Thuyết/Học thuyết về các Đặc tính Mắc phải (Theory of Acquired Characteristics)

Các nguyên lý chính của thuyết:

• Sử dụng và không sử dụng: Cơ quan hoặc bộ phận cơ thể được sử dụng thường xuyên sẽ phát triển và mạnh mẽ hơn, trong khi những cơ quan không được sử dụng sẽ teo đi và cuối cùng có thể biến mất. Ví dụ cổ điển được Lamarck đưa ra là cổ hươu cao cổ. Ông cho rằng hươu cao cổ ban đầu có cổ ngắn, nhưng do chúng liên tục vươn cổ để ăn lá trên cao, cổ của chúng dần dài ra qua nhiều thế hệ.
• Di truyền các đặc điểm mắc phải: Những thay đổi trong cơ thể sinh vật do sử dụng và không sử dụng sẽ được di truyền cho thế hệ sau. Trong ví dụ về hươu cao cổ, những con hươu cao cổ có cổ dài hơn do vươn cổ sẽ truyền lại đặc điểm cổ dài này cho con cái của chúng.
• Hướng tới sự hoàn hảo: Lamarck tin rằng sinh vật có xu hướng tiến hóa theo hướng phức tạp và hoàn hảo hơn theo thời gian. Quá trình này được thúc đẩy bởi một “lực lượng nội tại” (inner force) hoặc “nhu cầu” (need) của sinh vật để thích nghi với môi trường sống.

Ví dụ khác:

• Một thợ rèn, do công việc đòi hỏi sử dụng cơ bắp tay thường xuyên, sẽ phát triển cơ bắp tay to khỏe. Theo Lamarck, con của người thợ rèn này cũng sẽ được thừa hưởng cơ bắp tay to khỏe, mặc dù chúng chưa từng làm công việc rèn.
• Chim nước phát triển màng giữa các ngón chân do thường xuyên bơi lội, và đặc điểm này được truyền lại cho con cái của chúng.
• Một người tập thể hình thường xuyên sẽ có cơ bắp phát triển. Theo thuyết Lamarck, con cái của người này cũng sẽ có cơ bắp to khỏe hơn bình thường.

Sự bác bỏ của thuyết Lamarck

Thuyết Lamarck đã bị bác bỏ bởi khoa học hiện đại, đặc biệt là sau sự ra đời của thuyết tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên của Charles Darwin và sự phát triển của di truyền học. Lý do chính cho sự bác bỏ này là thuyết Lamarck không có cơ sở di truyền học vững chắc. Ngày nay, chúng ta biết rằng thông tin di truyền được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác thông qua DNA, và những thay đổi trong đặc điểm của sinh vật trong suốt cuộc đời (như cơ bắp phát triển do tập luyện) không làm thay đổi trình tự DNA và do đó không được di truyền. Các thí nghiệm của August Weismann cắt đuôi chuột qua nhiều thế hệ đã chứng minh rằng những thay đổi vật lý không di truyền. Weismann đã cắt đuôi của hàng trăm con chuột qua nhiều thế hệ, nhưng không có con chuột nào sinh ra mà không có đuôi hoặc có đuôi ngắn hơn.

Ảnh hưởng và di sản

Mặc dù bị bác bỏ, thuyết Lamarck vẫn có ý nghĩa lịch sử quan trọng. Nó là một trong những nỗ lực đầu tiên để giải thích sự tiến hóa của sinh vật theo một cách có hệ thống. Nó cũng đã đặt nền móng cho những nghiên cứu sau này về tiến hóa và di truyền học. Gần đây, một số nghiên cứu về di truyền biểu sinh (epigenetics) cho thấy một số thay đổi do môi trường có thể ảnh hưởng đến biểu hiện gen và có thể di truyền qua một vài thế hệ. Tuy nhiên, những thay đổi này không làm thay đổi trình tự DNA và khác biệt cơ bản với thuyết Lamarck. Những thay đổi biểu sinh thường không bền vững và có thể mất đi sau một vài thế hệ.

So sánh với Thuyết Tiến hóa bằng Chọn lọc Tự nhiên

Sự khác biệt chính giữa thuyết Lamarck và thuyết Darwin nằm ở cơ chế di truyền. Trong thuyết Lamarck, sự thay đổi xảy ra ở cá thể trước và sau đó được di truyền. Còn trong thuyết Darwin, sự biến dị đã tồn tại trước trong quần thể, và môi trường chọn lọc những cá thể có biến dị phù hợp hơn để tồn tại và sinh sản. Ví dụ, trong trường hợp hươu cao cổ, thuyết Darwin cho rằng ban đầu đã tồn tại những con hươu cao cổ có cổ dài hơn và ngắn hơn trong quần thể. Những con có cổ dài hơn có lợi thế trong việc kiếm thức ăn, do đó chúng có khả năng sống sót và sinh sản cao hơn, dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ hươu cao cổ cổ dài trong quần thể theo thời gian. Nói cách khác, chọn lọc tự nhiên tác động lên các biến dị đã có sẵn, chứ không phải tạo ra biến dị mới theo “nhu cầu”.

Di truyền Biểu sinh và sự liên hệ (hạn chế) với thuyết Lamarck

Như đã đề cập, di truyền biểu sinh là một lĩnh vực nghiên cứu xem xét những thay đổi trong biểu hiện gen mà không làm thay đổi trình tự DNA. Những thay đổi này có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường và có thể di truyền qua một vài thế hệ. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là di truyền biểu sinh không phải là sự hồi sinh của thuyết Lamarck. Các thay đổi biểu sinh thường không ổn định và có thể bị đảo ngược, và chúng không liên quan đến việc “mắc phải” các đặc điểm vật lý theo nghĩa của Lamarck. Hơn nữa, di truyền biểu sinh không giải thích được những thay đổi tiến hóa lớn, mà vẫn dựa trên cơ chế chọn lọc tự nhiên của Darwin. Di truyền biểu sinh chỉ cho thấy một phần nhỏ của sự thích nghi có thể được di truyền, và phạm vi của nó rất hạn chế so với những gì Lamarck đề xuất.

Kết luận

Mặc dù không chính xác, thuyết Lamarck đã đóng góp quan trọng vào lịch sử tư tưởng tiến hóa. Nó đại diện cho một nỗ lực nghiêm túc để giải thích sự đa dạng sinh học và sự thích nghi của sinh vật với môi trường. Sự bác bỏ thuyết Lamarck đã mở đường cho sự chấp nhận rộng rãi thuyết tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên, một lý thuyết được hỗ trợ bởi bằng chứng khoa học mạnh mẽ và vẫn là nền tảng của sinh học tiến hóa hiện đại.

• Burkhardt, R. W. (2013). Lamarck, evolution, and the inheritance of acquired characters. Genetics, 194(4), 793-805.
• Mayr, E. (1982). The growth of biological thought: Diversity, evolution, and inheritance. Harvard University Press.
• Weismann, A. (1893). The Germ-Plasm: A Theory of Heredity. Walter Scott.

Câu hỏi và Giải đáp

Câu hỏi 1: Tại sao thuyết Lamarck lại hấp dẫn vào thời điểm nó được đề xuất?

Trả lời: Vào thời của Lamarck, cơ chế di truyền chưa được hiểu rõ. Thuyết của ông đưa ra một lời giải thích dường như hợp lý và trực quan về cách thức sinh vật thích nghi với môi trường. Nó phù hợp với quan niệm phổ biến về sự tiến bộ và sự hoàn thiện của tự nhiên. Hơn nữa, việc quan sát những thay đổi ở cá thể trong suốt cuộc đời (ví dụ như cơ bắp phát triển do luyện tập) khiến cho ý tưởng về di truyền các đặc điểm mắc phải trở nên khá hấp dẫn.

Câu hỏi 2: Thí nghiệm nào đã bác bỏ thuyết Lamarck một cách thuyết phục?

Trả lời: Thí nghiệm nổi tiếng của August Weismann về việc cắt đuôi chuột qua nhiều thế hệ đã bác bỏ thuyết Lamarck. Ông cắt đuôi chuột trong nhiều thế hệ liên tiếp nhưng con cái của chúng vẫn sinh ra với đuôi bình thường. Điều này chứng minh rằng những thay đổi vật lý ở cá thể không ảnh hưởng đến thông tin di truyền được truyền cho thế hệ sau.

Câu hỏi 3: Di truyền biểu sinh có phải là một dạng của thuyết Lamarck hay không?

Trả lời: Không. Mặc dù di truyền biểu sinh cho thấy một số thay đổi do môi trường có thể di truyền qua một vài thế hệ, nhưng nó khác biệt cơ bản với thuyết Lamarck. Di truyền biểu sinh liên quan đến sự thay đổi trong biểu hiện gen chứ không phải sự thay đổi trong trình tự DNA. Những thay đổi này thường không ổn định và không thể giải thích những thay đổi tiến hóa lớn.

Câu hỏi 4: Ngoài hươu cao cổ, Lamarck còn đưa ra những ví dụ nào khác để minh họa cho thuyết của mình?

Trả lời: Lamarck còn đưa ra ví dụ về các loài chim nước phát triển màng giữa các ngón chân do thường xuyên bơi lội, chim không biết bay mất khả năng bay do không sử dụng cánh, và các loài động vật đào hang có mắt nhỏ hoặc không có mắt do sống trong bóng tối.

Câu hỏi 5: Thuyết Lamarck có đóng góp gì cho sự phát triển của sinh học tiến hóa?

Trả lời: Mặc dù sai, thuyết Lamarck vẫn có đóng góp quan trọng cho sinh học tiến hóa. Nó là một trong những nỗ lực đầu tiên để giải thích sự tiến hóa một cách khoa học và có hệ thống. Nó cũng đã kích thích các cuộc tranh luận và nghiên cứu tiếp theo, cuối cùng dẫn đến sự phát triển của thuyết tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên của Darwin. Thuyết Lamarck nhắc nhở chúng ta về tầm quan trọng của việc kiểm chứng các giả thuyết bằng thực nghiệm và vai trò của di truyền trong tiến hóa.