I - BẰNG CHỨNG TẾ BÀO HỌC
Tế bào thực vật được Rôboc Huc (Robert Hook) phát hiện lần đầu tiên vào năm 1665 nhờ kính hiển vi tự tạo. Năm 1674, Lovenhuc (Leuwenhook) quan sát thấy tế bào động vật bằng kính hiển vi.
Mãi đến thế kỉ XIX, nhờ sự hoàn thiện của kĩ thuật kính hiển vi và sự tổng kết các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả khác về cấu trúc tế bào động, thực vật và vi khuẩn của M.Slayđen (M.Schleiden, 1838) và T.Sovan (T.Schwarm, 1839), học thuyết tế bào ra đời. Học thuyết tế bào cho rằng : tất cả các cơ thể sinh vật từ đơn bào đến động, thực vật đều được cấu tạo từ tế bào.
Thuyết tế bào đã gợi ra ý tưởng gì về nguồn gốc của sinh giới ?
Bên cạnh những điểm giống nhau, các loại tế bào ở các sinh vật khác nhau cũng phân biệt nhau về một số đặc điểm cấu tạo do hướng tiến hoá thích nghi.
Tế bào không chỉ là đơn vị cấu tạo của cơ thể mà còn có vai trò quan trọng đối với sự phát sinh và phát triển của cá thể và chủng loại. Theo Vichop (R. Virchov), mọi tế bào đều sinh ra từ các tế bào sống trước nó và không có sự hình thành tế bào ngẫu nhiên từ chất vô sinh.
Các hình thức sinh sản và sự lớn lên của cơ thể đa bào đều liên quan với sự phân bào - phương thức sinh sản của tế bào :
- Vi khuẩn con được sinh ra từ vi khuẩn mẹ thông qua trực phân.
- Các cơ thể đa bào được hình thành qua sinh sản vô tính có liên quan mật thiết với quá trình nguyên phân từ bào tử hay các tế bào sinh dưỡng ban đầu.
- Ở những loài sinh sản hữu tính, cơ thể mới được phát triển từ hợp tử thông qua quá trình nguyên phân. Hợp tử được tạo thành do sự kết hợp của 2 giao tử đực và cái qua thụ tinh.
II - BẰNG CHỨNG SINH HỌC PHÂN TỬ
Cơ sở vật chất chủ yếu của sự sống là các đại phân tử hữu cơ : axit nucleic (ADN, ARN), prôtêin. Các loài sinh vật đều có vật chất di truyền là ADN (trừ một số virut có vật chất di truyền là ARN). ADN có vai trò mang và truyền đạt thông tin di truyền. ADN của các loài đều được cấu tạo từ 4 loại nuclêôtit là ađênin (A), timin (T), guanin (G) và xitôzin (X).
ADN của các loài khác nhau ở thành phần, số lượng và trình tự sắp xếp của các loại nuclêôtit. Chính đây là yếu tố tạo nên tính đặc trưng cho ADN của mỗi loài. Sự giống và khác nhau nhiều hay ít về thành phần, số lượng và đặc biệt là trật tự sắp xếp của các nuclêôtit phản ánh mức độ quan hệ họ hàng giữa các loài. Ví dụ, dưới đây là trình tự các nuclêôtit trong mạch mang mã gốc của một đoạn gen mã hoá cấu trúc của nhóm enzim đêhiđrôgenaza ở người và các loài vượn người :
- Người : - XGA - TGT - TGG - GTT - TGT - TGG -
- Tinh tinh : - XGT - TGT - TGG - GTT - TGT - TGG -
- Gorila: - XGT - TGT - TGG - GTT - TGT - TAT -
- Đười ươi : - TGT - TGG - TGG - GTX - TGT - GAT-
- Từ các trình tự nuclêôtit nêu trên có thể rút ra những nhận xét gì về mối quan hệ giữa loài người với các loài vượn người ?
- Hãy vẽ sơ đồ cây phát sinh phản ánh quan hệ nguồn gốc giữa các loài nói trên.
Tính thống nhất của sinh giới còn thể hiện ở mã di truyền. Mã di truyền của các loài đều có đặc điểm giống nhau, thể hiện rõ nhất của mã di truyền là tính phổ biến của thông tin di truyền ở tất cả các loài đều được mã hoá theo nguyên tắc chung. Ví dụ, bộ ba AAT trong mã di truyền từ virut cho tới con người đều mã hoá lơxin.
Prôtêin có nhiều chức năng : cấu trúc, xúc tác (enzim), điều hoà (hoocmôn)... Prôtêin của các loài đều được cấu tạo từ trên 20 loại axit amin và mỗi loại prôtêin của loài được đặc trưng bởi thành phần, số lượng và đặc biệt là trật tự sắp xếp của các loại axit amin.
Quan hệ họ hàng của các loài cũng được phản ánh thông qua các yếu tố đặc trưng nói trên của prôtêin. Ví dụ, phân tích tỉ lệ phần trăm các axit amin sai khác nhau trong chuỗi pôlipeptit anpha của phân tử hêmôglobin ở một số loài động vật có xương sống người ta thu được kết quả như ở bảng 34.
BẢNG 34. Tỉ lệ % các axit amin sai khác nhau ở chuỗi pôlipeptit anpha trong phân tử hêmôglôbin
| Cá mập | Cá chép | Kì giông | Chó | Người | |
| Cá mập | 0% | 59,4% | 61,4% | 56,8% | 53,2% |
| Cá chép | 0% | 53,2% | 47,9% | 48,6% | |
| Kì giông | 0% | 46,1% | 44,0% | ||
| Chó | 0% | 16,3% | |||
| Người | 0% |
- Từ bảng 34 có thể rút ra những nhận xét gì về mối quan hệ giữa các loài ?
- Hãy vẽ sơ đồ cây phát sinh phản ánh quan hệ nguồn gốc giữa các loài nói trên.
Sự khác nhau về trình tự axit amin trong một đoạn pôlipeptit bêta của phân tử hêmôglobin ở một số loài động vật có vú như sau:
- Đười ươi : ... Val - His - Leu - Thr - Pro - Glu - Glu - Lys - Ser ...
- Ngựa : ...Val - His - Leu - Ser - Gly - Glu - Glu - Lys - Ala...
- Lợn: ...Val - His - Leu - Ser - Ala - Glu - Glu - Lys - Ser...
Các loài có quan hệ họ hàng càng gần nhau thì trình tự và tỉ lệ các axit amin và nuclêôtit càng giống nhau và ngược lại. Các bằng chứng sinh học phân tử cho thấy nguồn gốc thống nhất của các loài.
| • Bằng chứng tế bào học cho thấy mọi sinh vật đều được cấu tạo từ tế bào, các tế bào đều được sinh ra từ các tế bào sống trước nó. Tế bào là đơn vị tổ chức cơ bản của cơ thể sống. • Bằng chứng sinh học phân tử cho thấy sự thống nhất về cấu tạo và chức năng của ADN, của prôtêin ; về mã di truyền... của các loài. Các loài có quan hệ họ hàng càng gần nhau thì trình tự, tỉ lệ các axit amin và các nuclêôtit càng giống nhau và ngược lại. • Những bằng chứng tế bào học và sinh học phân tử chứng tỏ nguồn gốc thống nhất của các loài. |
Câu hỏi và bài tập
1. Trình bày nội dung và ý nghĩa của học thuyết tế bào.
2. Nguồn gốc thống nhất của sinh giới được thể hiện ở những bằng chứng sinh học phân tử nào ?
3. Mức độ giống và sai khác nhau trong cấu trúc của ADN và prôtêin giữa các loài được giải thích như thế nào ?
4. Sưu tầm những tư liệu về bằng chứng tế bào học và sinh học phân tử.
5. Hãy chọn phương án trả lời đúng. Học thuyết tế bào cho rằng
A. tất cả các cơ thể sinh vật từ đơn bào đến động, thực vật đều được cấu tạo từ tế bào.
B. tất cả các cơ thể sinh vật từ đơn bào đến đa bào đều được cấu tạo từ tế bào.
C. tất cả các cơ thể sinh vật từ đơn bào đến động vật, nấm đều được cấu tạo từ tế bào.
D. tất cả các cơ thể sinh vật từ đơn bào đến nấm, thực vật đều được cấu tạo từ tế bào.
