Quan niệm của Darwin về chọn lọc tự nhiên và hình thành loài SVIP

I. Quan sát các đặc điểm di truyền và biến dị

1. Quan sát các loài sinh vật trong tự nhiên

Mặc dù chưa biết về cơ chế di truyền và biến dị, nhưng qua quan sát Darwin nhận thấy:

- Những cá thể sinh vật có họ hàng càng gần gũi thì càng có nhiều đặc điểm giống nhau. → Chúng có chung tổ tiên.

- Những cá thể có cùng bố mẹ vẫn có một số đặc điểm khác biệt nhau và khác với bố mẹ. → Đó là các biến dị cá thể.

Darwin đã quan sát những loài chim trên các đảo thuộc quần đảo Galapagos ở Nam Mỹ, cách đất liền khoảng 900 km. Ông nhận thấy:

- Chúng có nhiều đặc điểm giống với các loài chim sống ở vùng đất liền gần nhất mà không giống với những loài sống ở nơi khác có cùng vĩ độ trên Trái Đất. → Chim và các loài khác trên đảo có nguồn gốc từ đất liền Nam Mỹ.

- Các loài chim trên các đảo có nhiều đặc điểm giống nhau, nhưng chúng cũng khác nhau về một vài đặc điểm nhỏ như kích thước và hình dạng mỏ. Ví dụ: Những con chim sẻ ở đảo có nhiều cây cho hạt to thì hầu hết có mỏ ngắn và dày để bóc vỏ hạt; còn những con sống ở đảo có nhiều côn trùng thì mỏ lại mảnh và dài, thích hợp với việc bắt sâu bọ. → Có khả năng chúng là các loài khác nhau.

Darwin gọi những biến dị cá thể giúp sinh vật sống sót và sinh sản tốt hơn giống như các dạng mỏ chim là các đặc điểm thích nghi. Các đặc điểm thích nghi được Darwin quan sát thấy ở nhiều loài sinh vật như các loài hoa lan, côn trùng,...

Ngoài ra Darwin còn nhận thấy các sinh vật có khả năng sinh ra một số lượng rất lớn cá thể con, vượt xa số lượng cá thể mà nguồn tài nguyên của môi trường có thể nuôi dưỡng. → Chỉ một số ít cá thể con sinh ra có thể sống sót đến giai đoạn trưởng thành và sinh sản.

2. Quan sát các giống vật nuôi và cây trồng

Darwin đã quan sát các giống vật nuôi và cây trồng được con người tạo ra từ một giống ban đầu. Trong cùng một giống, khi phát hiện thấy những biến dị cá thể ưa thích, con người đã giữ lại, nhân giống riêng và chỉ qua một số thế hệ đã có thể tạo nên giống mới. → Darwin gọi phương pháp tạo giống mới như vậy là chọn lọc nhân tạo.

Để chọn lọc nhân tạo có thể xảy ra thì cần phải có các biến dị cá thể. Con người chọn ra những loại biến dị cá thể mà mình ưa thích, cho nhân giống và loại bỏ những biến dị mà mình không mong muốn.

II. Đề xuất giả thuyết chọn lọc tự nhiên giải thích quá trình hình thành loài

Từ những quan sát trên, Darwin cho rằng:

- Quá trình tương tự như chọn lọc nhân tạo đã xảy ra trong tự nhiên dẫn đến hình thành các loài khác nhau từ một tổ tiên chung.

- Trong quần thể sinh vật luôn sẵn có một số biến dị di truyền.

- Những biến dị làm tăng khả năng sống sót và khả năng sinh sản của sinh vật thì tần số các cá thể có các biến dị đó sẽ ngày một tăng dần trong quần thể ở các thế hệ sau.

→ Darwin gọi quá trình tự nhiên làm tăng dần tần số cá thể mang đặc điểm thích nghi qua các thế hệ là chọn lọc tự nhiên.

Chọn lọc tự nhiên không chỉ làm cho sinh vật thích nghi được với môi trường sống mà còn làm xuất hiện các loài mới từ một tổ tiên chung.

Giải thích sự tiến hoá của sinh giới bằng cơ chế chọn lọc tự nhiên: 

- Ở đời con, bên cạnh những đặc điểm của bố mẹ luôn có những biến dị di truyền.

- Mỗi loại biến dị di truyền có thể giúp các cá thể thích nghi với một kiểu môi trường nhất định.

- Theo thời gian, số lượng các cá thể có biến dị thích nghi tăng dần, hình thành nên loài mới. 

 Tận cùng của mỗi nhánh trong hình tượng trưng cho một loài sinh vật. Các loài tiến hoá từ tổ tiên chung và có các biến dị di truyền giúp chúng thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau. Trong quá trình tiến hoá, nhiều loài không thích nghi được với môi trường nên đã tuyệt chủng.

III. Kiểm chứng giả thuyết

Darwin đã tiến hành rất nhiều thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết của mình: 

- Thí nghiệm 1: Tiến hành ngâm nhiều loại hạt giống khác nhau trong nước biển với thời gian dài và kiểm tra độ nảy mầm của các loại hạt sau đó. Kết quả: Hạt của nhiều loài vẫn còn khả năng nảy mầm sau. → Chứng tỏ các cây trên đảo đã được phát tán từ đất liền.

- Thí nghiệm 2: Nhỏ vào lá các cây nắp ấm những loại dung dịch khác nhau như nước đường, lipid hay protein. Kết quả: Cây nắp ấm chỉ tiêu thụ protein → Cấu trúc lá có khả năng bắt côn trùng nhằm giúp cây thích nghi với môi trường nghèo nitrogen.

1. Quan sát thu thập dữ liệu → Đề xuất giả thuyết giải thích các dữ liệu quan sát được → Tìm kiếm bằng chứng thực nghiệm kiểm chứng giả thuyết là quy trình nghiên cứu khoa học mà Darwin đã áp dụng để xây dựng học thuyết về chọn lọc tự nhiên và hình thành loài.

2. Chọn lọc tự nhiên là cơ chế hình thành nên quần thể có các đặc điểm thích nghi với môi trường, từ đó hình thành nên các loài sinh vật từ một tổ tiên chung.