Theo thuyết cân bằng ngắt quãng, phần lớn các loài trong hồ sơ hoá thạch gần như không đổi hình dạng suốt hàng triệu năm, rồi thay đổi tương đối nhanh, tính theo thang địa chất, vào lúc một loài mới tách ra. Thuyết này không phủ nhận chọn lọc tự nhiên, nó bàn về nhịp độ và nơi chốn của thay đổi.
Chào bạn, đây là Nhà Học Thuật. Năm một nghìn chín trăm bảy mươi hai, hai nhà cổ sinh vật học trẻ người Mỹ khởi động một cuộc tranh luận kéo dài hàng chục năm. Tập này mình kể họ thấy gì trong đá, họ bị phản bác thế nào, và ngày nay chuyện ngã ngũ tới đâu.
Hoá thạch không giống điều Darwin chờ đợi
Darwin hình dung tiến hoá như một quá trình tích luỹ những thay đổi nhỏ, chậm và đều. Nếu đúng vậy, lớp đá càng dày, ta càng phải thấy những chuỗi dạng chuyển tiếp mịn màng từ loài này sang loài kia.
Thực tế hồ sơ hoá thạch thường cho thấy điều khác: một loài xuất hiện, giữ gần như nguyên hình dạng qua nhiều tầng đá, rồi biến mất, và một loài gần gũi xuất hiện ở tầng trên mà không có chuỗi chuyển tiếp rõ ràng.
Darwin biết điều này và giải thích bằng sự thiếu hụt của hồ sơ địa chất: hoá thạch hình thành rất hiếm, đá bị bào mòn, nhiều trang trong cuốn sách của Trái Đất đã mất.
Trong cả trăm năm sau, các nhà cổ sinh vật học hầu như chấp nhận lời giải thích ấy. Sự đứng yên của loài được xem là khoảng trống trong dữ liệu, không phải là dữ liệu.
Eldredge và Gould: đứng yên cũng là dữ liệu
Niles Eldredge và Stephen Jay Gould đảo ngược cách nhìn. Họ cho rằng sự đứng yên lâu dài là một hiện tượng thật, cần được giải thích, chứ không phải lỗ hổng cần xin lỗi.
Để giải thích sự xuất hiện đột ngột của loài mới, họ dựa vào lý thuyết hình thành loài của nhà sinh học Ernst Mayr. Theo đó, loài mới thường hình thành ở những quần thể nhỏ, bị cách ly ở rìa vùng phân bố. Quần thể nhỏ thay đổi nhanh, và vì ở rìa, nó ít để lại hoá thạch.
Khi loài mới đã ổn định và lan rộng, nó mới xuất hiện trong hồ sơ hoá thạch ở vùng trung tâm, trông như thể từ đâu rơi xuống. Rồi nó lại đứng yên một thời gian dài.
Cần nói rõ chữ nhanh ở đây theo nghĩa địa chất: có thể là hàng chục nghìn năm, ngắn so với hàng triệu năm đứng yên, nhưng vẫn là hàng nghìn thế hệ. Không ai nói về một bước nhảy trong một thế hệ.
Cuộc tranh cãi nóng
Thuyết mới gây phản ứng mạnh. Nhiều nhà di truyền học quần thể cho rằng không có gì mới: tốc độ tiến hoá thay đổi theo hoàn cảnh là điều đã được biết, và cân bằng ngắt quãng chỉ là một trường hợp của học thuyết chuẩn.
Những tranh cãi được đẩy lên khi Gould, trong vài bài viết, gợi ý rằng thuyết này có thể đòi một sự thay đổi lớn trong học thuyết tiến hoá, như chọn lọc giữa các loài. Các nhà phê bình như Richard Dawkins cho rằng ông đang thổi phồng sự khác biệt.
Trong giới nghiên cứu còn lưu truyền câu đùa đối đáp giữa hai phe, một bên gọi thuyết mới là tiến hoá giật cục, bên kia đáp lại bằng tiến hoá bò chậm. Giai thoại ấy nói lên không khí tranh luận nhiều hơn nội dung.
Một hệ quả không mong muốn: những người phản đối thuyết tiến hoá đã trích dẫn cân bằng ngắt quãng như bằng chứng rằng các nhà khoa học thừa nhận không có dạng chuyển tiếp. Gould đã phải nhiều lần lên tiếng phản đối cách dùng sai này.
Dữ liệu nói gì sau năm mươi năm?
Các nghiên cứu chi tiết trên những nhóm có hồ sơ hoá thạch dày, như động vật hình rêu ở biển hay một số loài thân mềm, đã tìm thấy cả hai kiểu: có dòng thay đổi dần, có dòng đứng yên rồi đổi nhanh. Một số nghiên cứu nổi tiếng trên động vật hình rêu cho kết quả rất giống mô hình ngắt quãng.
Sự đứng yên giờ được thừa nhận rộng rãi là một hiện tượng phổ biến. Câu hỏi chuyển sang: cái gì giữ cho loài đứng yên. Có giả thuyết về chọn lọc ổn định, khi môi trường dao động quanh một mức trung bình. Có giả thuyết về việc loài trải rộng trên nhiều môi trường nên các thay đổi cục bộ triệt tiêu nhau.
Cũng có nghiên cứu cho thấy tiến hoá trong ngắn hạn, đo trên quần thể sống, có thể rất nhanh, nhưng phần lớn dao động qua lại chứ không tích luỹ theo một hướng.
Như nhiều tranh luận lớn trong khoa học, kết quả không phải một bên thắng hẳn, mà là một bức tranh phong phú hơn cả hai bên ban đầu.
Bài học về nhịp độ thay đổi
Cân bằng ngắt quãng để lại một bài học vượt ra ngoài cổ sinh vật học: trung bình đều đặn có thể che giấu một thực tế gồm những giai đoạn yên lặng dài xen những bùng nổ ngắn.
Ý tưởng này về sau được mượn sang nhiều lĩnh vực khác, từ lịch sử công nghệ tới chính sách công, đôi khi rất sáng tạo, đôi khi hơi gượng ép. Khi mượn một khái niệm từ sinh học, cần nhớ nó được đặt ra với những điều kiện cụ thể.
Cuộc tranh luận cũng nhắc rằng dữ liệu không tự nói. Cùng một hồ sơ hoá thạch, trong một trăm năm được đọc là thiếu sót, rồi được đọc là hiện tượng. Thay đổi cách nhìn đôi khi là phát hiện lớn nhất.
Lần tới cầm một vỏ ốc hoá thạch, bạn có thể thử nghĩ: hình dáng này đã đứng yên bao lâu trước khi có một thứ khác thay thế nó.
Câu hỏi thường gặp
Cân bằng ngắt quãng có mâu thuẫn với Darwin không?
Không về cơ bản. Nó vẫn dựa trên chọn lọc tự nhiên và hình thành loài theo cơ chế quen thuộc. Khác biệt nằm ở nhịp độ và ở chỗ thay đổi tập trung vào lúc hình thành loài.
Vì sao loài mới hình thành ở quần thể nhỏ lại ít để lại hoá thạch?
Vì hoá thạch vốn đã hiếm, và một quần thể nhỏ sống trong thời gian ngắn ở một vùng hẹp có rất ít cơ hội để lại dấu vết. Khi loài đã đông và lan rộng, khả năng có hoá thạch tăng lên nhiều.
Có dạng chuyển tiếp trong hồ sơ hoá thạch không?
Có rất nhiều, như chuỗi chuyển tiếp từ cá lên cạn, từ khủng long sang chim, hay từ động vật trên cạn xuống biển ở cá voi. Cân bằng ngắt quãng nói về cấp độ giữa các loài gần nhau, không phủ nhận các chuỗi chuyển tiếp lớn.
Stephen Jay Gould là ai?
Ông là nhà cổ sinh vật học và nhà sử học khoa học người Mỹ, viết rất nhiều bài phổ biến khoa học được yêu thích. Ông qua đời năm hai nghìn không trăm linh hai.
Chọn lọc ổn định là gì?
Đó là kiểu chọn lọc ưu ái những cá thể có đặc điểm ở mức trung bình và loại bỏ những cá thể quá khác thường. Nó giữ cho đặc điểm của quần thể ổn định qua thời gian.
