Cân bằng mà …ngắt quãng, Phần 1 – Bức tranh gạch đứt

EvoLit đã trở lại sau 2 năm vắng bóng. EvoLit đi đâu? Tôi đi giảng dạy ở vùng xa. Nhờ đi như vậy, sau một thời gian “ngắt quãng”, tôi đã “cân bằng” trở lại: tôi đã khám phá ra đam mê của mình thực sự là chia sẻ kiến thức khoa học. Vậy nên, xin tặng các bạn một bài gọn gàng, dễ đọc như món quà ngày về. Xin lỗi đã để các bạn đợi thiệt là lâu, tôi chắc 60% là sẽ không biến mất nữa đâu :D.


Cân bằng ngắt quãng là gì? Là một mô hình tiến hóa do các tiến sĩ cổ sinh vật học Niles Eldredge và Stephen Jay Gould đề xướng năm 1972.

Một hình ảnh hơn ngàn lời nói:

Nhìn hiểu ngay: Chẳng qua là theo cân bằng ngắt quãng thì tiến hóa không diễn ra theo kiểu thay đổi dần dần, đều như máy may suốt chiều dài thời gian như mô hình tiệm tiến (dịch thô là chủ nghĩa dần dần :)) ). Thay vào đó, suốt nhiều quãng thời gian dài, các loài gần như không thay đổi vì môi trường ổn định. Chỉ khi nào “có biến”, các nhanh chóng thay đổi và hình thành loài mới, khi thích nghi rồi thì lại cân bằng. Thời cân bằng và thời phân loài xen kẽ với nhau, vì vậy gọi là cân bằng ……………………… ngắt quãng.

Vậy, ý tưởng đầu tiên của cân bằng ngắt quãng là về nhịp độ tiến hóa. Một đề xuất nữa của nó đó là cách tiến hóa, hay cách loài mới hình thành. Tôi từng hình dung áp lực môi trường như một bóng đen phủ lên cả loài, nuốt mất dần những cá thể kém thích nghi, qua nhiều thế hệ để lại một loài mới đã thay đổi để phù hợp và phát triển. Nhưng Eldredge và Gould lại vẽ một bức tranh rất khác (Từ Đại học Berkeley):

Giả sử có một đột biến có lợi nhẹ nhẹ xuất hiện, thì kẻ sở hữu nó có thể sinh sản thành công hơn chút đi, đẻ và nuôi thêm được vài đứa. Rồi, sau một đời thì đã có nhiều bản sao của nó hơn, vậy là tăng tần số. Tuy nhiên, nếu bầy đàn là 100,000 con đi, chừng nào gen “tốt” đó mới được cố định, nghĩa phát tán ra toàn bầy? Ngày ấy sẽ tới, nếu cuộc sống cứ thuận lợi cho đột biến ấy hoài. Nhưng toàn loài 6,000,000 đứa thì sao? Nhỏ mực vào xô nước thì phải mất thời gian mới lan ra hết xô – bởi vì số lượng cá thể lớn, khả năng cao là chưa kịp cố định thì môi trường lại ưu ái một biến thể khác rồi. Vậy nên ít có trường hợp nào cả loài lớn cùng tiến hóa thành loài mới.

Nhưng những trái tim bên lề xã hội thì khác. Những nhóm biên cương này rất dễ bị cô lập bởi thiên tai hay biến động. Ví dụ: Mấy chục ngàn năm trước, châu Mỹ đã từng được nối liền với châu Á và con người đã di cư đến đấy, nhưng rồi cây cầu đã mất, và họ hoàn toàn đơn độc cho đến khi có vài ông Viking sấn thuyền đến du lịch hái lượm, và sau đó là một ông người Ý đi kiếm Ấn Độ nhưng đi theo Google Map kiến thức sai.

Gould gọi những nhóm này là các phòng thí nghiệm tiến hóa, vì 1. Dân số ở các quần thể cô lập thường rất nhỏ và 2. Áp lực chọn lọc cực lớn, vì thường phạm vi phân bố của loài cũng chính là giới hạn chịu đựng của loài ấy về sinh thái, và những nhóm này nằm ngay địa điểm đầy thử thách đó. Đây là tình huống giọt mực trong ly nước: các biến dị có lợi nhanh chóng chiếm lĩnh quần thể. Qua các thế hệ, được trang bị những đặc điểm thích nghi, biên ải nay đã trở thành quê nhà thân thuộc, loài mới cứ thế mà tăng dân số.

Quần thể sau khi thay đổi nhanh chóng

Rồi cũng vì định mệnh, loài mới có thể “về gặp tổ tiên”. “Tổ tiên” ở đây dĩ nhiên chẳng phải ông bà trực tiếp thật sự của chúng mà là những người anh em xa, cũng là những con cháu của ông bà chung, nhưng ở lại môi trường cũ nên nhiều khả năng là ít thay đổi hơn – như người châu Âu có thể coi là “nhóm tổ tiên” của người Mỹ da trắng. Nếu hai loài cách nhau cánh rừng hay con sông, có thể một ngày rừng cháy rụi, hay sông cạn khô. Nếu hai loài nằm trên hai hòn đảo tách biệt, nhờ biến động địa chất đáy biển có thể nhô lên lại hay mực nước biển hạ xuống, để lộ ra đường đi qua được.  Hoặc đơn giản loài mới đã quá đông và giờ phải lấn đất, nhất là nếu trời đã cho biên cương mở rộng trùm ngược lại cố hương – ví dụ như khi kỷ băng hà cách đây khoảng 10,000 năm cho phép loài cáo Bắc cực Alopex lagopus mở rộng xuống tận Bỉ, Đức, Tây Nga ngày nay.

Lúc này, loài mẹ loài con có thể cùng chung sống, hoặc cạnh tranh với nhau đến khi chỉ còn một loài.

Đến đây, cuộc sống vẫn tiếp diễn, loài sống khôn thác thiêng, lâu lâu có hóa thạch.

Và nhìn hóa thạch, ta sẽ thấy hồ sơ như thế này:

Sau một thời gian thống trị của loài A, loài B xuất hiện đột ngột mà không thấy dạng chuyển tiếp. Vẫn có sự tiến hóa từ A thành B, nhưng biến đổi trung gian xảy ra quá nhanh ở một vùng quá nhỏ, cộng với xác suất thấp đến nản lòng của việc hình thành hóa thạch, rất khó để tìm ra chúng.

Đó, chân dung cân bằng ngắt quãng ký họa chỉ có nhiêu đó thôi.

Nhưng mệt cái là người chống thuyết tiến hóa lại đem nó ra biếm họa, nên bài sau sẽ là phản biện nha.

Ảnh đầu bài: Eo biển Bering, nơi đã từng nối liền châu Á và Bắc Mỹ, con đường di cư của tổ tiên người thổ dân châu Mỹ. Nguồn: National Geographic, không tìm được link.

Chỉnh sửa (5/6/2019): ngắt câu và thêm ví dụ.

 

2 Comments

  1. Này EvoLit ! Hồi cấp hai tui học Sinh học không kỹ lắm, nên tui không hiểu. Làm thế nào mà tế bào phôi biết phiên bản nào của gen trội hơn phiên bản còn lại. Khi nó nhận được hai phiên bản khác nhau của cùng một gen từ giao tử của bố mẹ. Tui chỉ nhớ là chúng ta biết gen nào trội hay lặn bằng cách lai giống. Nhưng tế bào phôi làm thế nào để biết ? Xin EvoLit hãy giải đáp.

    Số lượt thích

    1. Hế lô. Có vẻ như đây là câu hỏi rất bức bối với bạn Nam :D, tớ rất ngưỡng mộ khát khao học hỏi của bạn. Cần lưu ý rằng rất nhiều phần của khoa học (nhất là những môn liên quan đến các chủ thể phức tạp như sinh học) thực chất là “vạch đường kẻ trên cát”, nghĩa là đơn giản hóa, đóng khuôn, hệ thống hóa những thứ thực ra lộn xộn.
      Chính SGK ngày xưa cũng nói là Mendel chọn đậu Hà Lan nghiên cứu là “hên”, vì những tính trạng ông nghiên cứu trội lặn rất rõ ràng. Thực tế nhiều khi rối hơn rất nhiều. VD bịnh thiếu máu hồng cầu hình liềm đi, bịnh này do có quá nhiều hồng cầu hình liềm làm tắc mạch máu, gây đau đớn nhức mỏi liên miên, giảm tuổi thọ. Bịnh này di truyền lặn, có hai phiên bản mới bị, một phiên bản thì không bị. Vậy, đúng theo SGK, ta quy định phiên bản gen tạo hồng cầu tròn bình thường là S, hình liềm là s. SS khỏe, Ss khỏe, ss bịnh. Tuy nhiên, như nhiều gen khác, phiên bản hình liềm này còn có tác động khác: giúp ta kháng bệnh sốt rét. Chỉ cần mang một phiên bản s, người đó sẽ kháng được sốt rét, một bịnh nguy hiểm hơn thiếu máu rất nhiều. ss kháng, Ss kháng, SS không kháng, vậy, đối với tính trạng kháng sốt rét, s là TRỘI, S lại là LẶN. Chưa hết, nếu xét tới hình dáng hồng cầu, thì người SS hồng cầu tròn, ss hồng cầu liềm rất nhiều, còn Ss thì nhiều liềm nhưng cũng nhiều tròn nên không ra bịnh. Ở đây Ss biểu hiện tính trạng trung gian giữa SS và ss, nên ta có di truyền trội không hoàn toàn. Mắc mợt chưa?
      https://learn.genetics.utah.edu/content/basics/patterns/

      Rất nhiều gen cũng không chỉ có 2 phiên bản, ví dụ như máu người có 3, màu lông thỏ có 4, phức gen HLA thì lên đến hàng chục ngàn allele. Phải chăng các phiên bản gen đi vào trong cơ thể kèm với nhãn “tao trội”, “tao lặn” mà cơ thể “đọc” được? Không, và có.

      Không là bởi với nhiều tính trạng, trội hay lặn quyết định bởi lượng của protein. Thật ra tất cả những gì gen làm là đóng vai trò một cái khuôn để tế bào sản xuất protein (ADN => ARN => protein), chính sự xuất hiện hay không xuất hiện và tương tác của các protein này mới bộc lộ ra thành tính trạng. Quay về với đậu của Mendel cho đời đơn giản: đậu có thể cao hay thấp, và gibberellin là hóc-môn (một loại protein) giúp cây cao. Cây bình thường có hai phiên bản sx gibberellin hoạt động giống nhau. Nếu có đột biến làm phiên bản này không tạo ra gibberellin được nữa, ta đã có một phiên bản mới. Ông Mendel lai nó với đậu cao, đời con vẫn có phiên bản gibberellin hoạt động mà mẹ đậu cao cho nên dù có phiên bản lỗi từ bố, đời con vẫn có đủ gibberellin dùng và vẫn cao. Nhưng đến F2 thì sẽ có những đứa lãnh đủ cả hai phiên bản lỗi, và không hề có miếng gibberellin nào để cao. Vậy, tế bào không cần phải kẻ bảng phép lai Mendel hay lai phân tích, đơn giản là tương tác hóa sinh, có A thì B.

      Nhưng tôi cũng đọc được bài này rất hay, nó nói rằng trong chuỗi ADN của các phiên bản trội có những phần tạo ra ARN có thể tìm các phiên bản lặn và ngăn chúng biểu hiện. Khi gen có nhiều phiên bản khác nhau, các phiên bản có thể tạo thành một kiểu thứ bậc, nơi P trội so với Q, Q>R>S>T v.v
      http://www.inra.fr/en/Scientists-Students/Mechanisms-of-living-organisms/All-reports/Understanding-the-mechanism-behind-dominant-and-recessive-gene-expression/Chapter-Two-The-molecular-mechanism-for-dominance/(key)/1

      Hy vọng đã phần nào trả lời câu hỏi của bạn mà ko làm rối thêm. Cảm ơn và thân ái!

      Số lượt thích

Trả lời Nhật Nam Heimedinger Hủy trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s