Tổng hợp tiến hoá hiện đại là lý thuyết ghép chọn lọc tự nhiên của Darwin với di truyền học, được xây trong khoảng thập niên ba mươi và bốn mươi của thế kỷ trước. Cuộc tranh luận hiện nay là có nên mở rộng khung ấy để đặt phát triển cá thể, tính mềm dẻo, di truyền ngoài gen và việc sinh vật cải tạo môi trường vào vị trí trung tâm hay không.
Chào bạn, đây là Nhà Học Thuật. Ít ai biết rằng đầu thế kỷ hai mươi, thuyết chọn lọc tự nhiên từng bị nhiều nhà sinh học coi là lỗi thời. Tập này mình kể nó được cứu như thế nào, và vì sao hơn tám mươi năm sau, khung lý thuyết ấy lại bị hỏi có cần sửa không.
Thời kỳ lu mờ của Darwin
Cuối thế kỷ mười chín và đầu thế kỷ hai mươi, ý tưởng tiến hoá được chấp nhận rộng rãi, nhưng chọn lọc tự nhiên thì không. Darwin không biết di truyền hoạt động thế nào, và cách ông hình dung, tính trạng bố mẹ hoà trộn ở con, sẽ làm loãng mọi biến dị mới.
Khi công trình của Mendel được tái phát hiện đầu thế kỷ hai mươi, những người theo Mendel thấy di truyền theo từng đơn vị rời rạc, và nhiều người cho rằng tiến hoá diễn ra bằng những đột biến lớn, không cần chọn lọc từ từ.
Phía đối lập, những nhà thống kê sinh học đo các tính trạng biến thiên liên tục như chiều cao, và tin vào chọn lọc dần dần. Hai phe cãi nhau gay gắt, mỗi phe giữ một mảnh sự thật.
Giai đoạn này về sau được gọi là thời kỳ lu mờ của thuyết Darwin.
Ba nhà toán học sinh học và một cuộc hoà giải
Lời giải đến từ toán học. Ronald Fisher ở Anh chỉ ra rằng nhiều gen rời rạc cùng tác động sẽ tạo ra tính trạng biến thiên liên tục. Cuốn sách năm một nghìn chín trăm ba mươi của ông đặt nền cho lý thuyết di truyền của chọn lọc tự nhiên.
Nhà sinh học người Anh Haldane tính tốc độ chọn lọc thay đổi tần số gen, còn Sewall Wright ở Mỹ nhấn mạnh vai trò của trôi dạt và cấu trúc quần thể chia nhỏ. Ba người, với cá tính và quan điểm khác nhau, cùng dựng nên ngành di truyền học quần thể.
Họ cho thấy những thay đổi nhỏ, nhân với hàng nghìn thế hệ, đủ tạo ra tiến hoá lớn, và di truyền Mendel không làm loãng biến dị mà giữ nó lại. Darwin và Mendel hoá ra không mâu thuẫn, mà cần nhau.
Phần còn lại là đưa toán học ấy vào sinh học thực địa.
Từ toán học tới tổng hợp
Theodosius Dobzhansky, nhà di truyền học gốc Nga làm việc ở Mỹ, xuất bản năm một nghìn chín trăm ba mươi bảy cuốn sách nối di truyền học quần thể với nghiên cứu quần thể ruồi giấm ngoài tự nhiên. Ernst Mayr đưa vào lý thuyết loài và hình thành loài. George Gaylord Simpson cho thấy hồ sơ hoá thạch khớp với cơ chế ấy.
Năm một nghìn chín trăm bốn mươi hai, Julian Huxley xuất bản cuốn sách có tên đã đặt luôn tên cho cả trào lưu: Tiến hoá, sự tổng hợp hiện đại.
Lõi của tổng hợp có thể tóm như sau: biến dị di truyền xuất hiện ngẫu nhiên qua đột biến và tái tổ hợp, chọn lọc tự nhiên và trôi dạt thay đổi tần số gen trong quần thể, và tiến hoá lớn là kết quả tích luỹ của những thay đổi nhỏ ấy.
Dobzhansky có một câu về sau trở thành khẩu hiệu của sinh học: không có gì trong sinh học có nghĩa nếu không đặt trong ánh sáng của tiến hoá.
Đề xuất một tổng hợp mở rộng
Từ đầu thế kỷ này, một nhóm nhà sinh học, trong đó nổi bật là Kevin Laland, Gerd Müller, Eva Jablonka, đề xuất cần một tổng hợp tiến hoá mở rộng. Họ cho rằng khung cũ quá tập trung vào gen.
Họ nêu bốn điểm. Thiên hướng phát triển: cách cơ thể phát triển làm một số biến dị dễ xuất hiện hơn số khác, nên không phải mọi hướng đều mở như nhau. Tính mềm dẻo: sinh vật thay đổi theo môi trường trong đời mình, và sự thay đổi ấy có thể đi trước, dẫn đường cho thay đổi di truyền.
Di truyền ngoài gen: một số đặc điểm truyền qua thế hệ bằng các dấu ấn biểu sinh, qua văn hoá, qua vi sinh vật cộng sinh. Kiến tạo ổ sinh thái: sinh vật cải tạo môi trường của chính mình, như hải ly đắp đập hay con người chăn nuôi gia súc lấy sữa, rồi môi trường đã cải tạo ấy quay lại chọn lọc chúng.
Năm hai nghìn không trăm mười bốn, tạp chí Nature đăng một cuộc đối đáp mang tiêu đề lý thuyết tiến hoá có cần nghĩ lại không, hai nhóm tác giả, một bên nói có, một bên nói chưa cần.
Phía phản đối nói gì, và tranh luận ở đâu hôm nay?
Những người phản đối, nhiều người là nhà di truyền học quần thể, cho rằng mọi hiện tượng kia đều đã được nghiên cứu trong khung hiện có. Thiên hướng phát triển hay kiến tạo ổ sinh thái là những điều thú vị, nhưng chúng không đòi một học thuyết mới.
Họ cũng lo rằng các tuyên bố về di truyền biểu sinh qua nhiều thế hệ bị thổi phồng. Ở động vật có vú, phần lớn dấu ấn biểu sinh bị xoá khi hình thành phôi, và bằng chứng về di truyền bền vững qua nhiều đời còn hạn chế.
Một phần tranh luận là về khoa học, một phần là về cách kể chuyện: nên đặt gen ở trung tâm hay đặt sinh vật ở trung tâm. Hai bên đều đồng ý rằng các hiện tượng đó đáng nghiên cứu, chỉ khác ở chỗ chúng thay đổi lý thuyết sâu đến đâu.
Một lý thuyết khoa học mạnh không phải là lý thuyết không ai dám hỏi lại, mà là lý thuyết chịu được câu hỏi. Tiến hoá đang được hỏi lại, và đó là dấu hiệu nó còn sống.
Câu hỏi thường gặp
Tổng hợp hiện đại có còn được dạy không?
Có. Nó vẫn là khung chính trong giáo trình sinh học tiến hoá, được bổ sung thêm những hiểu biết mới về bộ gen, phát triển và tiến hoá phân tử.
Biểu sinh là gì?
Biểu sinh là những thay đổi trong cách gen được bật hay tắt mà không đổi trình tự ADN. Chúng có thể chịu ảnh hưởng của môi trường, và câu hỏi chúng truyền qua bao nhiêu thế hệ đang được nghiên cứu.
Kiến tạo ổ sinh thái có ví dụ nào ở người?
Ví dụ hay được nêu là chăn nuôi bò sữa. Khi con người bắt đầu uống sữa, những người giữ được khả năng tiêu hoá đường sữa khi trưởng thành có lợi thế, và biến thể gen ấy trở nên phổ biến ở một số cộng đồng.
Tổng hợp mở rộng có phải là chống lại Darwin không?
Không. Những người đề xuất vẫn chấp nhận chọn lọc tự nhiên là cơ chế trung tâm. Họ chỉ cho rằng cần thêm những quá trình khác vào vị trí giải thích quan trọng hơn.
Vì sao Mendel bị lãng quên lâu như vậy?
Công trình của ông công bố trên một tạp chí ít người đọc, dùng phương pháp thống kê lạ với giới sinh học thời ấy. Khoảng ba mươi lăm năm sau, nhiều nhà khoa học mới tái phát hiện nó gần như cùng lúc.
