Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em phân biệt được cách giải thích của Lamarck và của Darwin về sự thích nghi, phân biệt chọn lọc tự nhiên với chọn lọc nhân tạo, và sửa lại được các phát biểu mang tính có mục đích về sự thích nghi.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước em đã nắm năm bước của chọn lọc tự nhiên theo Darwin (same-grade bridge). Bài này đối chiếu cách giải thích đó với một cách giải thích ra đời trước Darwin nửa thế kỷ, và giới thiệu một kiểu chọn lọc thứ hai.
Khởi động
Nhiều người vẫn kể lại rằng hươu cao cổ có chiếc cổ dài như vậy là 'vì' tổ tiên chúng phải vươn cổ ăn lá cây trên cao suốt nhiều đời. Nghe qua câu chuyện này khá hợp lý — nhưng nó có đúng với cách sinh vật thực sự thay đổi không?
Kiến thức trọng tâm
Jean-Baptiste Lamarck, nhà tự nhiên học người Pháp, là người đầu tiên đề xuất một cách có hệ thống, từ đầu thế kỷ 19, rằng các loài sinh vật không cố định mà thay đổi dần theo thời gian — đi trước thời đại, vào lúc phần lớn người châu Âu đương thời vẫn tin các loài được tạo ra và giữ nguyên vĩnh viễn. Đóng góp đó của Lamarck là thật và quan trọng: ông đúng khi cho rằng loài thay đổi. Nhưng cơ chế ông đề xuất cho sự thay đổi đó, ngày nay biết là sai: bộ phận nào được dùng nhiều trong đời một cá thể sẽ phát triển hơn, bộ phận ít dùng sẽ thoái hoá dần, và đặc điểm 'tập nhiễm' được đó truyền thẳng cho đời con. Theo cách giải thích này, tổ tiên hươu cao cổ có cổ ngắn, phải vươn cổ liên tục để ăn lá trên cao, cổ dài ra một chút trong đời mỗi cá thể, và độ dài 'tập được' đó truyền cho đời con — qua nhiều thế hệ, cổ ngày càng dài.
Vấn đề nằm ở chỗ: vật chất di truyền truyền cho đời con nằm trong tế bào sinh dục — trứng và tinh trùng — hình thành từ rất sớm trong cơ thể (same-grade bridge tới phần Di truyền đầu năm). Một cá thể vươn cổ, tập luyện cơ bắp, hay bất kỳ thay đổi nào xảy ra ở các tế bào cơ thể khác — tế bào xương, tế bào cơ — KHÔNG làm thay đổi trình tự DNA trong tế bào sinh dục của chính nó. Vì vậy đặc điểm 'tập được' trong đời một cá thể không có con đường nào để truyền vào vật chất di truyền của đời con — đây chính là chỗ Lamarck sai.
Darwin giải thích cùng hiện tượng theo cách hoàn toàn khác, không cần cá thể tự thay đổi trong đời nó: quần thể hươu cao cổ vốn đã có sẵn biến dị về độ dài cổ — một số cá thể bẩm sinh cổ dài hơn số khác, không phải do chúng vươn cổ nhiều hơn. Trong mùa khan hiếm lá thấp, cá thể cổ dài hơn ăn được nhiều lá hơn, sống sót và sinh sản tốt hơn, nên gene quy định cổ dài trở nên phổ biến hơn qua các thế hệ — đúng năm bước đã học ở bài trước, không bước nào đòi hỏi từng cá thể tự vươn cổ để thay đổi DNA của chính nó.
Bên cạnh chọn lọc tự nhiên — nơi môi trường là tác nhân chọn lọc — còn có chọn lọc nhân tạo, nơi chính con người chủ động chọn cá thể mang đặc điểm mong muốn để cho sinh sản. Con người áp đặt một hướng chọn lọc mạnh và nhất quán hơn hẳn môi trường tự nhiên, nên chọn lọc nhân tạo cho thay đổi nhanh hơn nhiều. Ví dụ kinh điển là cải hoang dại (Brassica oleracea): qua nhiều thế hệ chọn nhân giống theo các đặc điểm khác nhau, con người tạo ra hàng loạt loại rau khác hẳn nhau nhưng cùng chung một loài tổ tiên — bắp cải (lá cuộn to), su hào (thân phình to), súp lơ (cụm hoa phình to) — chỉ trong vài nghìn năm canh tác, ngắn hơn nhiều so với thời gian một loài hoang dã cần để hình thành một đặc điểm thích nghi mới.
Cột bên trái là cơ chế đã bị bác bỏ; cột bên phải là cơ chế được khoa học hiện đại chấp nhận.
Ví dụ
Hươu cao cổ: hai cách giải thích cho cùng một hiện tượng
1
Vì sao hươu cao cổ ngày nay có chiếc cổ dài? Hãy trình bày cách giải thích theo Lamarck, cách giải thích theo Darwin, và chỉ ra chỗ sai của cách giải thích thứ nhất.
2
Tổ tiên hươu cao cổ có cổ ngắn hơn, phải vươn cổ liên tục để ăn lá cây trên cao; cổ dài ra một chút trong đời mỗi cá thể do luyện tập, và độ dài đó truyền thẳng cho đời con.
3
Quần thể hươu cao cổ tổ tiên vốn đã có sẵn biến dị về độ dài cổ. Khi lá cây thấp khan hiếm, cá thể cổ dài hơn ăn được nhiều lá hơn, sống sót và sinh sản tốt hơn; gene quy định cổ dài trở nên phổ biến hơn qua các thế hệ.
4
Việc vươn cổ trong đời một cá thể không làm thay đổi DNA trong tế bào sinh dục của nó, nên độ dài cổ 'tập được' không có cách nào truyền vào vật chất di truyền của đời con.
5
Vậy cách giải thích của Darwin đúng: cổ dài không phải kết quả của việc từng cá thể tự vươn cổ, mà là kết quả của chọn lọc trên biến dị về độ dài cổ đã có sẵn trong quần thể từ trước.
Ví dụ
So sánh tốc độ chọn lọc nhân tạo và chọn lọc tự nhiên (dạng đề kiểm tra)
1
Từ một loài cải hoang dại duy nhất, con người tạo ra bắp cải, su hào và súp lơ chỉ trong khoảng vài nghìn năm canh tác. Trong khi đó, một loài thực vật hoang dã hình thành khả năng chịu hạn rõ rệt qua chọn lọc tự nhiên thường cần tới hàng chục nghìn năm hoặc lâu hơn. Vì sao chọn lọc nhân tạo nhanh hơn chọn lọc tự nhiên đến vậy?
2
Ở cải trồng, tác nhân chọn lọc là con người — chủ động, có mục đích rõ ràng và áp dụng nhất quán ở mọi thế hệ. Ở thực vật hoang dã, tác nhân chọn lọc là môi trường — không có mục đích, cường độ thay đổi thất thường qua từng năm.
3
Con người có thể loại bỏ gần như toàn bộ cá thể không mang đặc điểm mong muốn ngay trong mỗi thế hệ, tạo áp lực chọn lọc rất mạnh và ổn định. Chọn lọc tự nhiên thường yếu hơn nhiều và không đều.
4
Áp lực chọn lọc càng mạnh và càng nhất quán, tỉ lệ cá thể mang biến dị mong muốn tăng lên càng nhanh qua mỗi thế hệ.
5
Vậy chọn lọc nhân tạo nhanh hơn vì con người tạo áp lực chọn lọc mạnh, có mục đích và nhất quán ở mọi thế hệ, trong khi áp lực môi trường tự nhiên thường yếu hơn và không đều — không phải vì bản chất cơ chế chọn lọc khác nhau.
Sai lầm thường gặp
Một nhầm lẫn khác, ngoài việc lẫn Lamarck với Darwin, là nghĩ chọn lọc nhân tạo đồng nghĩa với việc con người trực tiếp chỉnh sửa DNA của cây trồng, vật nuôi — giống công nghệ gene hiện đại. Thực ra chọn lọc nhân tạo chỉ là việc con người CHỌN cá thể đã sẵn mang biến dị mong muốn để cho sinh sản, hoàn toàn không đụng tới DNA — biến dị đó vẫn xuất hiện ngẫu nhiên như trong tự nhiên, con người chỉ quyết định cá thể nào được sinh sản, cá thể nào không.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Lamarck đúng khi nói loài thay đổi, nhưng sai ở cơ chế: đặc điểm tập được trong đời một cá thể không di truyền. Darwin đúng: chọn lọc tác động lên biến dị có sẵn. Chọn lọc nhân tạo (con người chọn) nhanh hơn chọn lọc tự nhiên (môi trường chọn) vì áp lực mạnh và nhất quán hơn.
Khoá học tiếp theo trong chương trình dùng đúng bốn loại bằng chứng và cơ chế chọn lọc tự nhiên vừa học ở đây để kể lại lịch sử sự sống trên Trái Đất, từ những sinh vật đầu tiên tới nguồn gốc loài người.
Jean-Baptiste Lamarck, nhà tự nhiên học người Pháp, là người đầu tiên đề xuất một cách có hệ thống, từ đầu thế kỷ 19, rằng các loài sinh vật không cố định mà thay đổi dần theo thời gian — đi trước thời đại, vào lúc phần lớn người châu Âu đương thời vẫn tin các loài được tạo ra và giữ nguyên vĩnh viễn. Đóng góp đó của Lamarck là thật và quan trọng: ông đúng khi cho rằng loài thay đổi. Nhưng cơ chế ông đề xuất cho sự thay đổi đó, ngày nay biết là sai: bộ phận nào được dùng nhiều trong đời một cá thể sẽ phát triển hơn, bộ phận ít dùng sẽ thoái hoá dần, và đặc điểm 'tập nhiễm' được đó truyền thẳng cho đời con. Theo cách giải thích này, tổ tiên hươu cao cổ có cổ ngắn, phải vươn cổ liên tục để ăn lá trên cao, cổ dài ra một chút trong đời mỗi cá thể, và độ dài 'tập được' đó truyền cho đời con — qua nhiều thế hệ, cổ ngày càng dài.
Vấn đề nằm ở chỗ: vật chất di truyền truyền cho đời con nằm trong tế bào sinh dục — trứng và tinh trùng — hình thành từ rất sớm trong cơ thể (same-grade bridge tới phần Di truyền đầu năm). Một cá thể vươn cổ, tập luyện cơ bắp, hay bất kỳ thay đổi nào xảy ra ở các tế bào cơ thể khác — tế bào xương, tế bào cơ — KHÔNG làm thay đổi trình tự DNA trong tế bào sinh dục của chính nó. Vì vậy đặc điểm 'tập được' trong đời một cá thể không có con đường nào để truyền vào vật chất di truyền của đời con — đây chính là chỗ Lamarck sai.
Darwin giải thích cùng hiện tượng theo cách hoàn toàn khác, không cần cá thể tự thay đổi trong đời nó: quần thể hươu cao cổ vốn đã có sẵn biến dị về độ dài cổ — một số cá thể bẩm sinh cổ dài hơn số khác, không phải do chúng vươn cổ nhiều hơn. Trong mùa khan hiếm lá thấp, cá thể cổ dài hơn ăn được nhiều lá hơn, sống sót và sinh sản tốt hơn, nên gene quy định cổ dài trở nên phổ biến hơn qua các thế hệ — đúng năm bước đã học ở bài trước, không bước nào đòi hỏi từng cá thể tự vươn cổ để thay đổi DNA của chính nó.
Bên cạnh chọn lọc tự nhiên — nơi môi trường là tác nhân chọn lọc — còn có chọn lọc nhân tạo, nơi chính con người chủ động chọn cá thể mang đặc điểm mong muốn để cho sinh sản. Con người áp đặt một hướng chọn lọc mạnh và nhất quán hơn hẳn môi trường tự nhiên, nên chọn lọc nhân tạo cho thay đổi nhanh hơn nhiều. Ví dụ kinh điển là cải hoang dại (Brassica oleracea): qua nhiều thế hệ chọn nhân giống theo các đặc điểm khác nhau, con người tạo ra hàng loạt loại rau khác hẳn nhau nhưng cùng chung một loài tổ tiên — bắp cải (lá cuộn to), su hào (thân phình to), súp lơ (cụm hoa phình to) — chỉ trong vài nghìn năm canh tác, ngắn hơn nhiều so với thời gian một loài hoang dã cần để hình thành một đặc điểm thích nghi mới.
Một nhầm lẫn khác, ngoài việc lẫn Lamarck với Darwin, là nghĩ chọn lọc nhân tạo đồng nghĩa với việc con người trực tiếp chỉnh sửa DNA của cây trồng, vật nuôi — giống công nghệ gene hiện đại. Thực ra chọn lọc nhân tạo chỉ là việc con người CHỌN cá thể đã sẵn mang biến dị mong muốn để cho sinh sản, hoàn toàn không đụng tới DNA — biến dị đó vẫn xuất hiện ngẫu nhiên như trong tự nhiên, con người chỉ quyết định cá thể nào được sinh sản, cá thể nào không.