhieàu nghieân cöùu sinh lyù hoùa sinh giaûi thích caùc hieän töôïng soáng baèng caùc quan ñieåm vaät lyù hoùa hoïc thoâng thöôøng. 1.2.4 Bieán hình luaän (transformism) Söï ra ñôøi cuûa phöông phaùp so saùnh trong sinh hoïc ñaõ hình thaønh neân caùc boä moân hình thaùi hoïc so saùnh, giaûi phaãu so saùnh, phoâi sinh hoïc so saùnh Döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi caûnh, sinh vaät ñaõ bieán ñoåi hình daïng, loaøi naøy coù theå bieán ñoåi thaønh loaøi khaùc  caùc bieán ñoåi dieãn ra theo moïi höôùng baát kì. • Gaén lòch söû giôùi sinh vaät vôùi lòch söû quaû ñaát. • Khi quaû ñaát nguoäi laïnh, trong loøng ñaïi döông coù caùc phaân töû soáng (höõu cô), phaân töû soáng hình thaønh töø phaân töû cheát (voâ cô) döùôi taùc duïng cuûa nhieät ñoä vaø aùnh saùng. Caùc haït vaät chaát soáng do taùc duïng vôùi nhau taïo neân voâ soá daïng sinh vaät, chuùng tieáp tuïc taùc duïng nöõa taïo neân caùc bieán hình.

7. Quan ñieåm tieán hoùa tröôùc Darwin 1.3 Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Lamarck -Ngöôøi ñaàu tieân neâu leân hoïc thuyeát tieán hoùa moät caùch coù heä thoáng Baptiste de Lamarck (1744 – 1829) laø nhaø töï nhieân hoïc ngöôøi Phaùp. Lamarck (1744-1829) là người đã phát triển một học thuyết tương đối hoàn chỉnh về sự tiến hóa của sinh vật . -Sự tiến hóa phát sinh do xu hướng nội tại vươn tới sự hoàn thiện. Khi một sinh vật hoàn thiện, chúng thích nghi ngày càng tốt hơn với môi trường sống. Baptiste de Lamarck (1744 – 1829) 1.3.2 Söï tieán hoùa caùc daïng sinh vaät • Quaù trình phaùt sinh söï soáng töø chaát voâ cô ñaõ dieãn ra vaø ñang dieãn ra khoâng ngöøng. • Töø caùc daïng ban ñaàu naøy daãn ñeán caùc ñoäng thöïc vaät ngaøy nay baèng con ñöôøng phöùc taïp hoùa laàn qua nhieàu theá heä. Caùc bieán ñoåi dieãn ra töø töø vaø khoù nhaän thaáy. Thôøi gian ñòa chaát daøi vaø keøm theo söï thay ñoåi ñieàu kieän soáng coù yù nghóa quan troïng. • Caùc nhaân toá chính cuûa söï tieán hoùa laø: • Söï tieäm tieán (gradation) • Söï bieät hoùa thích nghi do ñieàu kieän bieán ñoåi cuûa moâi tröôøng.

8. Những quan niệm của Lamarck về nguyên nhân tiến hóa có thể tóm tắt như sau: • 1.Một tính trạng có thể thu nhận được thông qua việc sử dụng thường xuyên, và có thể mất đi khi không được sử dụng. • 2.Một tính trạng tập nhiễm (tính trạng thu được do thường xuyên sử dụng) có thể di truyền từ thế hệ nầy sang thế hệ khác. Sự mất đi một tính trạng cũng vậy. • 3.Trong quá trình tiến hóa, các dạng sinh vật phát triển theo hướng ngày càng phức tạp. • 4.Một lực siêu hình trong tự nhiên luôn luôn thúc đẩy quá trình tiến hóa hướng tới sự hoàn thiện.

9. 2. HOÏC THUYEÁT TIEÁN HOÙA CUÛA DARWIN Charles Darwin (1809-1882)

10. Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Darwin Nhà sinh học tiến hóa đầu tiên, là người khởi đầu của khái niệm chọn lọc tự nhiên.

11. Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Darwin Tiểu sử Darwin • Sinh tại Shrewsbury. • Học y khoa những ngày đầu ở Edinburgh. • Chuyển sang học tại Cambridge (Christ's Church, 1828).

12. Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Darwin Tiểu sử Darwin • 1831-1836, tham gia cuộc khảo sát khoa học vòng quanh thế giới bằng tàu • 1844: bắt đầu viết sách về những gì ông đã tìm thấy. • 1858: đăng đầu tiên trên tạp chí khoa học • 1859:xuất bản sách “Nguồn gốc các loài bằng con đường chọn lọc tự nhiên”, gọi tắt là “Nguồn gốc các loài”. • 1871: “Nguồn gốc loài người và sự chọn lọc giới tính”.

13. Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Darwin 2.2 Noäi dung hoïc thuyeát 2.2.1 Bieán dò Caùc ñaëc ñieåm cuûa bieán dò ôû ñoäng vaät nuoâi vaø caây troàng: - Raát ña daïng so vôùi toå tieân hoang daïi ban ñaàu - Coù nguoàn goác chung - Caùc ñaëc ñieåm bieán dò phuïc vuï lôïi ích con ngöôøi. Con ngöôøi ñaõ tích luõy caùc bieán dò baèng con ñöôøng choïn loïc. Nhöõng sai khaùc nhoû giöõa nhöõng caù theå cuøng loaøi, laø nguoàn nguyeân lieâu cho choïn loïc töï nhieân hoaït ñoäng. Coù raát nhieàu bieán dò vaø ña soá ñöôïc di truyeàn cho haäu theá. 2.2.2 Ñaáu tranh sinh toàn Söï phuï thuoäc moät sinh vaät ñoái vôùi sinh vaät khaùc vaø goàm (ñieàu naøy quan troïng hôn) khoâng chæ ñôøi soáng caù theå maø coøn thaønh coâng trong vieäc taïo ra nhieàu haäu theá” 2.2.3 Choïn loïc töï nhieân Söï duy trì caùc sai khaùc caù theå hay bieán dò coù ích vaø tieâu dieät caùc daïng coù haïi ñöôïc goïi laø choïn loïc töï nhieân hay söï soáng coøn cuûa caùc daïng thích nghi nhaát

14. Tóm lại học thuyết tiến hóa của Darwin về chọn lọc tự nhiên dựa trên các giả định sau : • 1.Số lượng cá thể sinh ra trong mỗi thế hệ nhiều hơn số cá thể được sống sót và sinh sản. • 2.Có sự biến dị trong các cá thể làm cho chúng không hoàn toàn giống nhau về tất cả các đặc tính. • 3.Trong đấu tranh sinh tồn, những cá thể mang các tính trạng có lợi sẽ có nhiều cơ hội sống sót và sinh sản hơn là các cá thể mang các tính trạng không có lợi. • 4.Một số đặc điểm kết quả của sự sống sót và sinh sản có thể di truyền. • 5.Tất cả các loài sinh vật đều tiến hoá từ một vài tổ tiên chung. • 6.Cần có một thời gian rất lớn để cho sự tiến hóa xảy ra.

15. Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Darwin 2.3. YÙ nghóa • Theá giôùi sinh vaät coù nguoàn goác chung • Nguoàn goác loaøi ngöôøi • Bieán dò, di truyeàn, choïn loïc töï nhieân. Choïn loïc töï nhieân laø nhaân toá chuû yeáu vaø laø ñoäng löïc cuûa tieán hoùa. • Cô nguyeân chính cuûa söï tieán hoùa, tìm ra cô sôû lòch söû töï nhieân chung, ñaëc tröng cho caùc sinh vaät. • Theá giôùi sinh vaät ñöôïc nhìn thaønh moät theå thoáng nhaát coù quan heä hoï haøng töø thaáp leân cao. • Caây phaùt sinh chung loaøi ñöôïc xaây döïng. • Giuùp caùc nhaø Sinh hoïc coù ñònh höôùng roõ raøng vaø thuaän tieän trong caùc nghieân cöùu cuõng nhö giaûi thích caùc keát quaû thu ñöôïc. • Hoïc thuyeát tieán hoùa cuûa Darwin keát hôïp vôùi di truyeàn hoïc laø cô sôû cho hoïc thuyeát tieán hoùa hieän ñaïi.

16. CÁC BẰNG CHỨNG TIẾN HÓA

17. Các đặc điểm tương đồng • Một trong những căn cứ của học thuyết tiến hóa là tất cả các dạng động vật và thực vật ngày nay đều tiến hóa từ một số tổ tiên chung • Như vậy, các quá trình sống cơ bản như sự phóng thích năng lượng, sự tổng hợp ATP, sự vận chuyển thông tin di truyền... sẽ phải giống nhau trong tất cả các sinh vật . • Trình tự các acid amin của phân tử cytochrom c từ nấm men cho đến con người dặc biệt giống nhau.

18. Phôi sinh học so sánh • Phôi của tất cả các nhóm động vật có xương sống từ cá đến hữu nhũ đều có khe mang nhưng chỉ ở cá các khe mang mới phát triển thành mang. Như vậy tại sao phôi của bò sát, chim và thú cũng có khe mang nhưng không phát triển thành mang? • Ernst Heackel (1834-1919) đã cho rằng các giai đoạn phát triển phôi của những sinh vật tiến hóa hơn rút ngắn một số đặc điểm hình thái của tổ tiên chúng. Do đó phôi chim có khe mang vì tổ tiên của chim là một nhóm cá cổ. Tuy nhiên điều này không ám chỉ rằng tất cả các đặc điểm phát triển phôi đều có thể được xem là một sự rút ngắn các đặc điểm của tổ tiên.

19. đoạn sớm Giai đoạn giữa Giai đoạn cuối Cá Lưỡng thê Bò sát Chim Thú Người Hình 1. Các giai đoạn phát triển phôi của các lớp động vật có xương sống

20. Giải phẩu học so sánh Chúng ta hãy khảo sát cánh chim, chi trước của ếch, tay người, cánh dơi và vây ức của cá voi (Hình 2). Chim Dơi Các cơ quan nầy được choi là tương đồng (homologous) với nhau. Chi trước của tất cả các động vật bốn chân đều có xương cánh tay, xương tay trụ và tay quay, xương cổ tay, xương bàn tay và xương ngón tay. Xương cổ, xương bàn và xương ngón tay ở những động vật này cũng tương tự nhau mặc dù mức độ phát triển của xương có thay đổi theo loài. Cá voi Ếch Cá Người Ngựa 

21. Sự tiến hóa đồng qui • Khi những sinh vật không có quan hệ thích nghi với cùng nơi cư trú và cùng cách sống, chúng thường có những đặc điểm về hình thái giống nhau mặc dù cấu trúc bên trong của chúng có thể khác nhau. Trường hợp này được gọi là sự đồng qui tiến hóa (ecolutionary convergence). • Thí dụ vây ức của cá xương và cá voi trông giống nhau nhưng chúng có cấu trúc rất khác nhau. Ở cá xương, vây được nâng đở bởi các tia vây, trong khi ở cá voi vây được nâng đở bởi các xương ngón. Về mặt phát triển tia vây hoàn toàn khác với xương ngón, do đó vây của hai nhóm chỉ giống nhau ở bề ngoài. • Tương tự, cánh của dơi và cánh của chim có hình thái và chức năng giống nhau nhưng lại khác biệt về cấu trúc bên trong. Rắn và thằn lằn không chi (limbless lizard) thích nghi với đời sống trong hang nên các chi bị thoái hóa.

22. Sự phân bố địa lý của loài • Sự phân bố địa lý của sinh vật hiện tại cũng là những bằng chứng về sự tiến hóa. Chẳng hạn ở những hải đảo khác nhau trên thế giới người ta phát hiện ra những loài thực vật và động vật đặc hữu (những loài chỉ có ở một vùng nhất định, không tìm thấy ở bất kỳ nơi nào khác • Cách giải thích hợp lý duy nhất cho sự phân bố địa lý của những sinh vật nầy là một vài cá thể là tổ tiên của quần thể hiện nay của những vùng đó. Theo thời gian chúng tiến hóa như chúng ta thấy hiện nay.

23. Hình 3. Các vùng phân bố địa lý trên thế giới và một số loài thú tiêu biểu của mỗi vùng

24. SÖÏ TIEÁN HOÙA PHAÂN TÖÛ

25. Söï tieán hoùa phaân töû Veà nguoàn goác söï soáng 1. Giaû thuyeát veà gen xuaát hieän tröôùc tieân - 1929, nhaø di truyeàn hoïc H.J. Muller - Söï soáng baét ñaàu töø 1 hoaëc vaøi gen ñöôïc taïo thaønh khoâng do caùc sinh vaät.

26. Söï tieán hoùa phaân töû 2. Giaû thuyeát RNA xuaát hieän tröôùc - 1967, do Thomas R. Cechtìm ra. - Caùc phaân töû RNA coù theå mang cuøng moät luùc hai chöùc naêng: + mang thoâng tin di truyeàn nhö DNA + khaû naêng xuùc taùc nhö protein (ribozyme) Thomas R. Cech

27. Söï tieán hoùa phaân töû Thuyeát tieán hoùa trung tính - 1968, do Motoo Kimuratìm ra - Thuyeát tieán hoùa trung tính: + Phaàn lôùn caùc thay theá nucleotide trong phaân töû DNA xaûy ra ngaãu nhieân taïo ra phaàn lôùn caùc ñoät bieán trung tính, khoâng coù yù nghóa choïn loïc + Söï ña daïng ñöôïc duy trì trong quaàn theå ôû theá caân baèng giöõa toång ñoät bieán vaø söï loaïi tröø ngaãu nhieân.

28. Söï tieán hoùa phaân töû Caùc giaû thuyeát veà söï tieán hoaù cuûa gen Nhaân ñoâi (gene duplication) Dung hôïp (gene fustion) Taùch gen (gene disjunction)

29. Söï tieán hoùa phaân töû Nhaân ñoâi (gene duplication) Trao ñoåi cheùo Baét caëp so le (unequal pairing) gen nhaân ñoâi leân gen bò maát ñi phaân hoaù enzyme thay ñoåi caáu hình (conformation) choïn loïc töï nhieân giöõ laïi ñoät bieán thích nghi

30. Söï tieán hoùa phaân töû Dung hôïp (gene fustion) dung hôïp caùc baûn sao nhaân ñoâi cuøng 1 gen laëp ñoaïn trong caáu truùc gen môùi caùc laëp ñoaïn cuûa 1 maïch polypeptide Taùch gen (gene disjunction) 1 gen taùch ra caùc phaàn rieâng coù hoaït tính Söï taùch caùc ñoaïn gen vaø toå hôïp laïi chuùng taïo caùc gen khaùc nhau ôû caùc loaøi khaùc nhau.

31. Söï tieán hoùa phaân töû Söï tieán hoaù cuûa heä thoáng ñieàu hoaø gen caáu truùc Thay ñoåi tieán hoaù Söï khaùc bieät giöõa caùc sinh vaät gen ñieàu hoaø Söï tieán hoaù phaùt trieån taêng cöôøng caùc cô cheá ñieàu hoaø Söï tieán hoaù cuûa caùc cô cheá ñieàu hoaø (enhancer, promoter, transposon ) Söï töï trò hoaù (autonomisation) cuûa caùc gen Eukaryotae so vôùi Prokaryotae

32. Chaân thaønh caûm ôn!