Bạn hiểu thế nào về cây tiến hóa (Phần I)

T. Ryan Gregory

Chỉ một hình ảnh cũng đã làm cho những trang sách trong tác phẩm Nguồn gốc muôn loài của Charles Darwin – xuất bản lần đầu năm 1859 - thêm danh tiếng. Đó là sơ đồ dạng cây - giống hình cái cây phân nhánh theo thời gian dựa trên sự phân chia dòng giống và hình thành của những loài mới trên trái đất. Hình ảnh ẩn dụ của cái cây có vai trò rất quan trọng trong tư duy của Darwin về nguồn gốc sự sống.

Sơ đồ cây trong cuốn Nguồn gốc muôn loài

Thuyết sinh học tiến hóa đã có những biến đổi đáng kể trong vòng 150 năm qua, thế nhưng quan niệm về cây sự sống vẫn giữ được vị trí trung tâm của nó. Lĩnh vực nghiên cứu phát sinh loài (nhóm động vật, sự hình thành và sinh sôi) đã ra đời với mục tiêu nhằm đưa ra giả thuyết về mối quan hệ tiến hóa được phản ánh trong biểu đồ cây phân nhánh. Những cây phát sinh loài tạo ra, theo Baum et al (2005), “là sự mô tả trực tiếp nhất về quy luật tổ tiên chung – cốt lõi của thuyết tiến hóa – do đó, hiểu biết của cộng đồng nói chung về tiến hóa phải dành một chỗ đặc biệt cho cây phát sinh loài”.

Thật không may là trong quá trình nghiên cứu cây tiến hóa cùng những mối quan hệ mà nó thể hiện, đã có nhiều quan niệm sai lầm được lan truyền rộng rãi. Điều này khởi đầu cho một loạt lầm tưởng về cây tiến hóa cũng như những thông tin biểu đạt quanh nó được trình bày nhân ngày vinh danh Darwin 2008. Những thông tin đó được đưa vào trong một bài viết sắp ra mắt trên tờ Evolution: Education and Outreach.

Chúng ta hãy bắt đầu với một cây đơn giản mô tả mối quan hệ dựa trên giả thiết đáng tin cậy, giữa các nhóm động vật có xương sống. Đối với sơ đồ này, thời gian tính từ dưới lên trên. Gốc của cây thể hiện thời gian từ xa xưa còn phần ngọn (còn được gọi là “điểm cuối”) là thời điểm thống trị của các loài đương đại. Điểm hội tụ của hai nhánh (còn gọi là “đỉnh trong”) phản ánh hai loài có tổ tiên chung. Theo đó, hai nhánh của loài mèo và con người được hội tụ bởi một tổ tiên chung trong quá khứ - có thể là một loài động vật có vú đã tuyệt chủng.

Thằn lằn và chim cũng có cùng tổ tiên (có thể là một loài bò sát đã tuyệt chủng), và nhóm này lại hội tụ với nhóm động vật có vú tại một điểm ở thấp hơn. Điều đó cho thấy tất cả các loài động vật có màng ối đều chung một tổ tiên. Các loài động vật có màng ối lại có cùng nguồn gốc với ếch ở điểm thấp hơn nữa. Tại gốc của cây tiến hóa (đỉnh trong thấp nhất, hay còn gọi là rễ) là tổ tiên chung của tất cả những loài động vật có xương sống này.

Câu hỏi đặt ra là: Theo những gì bạn hiểu về câu tiến hóa trên, loài nào có quan hệ gần gũi nhất với cá: ếch nhái, thằn lằn, chim, mèo hay con người?

Theo Baum et al. (2005), câu trả lời theo trực giác mà hầu hết mọi người đưa ra là ếch nhái. Rốt cục thì có phải ếch nhái có quan hệ họ hàng gần gũi nhất với cá trong biểu đồ hình cây này hay không?

Chúng ta hãy cùng tìm hiểu biểu đồ cây dưới đây:

Theo bạn, liệu cái cây này có thể hiện những mối quan hệ khác biệt? Có phải nó ngụ ý rằng ếch nhái và con người là họ hàng gần gũi hơn so với quan hệ giữa con người và bò sát? Liệu nó có kém chính xác hơn biểu đồ đầu tiên hay không?

Trái ngược với trực giác của chúng ta, giữa hai biểu đồ này không hề có sự khác biệt về thông tin chứa đựng trong đó, có chăng chỉ là khác biệt về thứ tự các nhánh mà thôi. Ở cả hai biểu đồ, con người có nhiều đặc điểm chung nhất với mèo. Nhóm động vật có vú có tổ tiên xa hơn một chút với bò sát và chim. Tổ tiên của nhóm này lại có chung nguồn gốc với ếch nhái. Rồi tổ tiên của tất cả các loài bốn chân lại cũng là tổ tiên của loài cá nhiều xương có hình dạng gần giống cá ngày nay. Do cả ếch nhái, con người, thằn lằn, và chim đều có chung nguồn gốc (một loài động vật bốn chân cổ đại) nên chúng đều có mối liên quan tương đương nhau với cá.

Bạn hãy thử tư duy theo cách này: bạn và anh chị em ruột của bạn đều có chung nguồn gốc (bố mẹ bạn); các anh chị em trong gia đình bạn đều có mối liên quan tương đồng với anh chị em họ của bạn (những người có cùng ông bà với bạn).

Như thế, cây tiến hóa mang tính lưu động: mỗi một nút hay đỉnh có thể thay đổi vị trí tự do không biến đổi con đường mà chúng được kết nối với nhau. Do vậy, thứ tự của nút cuối là vô nghĩa. Chúng ta không thể hiểu được cây tiến hóa nếu chỉ dựa vào thông tin từ ngọn cây.

Những mối quan hệ được biểu đạt trên biểu đồ cây đều có thật trong lịch sử. Những đỉnh cuối cùng thể hiện các nhóm sinh vật tồn tại cùng thời điểm. Khi bạn nhìn thấy một biểu đồ cây tiến hóa, hãy thử nhẩm xoay chuyển vị trí một vài điểm hội tụ giữa hai nhánh. Đây là một bài thực hành đơn giản, nhưng cũng là một phương pháp hiệu quả nhằm tránh những lầm tưởng phổ biến về cây tiến hóa.

Tài liệu tham khảo:

• Baum, D.A., S. DeWitt Smith, và S.S.S. Donovan. 2005. Thử thách tư duy hình cây, tờ Science 310: 979-980.
• Gregory, T.R. 2008. Tìm hiểu cây tiến hóa, tờ Evolution: Education and Outreach.
• Meir, E., J. Perry, J.C. Herron, và J. Kingsolver. 2007. Lầm tưởng của sinh viên về cây tiến hóa, tờ American Biology Teacher 69: 71-76.