✨Di truyền học và nguồn gốc các loài

Di truyền học và nguồn gốc các Loài là cuốn sách được xuất bản năm 1937 bởi Theodosius Dobzhansky, một nhà sinh học tiến hóa người Mỹ gốc Ukaraina. Nó được coi là một trong những nghiên cứu quan trọng nhất và sớm nhất của thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại. Cuốn sách đã truyền bá nghiên cứu về Di truyền học quần thể cho các nhà sinh học khác, và giá trị của cuốn sánh có ảnh hưởng quan trọng đối với cơ sở di truyền của sự tiến hóa. Trong cuốn sách của mình, Dobzhansky áp dụng những nghiên cứu lý thuyết của Sewall Wright (1889-1988) để nghiên cứu về quần thể tự nhiên, cho phép ông hướng đến giải quyết các vấn đề về quá trình tiến hóa theo một cách mới trong suốt thời gian nghiên cứu của mình. Dobzhansky đã bổ sung các lý thuyết về đột biến, chọn lọc tự nhiên, và quá trình hình thành loài qua cuốn sách của mình để giải thích tập tính của quần thể và những ảnh hưởng của nó đối với di truyền học tập tính. Cuốn sách giải thích sâu về tiến hóa như là một quá trình diễn biến theo thời gian, có vai trò đối với sự đa dạng của tất cả dạng sống trên trái đất. Ở thời điểm đó, đã có những nghiên cứu về tiến hóa nhưng phần lớn các nghiên cứu đó không được chú ý. Dobzhansky đã chứng minh ở thời điểm trước đó, sự tiến hóa của các loài về mặt nguồn gốc và bản chất vẫn được coi là một bí ẩn, nhưng hiện nay những nghiên cứu về tiến hóa sẽ có tiềm năng được nghiên cứu sâu rộng hơn nữa.

Bối cảnh lịch sử

Theo thuyết  Chọn lọc tự nhiên của Darwin, nhiều sinh vật sinh ra lượng con cháu lớn hơn số có khả năng sống sót. Một số con cái mang những biến dị giúp chúng có ưu thế cạnh tranh, và do vậy chúng có cơ hội tốt nhất để sống sót và sinh sản. Yếu tố quan trọng còn thiếu trong thuyết tiến hóa Darwin đó chính là một cơ chế nào đó cho phép sinh vật có thể truyền lại những biến dị ưu thế của chúng cho các thế hệ sau. Việc thiếu một cơ chế tiến hóa như thế khiến thuyết Darwin phải đối mặt với sự công kích từ những thuyết như thuyết Lamarc mới, mà trong đó môi trường có vai trò tác động trực tiếp lên sinh vật, làm thay đổi cấu trúc của chúng. Darwin không biết rằng Gregor Mendel, một thầy tu đã tiến hành các thí nghiệm giải thích tính di truyền của những đơn vị mà ngày nay chúng ta gọi là các gen.

Khi di truyền học Mendel được khám phá lại bởi một số nhà khoa học, thoạt đầu nó làm tăng thêm sự nhầm lẫn. Nhà thực vật học người Hà Lan, Hugo de Vries đã phát triển một thuyết gọi là thuyết đột biến mà theo đó hầu hết các biến dị xuất hiện riêng lẻ và không thể dẫn đến sự biến đổi của loài. Thay vào đó, loài mới được hình thành bởi các đột biến lớn. Họ cũng nhận thấy rằng loài có nhiều kiểu dạng, có những biến đổi theo không gian, thời gian, và rằng tập tính cùng những thay đổi về chức năng có thể dẫn đến sự biến đổi của loài trong quá trình tiến hóa.

Xuất bản ấn phẩm

Cuốn sách ban đầu là một seri trong số các bài giảng tại trường Đại học Columbia trong tháng mười và mười một năm 1936. Mùa hè năm 1936, Dobzhansky quyết định tham gia buổi hội thảo do Hiệp hội di truyền học Mỹ  tổ chức tại Woods Hole, bang Massachusetts. Khi nhà di truyền học Leslie Dunn biết được điều này, ông đã mời Dobzhansky giảng những bài giảng đó tại Đại học Columbia. Ông ta đã gửi thư mời Dobzhansky vào tháng tư, và trong vòng một tháng, ông đã đề nghị lấy những bài giảng đó của Dobzhansky làm điểm tựa để viết luận thuyết đại cương về di truyền học tiến hóa. Dobzhansky là một người nhiệt tình, và có thể trong tháng 5 ông sẽ trở lại bài viết đó với tiêu đề  "Di truyền học và nguồn gốc của Loài". Ông đã hình dung bài viết sẽ có hai phần – " phần I sẽ là dữ liệu về các nhân tố làm thay đổi quá trình tiến hóa và phần II sẽ thảo luận về sự tương tác của các nhân tố đó dẫn đến sự hình thành các thứ, nòi và loài."

Trong khi đọc bản thảo, Dunn đã thuyết phục trường đại học chỉnh sửa lại bài giảng của Jesup, một loạt bài giảng có sự tham gia một số giảng viên nổi tiếng trước đó. Người ta đã lùi ngày lại để những bài giảng của Dobzhansky trở thành loạt bài giảng đầu tiên trong seri đó. Loạt bài giảng sinh học của Đại học Columbia cũng được biên tập chỉnh lý lại và khi cuốn sách Di truyền học và nguồn gốc của loài được xuất bản vào tháng 10 năm 1937, nó đã trở thành cuốn thứ 11 trong loạt bài giảng đó.

Đột biến gen

Chương thứ hai lập luận rằng các đột biến xảy ra thường xuyên, ngẫu nhiên không định hướng. Hầu hết các đột biến chỉ gây ra tác động nhỏ đến cơ thể nhưng chúng tác động đến tất cả các đặc điểm của sinh vật với các mức độ có nhau từ có lợi đến gây chết. Đột biến cung cấp nguồn nguyên liệu sơ cấp dồi dào cho chọn lọc tự nhiên. (Ở người là cơ thể lưỡng bội, có một bộ nhiễm sắc thể từ mẹ và một bộ từ bố.) Ông thảo luận về trường hợp trước đây như ở chi  Raphanobrassica cũng gọi là Brassicoraphanus (xem trang Cải bắp lai cải củ Brassicoraphanus), một kết quả giữa lai cải củ với cải bắp. Đây là một ví dụ về sự hình thành loài theo kiểu "biến cố thảm họa", một trường hợp ngoại lệ so với quy luật chung mà ở đó, hình thành loài là một quá trình diễn ra chậm chạp.

Các cơ chế cách ly

Cơ chế cách ly là một cơ chế ngăn cản các thành viên của hai loài khác nhau có thể sinh sản con cháu với nhau một cách thành công. Dobzhansky là người đặt ra thuật ngữ này, và trong chương thứ tám ông đã thảo luận về vai trò của cơ chế cách ly trong sự hình thành loài. Quan điểm của ông là một căn cứ xác đáng cho phép ông ấy xuất bản chúng thành một bài báo nổi tiếng.. Mặc dù các tác giả trước đó đã nhận thức được tầm quan trọng của sự cách ly, tuy nhiên những lý do giải thích cho cơ chế cách ly của họ lại hoàn toàn khác với ông. George Romanes nghĩ rằng sự cách ly là một nguyên nhân của sự thay đổi, trong khi Dobzhansky nhận thấy hai hiệu quả cạnh tranh. Cách ly làm giảm tỷ lệ hình thành sự tái tổ hợp của các gen có hại, nhưng nó cũng hạn chế phạm vi của biến dị di truyền. Như vậy, giá trị thích nghi của một loài luôn giữ ở gần một đỉnh xác định trong phối cảnh thích hợp và sẽ không chuyển tới những giá trị đỉnh thích nghi mới.

Đột biến

Qua thí nghiệm của mình, Dobzhansky phát hiện ra rằng đột biến gen dẫn đến sự tiến hóa diễn ra ở một loài cụ thể.Thích nghi đóng một vai trò lớn trong biến động di truyền và người ta đều biết rằng các gen và đột biến ảnh hưởng đến biến động di truyền trong những điều kiện môi trường cụ thể. Đột biến có thể là kết quả của sự tác động từ môi trường bên ngoài, đặc biệt là nếu một sinh vật sống ở một khu vực với điều kiện sống khắc nghiệt. Một sinh vật có thể thích nghi với môi trường sống của nó giúp chúng dễ đạt được hơn nhu cầu của mình. Khi một sinh vật thích nghi thành công, nó sẽ có tỷ lệ sống sót và sinh sản cao hơn. Vì vậy, chúng sẽ có cơ hội cao hơn để truyền lại các gen đó cho thế hệ sau. Sự di truyền của các gen và alen cho thế hệ sau tiếp tục là một xu hướng trong nghiên cứu thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại mà Dobzhansky trình bày trong cuốn sách.

Dobzhansky nói rằng các đột biến hay biến dị xảy ra trong tự nhiên có thể làm thay đổi quá trình tiến hóa của loài nhờ tác động của chọn lọc tự nhiên. Các đột biến được cho là xuất hiện tương đối hiếm và thậm chí là có hại. Bởi vì toàn bộ vốn di truyền của một sinh vật được hình thành là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên, hơn nữa những đột biến có hại sẽ bị đào thải, vì thế mà trong quần thể kiểu dại các đột biến được xem là rất hiếm khi xảy ra. Kết quả là, tiến hóa được cho là một quá trình diễn ra tương đối chậm chạp. Một trong những đóng góp lớn của Dobzhansky trong cuốn sách này đó là ông đã chỉ ra quan điểm tiến hóa tiệm tiến là không chính xác. Trong khi phân tích cấu trúc nhiễm sắc thể ở các quần thể ruồi giấm pseudoobscura kiểu dại, Dobzhansky đã phát hiện một số lượng đáng kinh ngạc các biến dị chưa được biết đến. Những biến dị này không thể quan sát được ở bên ngoài cá thể sinh vật. Dobzhansky đề xuất rằng sự bảo tồn những biến dị kiểu này sẽ cho phép quần thể tiến hóa một cách nhanh chóng khi điều kiện môi trường sống thay đổi. Cuốn sách này là một bước ngoặt của thuyết tiến hóa tổng hợp, vì nó thể hiện sự hợp nhất của di truyền học Mendel với học thuyết Darwin.

Trong cuốn sách Di truyền học và nguồn gốc các loài, thể đa bội được coi là một loại đột biến. Tế bào đa bội có số lượng nhiễm sắc thể nhiều gấp hai lần số lượng nhiễm sắc thể đơn bội. Những hiệu quả của thể đa bội giữa hai loài khác nhau do lai tạo, thậm chí còn lớn hơn so với tiến hóa. It was not long before the synthesis was broadened to include paleontology, systematics and botany in a series of notable books: Systematics and the Origin of Species (1942) by Ernst Mayr; Tempo and Mode in Evolution (1944) by George Gaylord Simpson; and Variation and Evolution in Plants (1950) by G. Ledyard Stebbins. The emerging synthesis was called the evolutionary synthesis by Julian Huxley in his book, Evolution: The Modern Synthesis. In 1947, a diverse collection of biologists met at a symposium in Princeton and declared their acceptance of this synthesis. However, it was not yet complete. Developmental biologists did not accept that the theory explained their observations, and it was not until the 1970s and 1980s that molecular biology bridged the gap. Also, for decades there was disagreement over whether the unit of selection was the gene or the individual as a whole.

In 1974 all the living founders of the modern synthesis (with the exception of Simpson and Bernhard Rensch) met with historians of biology in a conference to evaluate their work. All acknowledged Genetics and the Origin of Species as the direct instigator of all the work that followed. Ernst Mayr, in The Growth of Biological Thought, said that it was "clearly the most decisive event in the history of evolutionary biology since the publication of the Origin of Species in 1859._ Sixty years after its publication, the National Academy of Sciences commissioned a book entitled _Genetics and the Origin of Species: From Darwin to Molecular Biology 60 Years After Dobzhansky''.

It was also included in the 1990 edition of Great Books of the Western World, placing it with Charles Darwin's two great works The Origin of Species and The Descent of Man. A third edition was published in 1951.