Tiến hóa
Theo cách hiểu chung chung, tiến hóa là việc các quần thể thay đổi dần theo thời gian, và các quần thể này sẽ chia tách, với mỗi quần thể con thay đổi theo một hướng độc lập với các quần thể còn lại. Điều này dần dần dẫn tới sự đa dạng đáng kinh ngạc của sinh giới ngày nay, và là gốc rễ của “cây phả hệ” nổi tiếng trong tiến hóa.
Các cơ chế tiến hóa
Giờ hãy trả lời câu hỏi Làm thế nào? Cơ chế nào khiến các quần thể thay đổi? Cơ chế nào khiến các quần thể chia tách?
Quy tắc Sử dụng/Không sử dụng
Cơ chế tiến hóa này thực ra là sai, nhưng tôi vẫn muốn thêm vào để cho thấy rằng đã có nhiều ý tưởng được đề xuất để giải thích hiện tượng tiến hóa. Quy tắc Sử dụng/Không sử dụng được đề xuất bởi Jean-Baptiste Lamarck (một người rất đa tài, dù là ông mắc sai lầm trên lĩnh vực này), và thường được gọi là Tiến hóa kiểu Lamarck. Ý tưởng chính ở đây là khi các sinh vật sử dụng cơ quan nào nhiều thì cơ quan đó sẽ trở nên nổi bật, và được truyền lại cho con cháu ở thế hệ sau.
Ví dụ kinh điển của thuyết tiến hóa Lamarck là các con hươu cao cổ phải vươn lên để ăn lá ở các cành cao. Điều này khiến cổ của chúng được kéo dài ra, và hươu cao cổ con sẽ kế thừa chiếc cổ dài từ khi mới sinh.
Một lần nữa, điều này là không đúng, nhưng đây là một trong những ý tưởng đầu tiên để giải thích cho tiến hóa.
Chọn lọc tự nhiên
Đây có lẽ là phát kiến quan trọng nhất của Darwin (gần như được đề xuất đồng thời bởi Alfred Russel Wallace). Chọn lọc tự nhiên phát biểu rằng các sinh vật sẽ để lại con cháu với các biến dị ngẫu nhiên, và một quần thể là tập hợp của các cá thể đa dạng về kiểu hình. Các cá thể nào tình cờ thích nghi tốt với môi trường sẽ thành công hơn và để lại nhiều con cháu hơn, trong khi các cá thể ít thành công hơn cũng sẽ có ít con cháu hơn, hoặc thậm chí là không có. Sau nhiều thế hệ, sự khác biệt về số lượng con cháu để lại sẽ làm thay đổi cấu trúc của quần thể theo hướng kiểu hình thích nghi tốt.
Quay lại ví dụ về loài hươu cao cổ, chúng không thể tự quyết định chiều dài cổ của mình được, mà DNA mới là thứ quyết định. Những con hươu mang gen quy định cổ dài hơn một chút sẽ vươn được cao hơn một chút và ăn được nhiều lá hơn. Đặc biệt là khi thức ăn trở nên khan hiếm, những con hươu cổ dài sẽ dễ sinh tồn hơn, trong khi những con hươu cổ ngắn sẽ dễ chết hơn, và khiến chiều dài cổ trung bình trong quần thể tăng thêm một chút qua mỗi thế hệ.
Chọn lọc giới tính
Đây là một cơ chế chọn lọc khác có thể khiến quần thể thay đổi theo thời gian (dù có thể đây chỉ là một cơ chế nhỏ hơn của Chọn lọc tự nhiên). Trong chọn lọc giới tính, chính việc lựa chọn kết đôi giữa các cá thể với nhau sẽ lèo lái các tính trạng cụ thể và gia tăng sự hiện diện của nó trong quần thể.
Hãy lấy ví dụ về đuôi của con công. Chiếc đuôi công sặc sỡ sẽ gây khó khăn cho việc sinh tồn, bởi nó khiến chúng trở nên nổi bật trong môi trường sống, lại còn vướng víu khi di chuyển và dễ bị săn đuổi hơn. Tuy thế, các con công cái lại thích kết đôi với công đực với đuôi to và sặc sỡ. Thế nên tuy các con công đực có bộ lông đuôi nhỏ và không sặc sỡ sẽ có cơ hội sống cao hơn, chúng lại không thường xuyên được giao phối và không để lại nhiều con cháu. Các con công đực có bộ lông đuôi to và sặc sỡ dễ bị ăn thịt hơn, nhưng lại sát gái hơn và có nhiều con cháu, khiến tính trạng đuôi to và sặc sỡ phổ biến trong thế hệ sau.
Hiện tượng biến động di truyền
Nếu một tính trạng không có lợi nhưng cũng không có hại thì sao? Nếu nó không gây ảnh hưởng gì đến khả năng sinh tồn và sinh sản của sinh vật thì sao? Đương nhiên sẽ không có lý do gì để tính trạng này được chọn lọc theo một hướng cụ thể, nên nó có thể phát triển theo nhiều hướng độc lập. Một khi quần thể mẹ tách ra thành các quần thể con, các tính trạng này sẽ “biến động” theo các hướng khác nhau trong các quần thể khác nhau. (nói thế này thì hơi đơn giản quá, xem thêm Wikipedia tiếng Anh hoặc tiếng Việt nhé)
Hiện tượng biến động di truyền đặc biệt quan trọng ở các quần thể quy mô nhỏ. Khi tung đồng xu, có thể bạn không ngạc nhiên nếu cả 4 lần tung đều ra mặt ngửa, nhưng chắc sẽ choáng váng nếu cả 10000 lần tung đều ngửa. Tương tự như vậy, trong một quần thể quy mô nhỏ, không ngạc nhiên nếu một đột biến nào đó lại tình cờ chiếm đa số, còn trong các quần thể lớn thì sẽ không thành công như vậy. Biến động di truyền còn có thể tác động đến các đột biến ngẫu nhiên nếu chúng chưa phát tán đủ rộng, kể cả khi chúng có lợi (tỉ dụ như con hươu đầu tiên có chiếc cổ dài nhưng chưa kịp sinh con thì đã bị sét đánh chết).
Hiệu ứng Người sáng lập
Một nhóm cá thể ngẫu nhiên bị cô lập khỏi quần thể chính có thể sẽ tình cờ mang một số đặc điểm thú vị cho quần thể mới.
Trên lý thuyết, nếu một quần thể động vật lớn sống trên đất liền có 3 màu mắt là xanh lá, xanh dương và nâu, nhưng có 4 cá thể vô tình bị lũ cuốn đến một hòn đảo khác, thì sẽ không quá bất ngờ nếu cả 4 cá thể này đều mang màu mắt xanh dương. Nếu chúng có thể lập được một quần thể mới trên đảo, thì tất cả con cháu của chúng trên đảo cũng sẽ có màu mắt xanh dương. Sự khác biệt về thành phần màu mắt giữa quần thể đất liền và quần thể trên đảo không phải là kết quả của chọn lọc tự nhiên. Màu mắt xanh dương không thực sự đem lại một lợi thế nào. Đây đơn giản chỉ là yếu tố ngẫu nhiên của một số lượng nhỏ cá thể sáng lập nên quần thể mới.
============================================
Tôi đồ rằng câu trả lời này vẫn chưa đủ chi tiết, và đấy là tôi còn chưa nhắc tới các cơ chế hình thành loài – mới chỉ là các cơ chế thay đổi thành phần kiểu hình trong quần thể. Tuy nhiên, tôi hi vọng chừng này là đủ để chúng ta phân biệt giữa các khái niệm với nhau. Tiến hóa là bức tranh toàn cảnh về các quần thể thay đổi và phân ly theo thời gian. Chọn lọc tự nhiên chỉ là một cơ chế để giải thích sự thay đổi đó.
