Lịch sử thuyết Tiến hóa

Trong các chương trước chúng ta đã đề cập đến việc tất cả các sinh vật đều được cấu tạo từ các đơn vị cơ bản là tế bào.  Chúng đều có chứa vật liệu di truyền là ADN, đều có các quá trình biến dưỡng, sinh sản.... Nói chung là chúng giống nhau về một số mặt nhất định.  Bên cạnh đó các sinh vật lại có nhiều điểm khác nhau.  Sự đa dạng của sinh vật cho thấy có một quá trình tiến hóa đã và đang xảy ra.  Nói đơn giản, sự tiến hóa là sự thay đổi theo thời gian.  Học thuyết tiến hóa giải thích về mối quan hệ giữa các dạng sinh vật khác nhau trên trái đất.

I.  Các quan niệm tiến hóa trước Darwin

Các nhà triết học cổ Hy lạp đã cố gắng giải thích tính đa dạng của sinh vật trên trái đất.  Ðáng lưu ý nhất là Aristote (384-322 trước công nguyên).  Ông cho rằng 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.  Ông gọi chuỗi đó là nấc thang của tạo hóa (scale of nature).  Theo quan điểm này, các loài là cố định và không có sự tiến hóa.

Những thành kiến chống lại sự tiến hóa đã được củng cố trong nền văn hóa Cơ đốc giáo bởi Kinh Cựu ước về đấng sáng tạo.  Những giáo điều về việc các loài được Chúa tạo ra và bất biến đã ăn sâu vào các quan niệm phương Tây thời bấy giờ.  Ngay cả khi học thuyết Darwin xuất hiện, ở Châu Âu và Châu Mỹ vẫn nổi lên thuyết tự nhiên thần luận (natural theology), một thuyết tìm cách khám phá chương trình của đấng sáng tạo bằng cách nghiên cứu tự nhiên.  Các nhà tự nhiên thần luận thấy rằng sự thích nghi của sinh vật là bằng chứng cho thấy đấng sáng tạo đã tạo ra mỗi loài theo một mục đích riêng.  Mục tiêu chính của tự nhiên thần luận là sắp xếp các loài để phát hiện ra các bước trong bậc thang của sự sống mà Chúa đã sáng tạo ra.

Ðến thế kỷ XVIII, Carolus Linnaeus (1707-1778) là người đã sáng lập ra cách phân loại hiện đại cùng cách mô tả mỗi loài và là người đề xuất ra cách đặt tên đôi cho mỗi sinh vật.  Dùng tên loài là đơn vị phân loại Linnaeus đã tìm kiếm mối quan hệ tự nhiên và sắp xếp các dạng sinh vật theo các mức phân loại khác nhau: loài, giống, họ, bô, lớpü.  Sự đóng góp của ông về phân loại cho thấy các loài có quan hệ với nhau nhưng ông vẫn giữ quan niệm như một nhà tự nhiên thần luận cho rằng chúa đã sáng tạo ra tất cả các dạng sinh vật và chúng không thay đổi.

	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.
Buffon

Vào cuối thế kỷ XVIII, nhiều nhà tự nhiên học cho rằng lịch sử tiến hóa của sinh vật gắn liền với lịch sử tiến hóa của trái đất.  Tuy nhiên chỉ có Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) là người đã phát triển một học thuyết tương đối hoàn chỉnh về sự tiến hóa của sinh vật.  Ông thu thập và phân loại các động vật không xương sống tại Viện Bảo tàng Lịch sử tự nhiên ở Paris.  Bằng cách so sánh những loài còn sống với các dạng hóa thạch, Lamarck thấy rằng có sự biến đổi theo trình tự thời gian từ các hóa thạch cổ đến các hóa thạch trẻ hơn dẫn đến các loài hiện tại (các dạng phức tạp hơn xuất phát từ các dạng đơn giản). Lamarck công bố học thuyết tiến hóa của ông vào năm 1809: không còn nghi ngờ gì nữa, tạo hóa tạo ra mọi vật từng tí một và nối tiếp nhau trong thời gian vô hạn định.  

 Giống như Aristote, Lamarck cũng sắp xếp các sinh vật thành các bậc thang, mỗi bậc gồm các dạng giống nhau.  Ở dưới cùng là những sinh vật hiển vi mà ông tin rằng chúng được tạo ra liên tục bằng cách tự sinh từ các vật liệu vô cơ.  Ở trên cùng của bậc thang tiến hóa là các động vật và thực vật phức tạp nhất.  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.

            Lamarck cũng đã đưa ra cơ chế để giải thích làm thế nào sự thích nghi xảy ra.  Chúng hợp thành từ hai quan niệm phổ biến vào thời Lamarck.  Thứ nhất là việc sử dụng và không sử dụng, là quan niệm cho rằng những phần nào của cơ thể được sử dụng thường xuyên sẽ trở nên lớn hơn và mạnh hơn, trong khi những phần không được sử dụng sẽ bị thoái hoá.  Thứ hai là quan niệm về sự di truyền các tính trạng tập nhiễm (inheritance of acquired characteristics).  Theo quan niệm nầy, những biến đổi mà sinh vật thu nhận được trong suốt đời sống của chúng có thể di truyền được cho thế hệ sau.  Thí dụ kinh điển là sự tiến hóa chiều dài cổ của hưu cao cổ.  Theo quan điểm của Lamarck, tổ tiên của loài hươu nầy có cổ ngắn, có xu hướng vươn dài cổ ra để có thể chạm đến những tán lá cây là nguồn thức ăn chính của chúng.  Sự thường xuyên vươn dài cổ nầy làm cho con cháu của chúng có cổ dài hơn.  Vì các cá thể nầy có cổ vươn dài nên thế hệ kế tiếp sẽ có cổ dài hơn.  Cứ tiếp tục như thế, mỗi thế hệ có cổ hơi dài hơn thế hệ trước đó.

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.

            Về cơ bản, quan niệm tiến hóa của Lamarck là đúng nhưng ông thường không  được nhớ đến vì những sự kiện tiến hóa không được chứng minh đầy đủ.  Nhiều thí nghiệm cho thấy các tính trạng tập nhiễm không thể di truyền được.  Chỉ những thay đổi trong cấu trúc di truyền của các tế bào sinh dục mới có thể truyền từ bố mẹ đến con cái.

II.  Học thuyết Darwin

Năm 1859, Charles Darwin (1809-1882) một nhà tự nhiên học người Anh đã đưa ra một học thuyết toàn diện về nguồn gốc của loài do chọn lọc tự nhiên.  Theo học thuyết nầy tất cả các sinh vật đa dạng ngày nay là kết quả của một lịch sử tiến hóa lâu dài.  Tất cả các sinh vật thường xuyên thay đổi và những thay đổi nầy của mỗi loài giúp cho chúng thích nghi với môi trường sống.  Một hệ quả quan trọng của học thuyết nầy là không cần phải giả định về một lực siêu tự nhiên đã sáng tạo ra các sinh vật đa dạng trên trái đất.  Một trong các đặc tính chung của sinh vật là khả năng biến dị di truyền.  Những biến dị nầy cung cấp nguyên liệu cho sự tiến hóa.

Học thuyết tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên của Darwin bao gồm ba sự kiện và hai kết luận.  Sự kiện thứ nhất là khả năng sinh sản to lớn trong tự nhiên.  Thí dụ: một con cá hồi đẻ từ 3 đến 5 triệu trứng, một con sò đẻ 60 triệu trứng.  Thậm chí voi là một động vật sinh đẻ chậm cũng có khả năng sinh sản khổng lồ.  Darwin đã nêu rõ:

Voi là một động vật sinh sản chậm nhất trong tất cả các động vật đã biết, và tôi đã gặp khó khăn để ước lượng tỉ lệ gia tăng tự nhiên thấp nhất của nó; an toàn nhất là giả định rằng nó bắt đầu sinh sản khi 30 tuổi và tiếp tục sinh sản đến 90 tuổi; nếu như thế, sau một thời kỳ từ 740 đến 750 năm, sẽ có khoảng 19 triệu voi con cháu của cặp ban đầu nầy.  Sau khoảng 1200 năm, quần thể voi giả thiết nầy có thể vai kề vai, nối đuôi nhau bao phủ toàn bộ bề mặt trái đất.

            Nguyên sinh vật Paramecium sinh sản với tốc độ ba lần phân chia mỗi ngày, nếu có đủ thức ăn và các cá thể con sinh ra đều sống sót thì chỉ trong vòng 5 năm sẽ tạo ra một khối lượng gấp 10 lần khối lượng của trái đất.  Từ nhiều quan sát, Darwin đã kết luận rằng mỗi sinh vật có khuynh hướng sinh ra nhiều cá thể con hơn là nhu cầu để thay thế cho số cá thể bố mẹ.

            Sự kiện thứ hai là mặc dù số lượng cá thể của mỗi loài có xu hướng gia tăng theo cấp số nhân, số lượng cá thể của loài được duy trì tương đối ổn định.  Ở nhiều loài, có sự tăng và giảm số lượng cá thể có chu kỳ liên quan đến các mùa trong năm, thức ăn, mật độ của quần thể thú ăn thịt và con mồi...  nhưng nói chung số lượng của mỗi loài vẫn duy trì ổn định.

            Từ hai sự kiện trên đã đưa đến một kết luận mà Darwin gọi là đấu tranh sinh tồn (struggle for existence) bao gồm không chỉ sự sống sót của cá thể mà cả của loài.  Như vậy, có một sự đấu tranh để sinh tồn giữa hàng triệu cá thể con được sinh ra từ một loài cá (giữa cá lớn và cá bé cùng loài) và giữa các loài cá khác nhau sống trong cùng một vùng cư trú.

Sự kiện thứ ba liên quan đến những biến dị cá thể xảy ra trong loài.  Thật vậy, có vô số biến dị giữa các cá thể trong cùng một loài.  Mặc dù thoạt nhìn thì tất cả các con bò trong một đàn đều giống nhau, nhưng nếu quan sát kỹ sẽ có thể nhận thấy những biến dị cá thể về hình dạng, kích thước, màu lông, nết na...

Từ sự kiện nầy, Darwin đã đưa ra một kết luận thứ hai quan trọng hơn: sự sống sót của các dạng thích nghi nhất dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên.  Trong các cá thể biến dị của một quần thể, những cá thể nào có các tính trạng thích nghi nhất với môi trường sẽ có nhiều cơ hội sống sót và sinh sản, con cái cũng mang những đặc điểm biến dị đó.

            Ngoài ra Darwin còn cho rằng: tất cả các động vật tương tự nhau phải tiến hóa từ một tổ tiên chung và tất cả các sinh vật phải tiến hóa từ một vài hoặc một tổ tiên chung đã sống cách đây nhiều triệu năm.

        Tóm lại học thuyết tiến hóa của Darwin về chọn lọc tự nhiên dựa trên các giả định sau đây:

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.