Nhóm cận ngành (Paraphyletic group)

Nhóm cận ngành (Paraphyletic group) trong phân loại học là một nhóm sinh vật bao gồm một tổ tiên chung và một số, nhưng không phải tất cả, hậu duệ của tổ tiên đó. Nói cách khác, nhóm cận ngành bao gồm phần lớn của một nhánh tiến hóa, nhưng loại trừ một hoặc nhiều nhóm nhỏ (thường là nhóm chuyên biệt hóa cao) đã tiến hóa từ tổ tiên chung đó. Điều này đối lập với nhóm đơn ngành (monophyletic group), bao gồm tất cả hậu duệ của một tổ tiên chung, và nhóm đa ngành (polyphyletic group), bao gồm các loài không có chung một tổ tiên gần nhất.

Ví dụ:

Một ví dụ kinh điển về nhóm cận ngành là nhóm bò sát truyền thống (Reptilia). Nhóm này bao gồm các loài như rắn, thằn lằn, cá sấu, và rùa. Tuy nhiên, nếu xét theo quan điểm tiến hóa, chim cũng là hậu duệ của tổ tiên chung của bò sát. Do đó, nhóm “bò sát” truyền thống là cận ngành vì nó loại trừ chim, mặc dù chim có chung một tổ tiên với các loài bò sát khác. Để tạo thành một nhóm đơn ngành, cần phải bao gồm cả chim trong nhóm bò sát, hoặc tạo ra một nhóm mới bao gồm cả bò sát truyền thống và chim (như nhóm Sauropsida). Việc loại trừ chim khỏi nhóm bò sát truyền thống dựa trên những đặc điểm hình thái chung của các loài bò sát còn lại, nhưng lại bỏ qua mối quan hệ tiến hóa gần gũi giữa chim và cá sấu. Điều này cho thấy sự hạn chế của phân loại học truyền thống khi chưa kết hợp được đầy đủ các bằng chứng từ di truyền học và tiến hóa phân tử.

Minh họa

Ta có thể minh họa các nhóm phân loại bằng một sơ đồ đơn giản:


      A
     / \
    B   C
   / \
  D   E  F
 / \
G   H

Nhóm đơn ngành: B, D, G, H (tất cả hậu duệ của B); A, B, C, D, E, F, G, H (tất cả hậu duệ của A)
Nhóm cận ngành: A, B, D, E (loại trừ C và F, hậu duệ của A); B, D, G (loại trừ H, hậu duệ của B)
Nhóm đa ngành: D, F (không có chung tổ tiên gần nhất ngoài A); E, C (không có chung tổ tiên gần nhất ngoài A)

Ý nghĩa trong phân loại học

Việc nhận biết các nhóm cận ngành rất quan trọng trong phân loại học hiện đại, bởi vì nó phản ánh quá trình tiến hóa thực tế. Các nhóm cận ngành cho thấy sự phân nhánh của các dòng tiến hóa và sự phát triển của các đặc điểm mới. Tuy nhiên, việc sử dụng các nhóm cận ngành trong phân loại có thể gây khó khăn trong việc xây dựng cây phát sinh loài và hiểu rõ mối quan hệ tiến hóa giữa các sinh vật.

Các nhà phân loại học ngày nay hướng đến việc xây dựng các hệ thống phân loại phản ánh chính xác mối quan hệ tiến hóa, tức là chỉ công nhận các nhóm đơn ngành. Tuy nhiên, một số nhóm cận ngành vẫn được sử dụng rộng rãi vì tính tiện lợi hoặc truyền thống. Việc duy trì một số tên gọi truyền thống, mặc dù chúng đại diện cho nhóm cận ngành, đôi khi cần thiết để tránh sự nhầm lẫn và duy trì tính liên tục trong các tài liệu khoa học.

Tóm tắt

Nhóm cận ngành: Bao gồm tổ tiên chung và một số, nhưng không phải tất cả, hậu duệ.
Đối lập với: Nhóm đơn ngành (bao gồm tất cả hậu duệ) và nhóm đa ngành (không có chung tổ tiên gần nhất).
Phản ánh: Quá trình tiến hóa và sự phân tách chưa hoàn chỉnh trong phân loại.
Mục tiêu: Các hệ thống phân loại hiện đại hướng đến việc sử dụng các nhóm đơn ngành để phản ánh chính xác mối quan hệ tiến hóa.

Phân biệt Nhóm cận ngành với các nhóm khác

Sự khác biệt giữa nhóm cận ngành, đơn ngành và đa ngành nằm ở mối quan hệ tiến hóa giữa các thành viên trong nhóm. Một cách dễ hiểu để phân biệt chúng là thông qua việc xác định tổ tiên chung gần nhất và tất cả hậu duệ của tổ tiên đó.

Đơn ngành (Monophyletic): Như đã đề cập, một nhóm đơn ngành bao gồm tất cả hậu duệ của một tổ tiên chung. Đây là nhóm phản ánh chính xác mối quan hệ tiến hóa và được coi là “tự nhiên” trong phân loại học hiện đại.
Đa ngành (Polyphyletic): Một nhóm đa ngành bao gồm các loài từ các nhánh tiến hóa khác nhau, không có chung một tổ tiên gần nhất. Các loài trong nhóm đa ngành có thể có các đặc điểm tương tự nhau do tiến hóa hội tụ (convergent evolution), chứ không phải do di truyền từ một tổ tiên chung. Ví dụ, nhóm “động vật máu nóng” bao gồm cả chim và động vật có vú, nhưng hai nhóm này không có chung một tổ tiên gần nhất là động vật máu nóng.
Cận ngành (Paraphyletic): Nhóm cận ngành nằm giữa đơn ngành và đa ngành. Nó bao gồm một tổ tiên chung và một số, nhưng không phải tất cả, hậu duệ của nó. Sự loại trừ một số hậu duệ nhất định thường dựa trên sự thiếu vắng các đặc điểm có ở các thành viên khác của nhóm, mặc dù các đặc điểm này có thể đã tiến hóa sau khi nhánh bị loại trừ tách ra.

Nhận diện nhóm cận ngành

Việc xác định một nhóm là cận ngành đòi hỏi kiến thức về mối quan hệ tiến hóa giữa các loài. Phân tích phát sinh chủng loại (phylogenetic analysis), sử dụng dữ liệu hình thái, phân tử và các bằng chứng khác, là công cụ quan trọng để xây dựng cây phát sinh chủng loại và xác định các nhóm đơn ngành, cận ngành và đa ngành.

Ví dụ thêm về nhóm cận ngành

Ngoài ví dụ về bò sát, một số ví dụ khác về nhóm cận ngành bao gồm:

Cá: Nhóm “cá” truyền thống loại trừ các loài động vật bốn chân (Tetrapoda), mặc dù động vật bốn chân tiến hóa từ một tổ tiên là cá.
Động vật không xương sống (Invertebrata): Đây là một nhóm cận ngành rất lớn, bao gồm tất cả động vật trừ động vật có xương sống (Vertebrata). Động vật có xương sống tiến hóa từ một tổ tiên không xương sống, do đó nhóm “không xương sống” loại trừ một nhánh hậu duệ của tổ tiên chung.

Vai trò của nhóm cận ngành trong nghiên cứu tiến hóa

Mặc dù các nhà phân loại học hiện đại ưu tiên sử dụng các nhóm đơn ngành, các nhóm cận ngành vẫn có thể cung cấp thông tin hữu ích về quá trình tiến hóa. Việc nghiên cứu các nhóm cận ngành có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của các đặc điểm mới và sự phân tách của các nhánh tiến hóa. Chúng cũng cho thấy sự thay đổi trong tư duy phân loại học theo thời gian và sự tiến bộ của chúng ta trong việc hiểu về lịch sử sự sống.

Tóm tắt về Nhóm cận ngành

Nhóm cận ngành là một khái niệm quan trọng trong phân loại học tiến hóa, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa các sinh vật. Điểm mấu chốt cần nhớ là nhóm cận ngành bao gồm một tổ tiên chung và một số, nhưng không phải tất cả, hậu duệ của tổ tiên đó. Điều này khác biệt với nhóm đơn ngành, bao gồm tất cả hậu duệ của một tổ tiên chung, và nhóm đa ngành, bao gồm các loài không có chung một tổ tiên gần nhất.

Ví dụ kinh điển về nhóm cận ngành là nhóm “bò sát” truyền thống, loại trừ chim mặc dù chim có chung tổ tiên với các loài bò sát khác. Nhóm “cá” cũng là một ví dụ khác, khi loại trừ các loài động vật bốn chân đã tiến hóa từ tổ tiên là cá. Nhận diện nhóm cận ngành đòi hỏi phân tích phát sinh chủng loài kỹ lưỡng.

Mặc dù mục tiêu của phân loại học hiện đại là xây dựng các hệ thống dựa trên các nhóm đơn ngành, việc hiểu về nhóm cận ngành vẫn rất quan trọng. Chúng cung cấp thông tin về quá trình tiến hóa và sự phân tách của các nhánh tiến hóa, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự đa dạng sinh học trên Trái Đất. Việc phân biệt rõ ràng giữa nhóm cận ngành, đơn ngành và đa ngành là nền tảng cho việc nghiên cứu và hiểu biết về lịch sử tiến hóa của sự sống.

Tài liệu tham khảo:

Hickman, C. P., Roberts, L. S., Keen, S. L., Larson, A., I’Anson, H., & Eisenhour, D. J. (2017). Integrated principles of zoology. McGraw-Hill Education.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Jackson, R. B. (2014). Campbell biology. Pearson Education.

Câu hỏi và Giải đáp

Tại sao việc sử dụng các nhóm cận ngành có thể gây nhầm lẫn trong việc hiểu về mối quan hệ tiến hóa?

Trả lời: Việc sử dụng nhóm cận ngành có thể gây nhầm lẫn vì nó tạo ra ấn tượng rằng các thành viên trong nhóm có quan hệ gần gũi hơn so với thực tế. Ví dụ, nhóm “bò sát” truyền thống khiến người ta nghĩ rằng rắn gần gũi với thằn lằn hơn là với chim, trong khi thực tế chim có chung tổ tiên gần với cá sấu hơn là rắn với thằn lằn. Điều này làm sai lệch sự hiểu biết về quá trình tiến hóa và sự phân chia của các nhánh tiến hóa.

Làm thế nào để phân biệt giữa nhóm cận ngành và nhóm đa ngành?

Trả lời: Cả nhóm cận ngành và nhóm đa ngành đều không phải là nhóm đơn ngành. Tuy nhiên, sự khác biệt nằm ở tổ tiên chung. Nhóm cận ngành bao gồm một tổ tiên chung và một số hậu duệ của nó, trong khi nhóm đa ngành bao gồm các loài từ nhiều nhánh tiến hóa khác nhau, không có chung một tổ tiên gần nhất.

Ngoài phân tích phát sinh chủng loài, còn phương pháp nào khác để nhận diện nhóm cận ngành?

Trả lời: Mặc dù phân tích phát sinh chủng loài là phương pháp chính xác nhất, việc xem xét các đặc điểm giải phẫu, sinh lý, và phát triển cũng có thể cung cấp gợi ý về việc một nhóm có phải là cận ngành hay không. Nếu một nhóm sinh vật có chung một số đặc điểm “cổ xưa” nhưng thiếu một số đặc điểm “mới” được tìm thấy ở một nhóm hậu duệ, thì nhóm đó có thể là cận ngành.

Vai trò của nhóm cận ngành trong việc nghiên cứu các dạng trung gian tiến hóa là gì?

Trả lời: Nhóm cận ngành có thể giúp chúng ta hiểu về các dạng trung gian trong quá trình tiến hóa. Bằng cách nghiên cứu các thành viên của nhóm cận ngành, chúng ta có thể tái tạo lại các bước tiến hóa dẫn đến sự xuất hiện của các đặc điểm mới ở các nhóm hậu duệ.

Liệu việc sử dụng các nhóm cận ngành có hoàn toàn sai trong phân loại học hiện đại?

Trả lời: Không hoàn toàn sai. Mặc dù các nhóm đơn ngành được ưu tiên trong phân loại học hiện đại, việc sử dụng các nhóm cận ngành vẫn có thể chấp nhận được trong một số trường hợp, đặc biệt là khi đề cập đến các nhóm đã được sử dụng rộng rãi và quen thuộc. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải hiểu rõ rằng đó là nhóm cận ngành và giải thích rõ ràng giới hạn của nó trong việc phản ánh mối quan hệ tiến hóa thực sự.

Một số điều thú vị về Nhóm cận ngành

Tên gọi gây hiểu nhầm: Cái tên “cận ngành” (paraphyletic) đôi khi gây khó hiểu. Tiền tố “para” (παρά trong tiếng Hy Lạp) có nghĩa là “bên cạnh,” “gần,” hoặc “tương tự,” khiến một số người lầm tưởng rằng nhóm cận ngành gần giống với nhóm đơn ngành. Tuy nhiên, sự khác biệt giữa chúng rất quan trọng trong phân loại học tiến hóa.
“Rác của phân loại học”: Một số nhà sinh vật học ví các nhóm cận ngành như “rác thải” của quá trình phân loại, bởi vì chúng đại diện cho những gì còn lại sau khi các nhóm đơn ngành đã được xác định. Tuy nhiên, “rác thải” này vẫn chứa đựng thông tin quý giá về quá trình tiến hóa.
Tranh cãi về việc sử dụng: Việc sử dụng các nhóm cận ngành trong phân loại học vẫn còn gây tranh cãi. Một số nhà khoa học cho rằng nên loại bỏ hoàn toàn các nhóm cận ngành để tránh gây nhầm lẫn, trong khi những người khác cho rằng chúng vẫn có giá trị trong một số trường hợp, đặc biệt là khi đề cập đến các nhóm quen thuộc và được sử dụng rộng rãi.
Liên tục thay đổi: Với sự phát triển của các kỹ thuật phân tích phát sinh chủng loài, mối quan hệ tiến hóa giữa các loài được hiểu rõ hơn, dẫn đến việc phân loại các nhóm sinh vật liên tục thay đổi. Một nhóm được coi là đơn ngành ngày nay có thể trở thành cận ngành hoặc ngược lại trong tương lai, khi có thêm bằng chứng mới.
Không chỉ trong sinh học: Khái niệm về nhóm cận ngành không chỉ giới hạn trong sinh học. Nó cũng có thể được áp dụng trong các lĩnh vực khác, chẳng hạn như ngôn ngữ học, để phân loại các nhóm ngôn ngữ có chung nguồn gốc nhưng không bao gồm tất cả các ngôn ngữ hậu duệ.