TT & HĐ II - 16/c

 

Cac quy luat di truyen Menden

PHẦN II:     Nền tảng

" Triết học bắt đầu từ sự ngạc nhiên"

Arixtốt

“Chúng ta có thể mường tượng thế giới của thực tại như là một dòng nước ngầm; thế giới hiện tượng thì ở bề mặt; bên dưới nó chúng ta không nhìn thấy được. Các sự kiện ở tận đáy của dòng nước gây ra bọt và những xoáy nước ở bề mặt. Đó là những chuyển động bức xạ và năng lượng của cuộc sống chung của chúng ta, nó tác động tới các giác quan và do đó, kích thích trí óc chúng ta; ở bên dưới, dòng nước ngầm vẫn chảy”

(Sir James Jeans.)

“Triết học chân chính chỉ là triết học truyền đạt chính xác nhất tiếng nói của bản thân thế giới và được viết dưới những sự chỉ dẫn của thế giới”

(Ph.Bêcơn)

“Tất cả mọi khoa học cần thiết hơn triết học, nhưng không một khoa học nào tốt hơn nó”

(Arixtốt)

 

CHƯƠNG V: TƯƠNG ĐỒNG

“Các qui luật thường xuyên và bất biến, tác động tới tất cả mọi vận động, tất cả mọi biến đổi của các vật thể. Chính tự nhiên đặt ra một trật tự và một sự hài hòa bất di bất dịch trong vũ trụ, và vũ trụ thì tuy luôn luôn biến đổi trong những bộ phận của nó, nhưng bao giờ cũng là như thế trong toàn bộ của nó ”.

(Lamarck)

"Loại bỏ một sai lầm cũng tốt như, và thậm chí đôi lúc còn hơn là thiết lập một chân lý hay sự thật mới." 

(C. R. Darwin)

"Ngu dốt sinh ra sự quả quyết hơn là tri thức; chính những người biết ít chứ không phải những người biết nhiều mới quả quyết khẳng định vấn đề này hay vấn đề kia sẽ không bao giờ được khoa học giải đáp.".

(C. R. Darwin)

“Chúng ta vẫn còn chìm trong bóng tối về nguồn gốc của hầu hết các nhóm sinh vật chính. Chúng xuất hiện trong hồ sơ hóa thạch giống như Athena đã chui ra từ trong đầu của Thần Zeus - bùng nổ và háo hức, trái ngược với Darwin miêu tả về sự tiến hóa là kết quả do sự tích lũy dần dần của vô số biến thể siêu nhỏ...”. 

“Chúng ta vẫn còn biết ít về mối quan hệ qua lại của vô số cá thể trên thế giới trong suốt nhiều giai đoạn địa chất đã qua. Mặc dù còn nhiều điều mơ hồ và sẽ còn mơ hồ lâu dài nữa, nhưng tôi vẫn tán thành một cách chắc chắn là, sau khi nghiên cứu thận trọng và phán xét vô tư những việc mà tôi có thể làm được, quan điểm, mà hầu hết các nhà tự nhiên học đều tán thành cũng như tôi trước đây đã tán thành – cho rằng các loài được sáng tạo ra một cách độc lập – là sai lầm. Tôi hoàn toàn tin chắc rằng các loài không phải là bất biến; nhưng những loài thuộc về cái được gọi là các chủng giống nhau là những hậu duệ trực hệ của những loài khác đã tuyệt chủng hoàn toàn, cũng tương tự như là những biến chủng đã được công nhận của bất cứ loài nào là hậu duệ của những loài đó. Hơn nữa, tôi tin chắc rằng Chọn lọc Tự nhiên là nguyên nhân chính nhưng không phải là nguyên nhân duy nhất của sự biến đổi.” 
(C. R. Darwin)

(Tiếp theo)

                                                                       ***

Chính những phát hiện của Menđen sau đó đã khắc phục được những thiếu sót mà Đácuyn đã từng trăn trở nhưng không giải quyết được. Có thể nói nôm na rằng thuyết tiến hóa hiện đại là sự kế thừa những phát kiến thiên tài, mang tính nền tảng trong sinh vật học của Đácuyn lẫn Menđen.
 

Gregor Johann Mendel
Sinh	20 tháng 7 năm 1822 Thị trấn Hynčice, Đế quốc Áo
Mất	6 tháng 1, 1884 (61 tuổi) Brno, Đế quốc Áo-Hung

Di truyền học là khoa học về tính di truyền và tính biến dị. Tính di truyền là thuộc tính “giống tổ tiên” của các thế hệ sống tiếp sau. Còn tính biến dị là tính mà các nhà sinh vật học dùng để gọi những sự khác nhau, sự phân ly ra ngoài phạm vi giống nhau của một gia đình. Con cái được sinh ra, đều có nét giống mẹ hoặc giống cha. Đó là do di truyền. Nhưng con cái được sinh ra cũng có những điểm khác bố mẹ về ngoại hình hoặc tính tình thì đó là biến dị (nếu không giống bố hoặc mẹ mà giống “người hàng xóm” thì đó là chuyện khác, có khi rất “tày đình”!)

Biến dị và di truyền là hai thuộc tính cơ bản, tương phản nhau của sự sống. Tính biến dị cung cấp chất liệu cho sự tiến hóa, tính di truyền củng cố các thành quả của biến dị. Tính biến dị tạo nên những dạng sinh vật mới, còn tính di truyền thì bảo vệ, giữ gìn chúng.

Menđen được coi là người đã đặt nền móng cho di truyền học hiện đại. Ông là con trai một gia đình nông dân, lớn lên làm thầy tu dòng Ôguytxtơ, vừa là một thầy giáo dạy toán khiêm tốn, là người Séc.

Mùa hè năm 1854, Menđen bắt đầu thực hiện việc khảo sát quá trình lai tạo giống và đã nghiên cứu hơn 40 nghìn giống lai. Sau một quá trình làm việc miệt mài, ông đã tổng kết và rút ra được từ kết quả thực nghiệm những điều chưa từng biết đến trong sinh học. Khoảng mười một năm sau, năm 1865, ông đã tóm tắt lại trong một bài báo đăng và năm 1869 còn đọc bài viết này tại Hội nghị khảo cứu thiên nhiên địa phương.

Rất đáng tiếc là người đương thời đã không để ý đến. Thậm chí còn có kẻ chức quyền hỏi ông: “Chỉ nhờ vào hạt đậu thì phát hiện được gì?”.

Câu hỏi đó có lẽ không đến nỗi miệt thị, nếu chúng ta biết rằng hồi đó không ai hiểu biết một tý gì về tính di truyền cả. Rất nhiều giả thuyết được đưa ra để tìm cách giải thích về cái bí mật vô song đó của thiên nhiên nhưng đều bị bác bỏ. Ngay năm 1871, bác sĩ và nhà kỹ thuật viên động vật tên là Vinken sau khi tốn bao công sức cho vấn đề hóc búa này, cuối cùng cũng đành bó tay, đưa ra một kết luận chua chát: “Các qui luật điều khiển tính di truyền là cái gì hoàn toàn xa lạ và không có ai có thể nói được rằng điều này diễn biến như thế nào, vì cùng một tính trạng nhưng vào lúc này thì được di truyền, nhưng sang lúc khác thì lại không”.

Nhưng chua chát hơn cả vẫn là thân phận của Menđen. Không một ai đoái hoài tới công trình của mình, ông dần dần cũng im hơi lặng tiếng mà qua đời trong âm thầm. Trước lúc nhắm mắt ông đã nói một câu cuối cùng: “Hãy xem, thời đại của tôi đang đến!”.

Ba mươi lăm năm sau, tức năm 1900, các nhà nguyên cứu sinh vật học trong quá trình lục lại các tư liệu cũ đã tình cờ phát hiện được bài báo của Menđen và không khỏi kính phục ông. Công trình của ông, ngày nay được biết đến như một phát kiến vĩ đại của sinh vật học và vô cùng quan trọng của di truyền học. Người ta nói, sự đóng góp của ông vào kho tàng sinh vật học có giá trị và sức mạnh tương đương với việc sáng lập thuyết lượng tử trong vật lý học.

Bản thân Menđen không định ra định luật nào cả. Nhưng những người sau ông đã đúc rút từ các kết quả nghiên cứu của ông thành ra những định luật cơ bản của tính di truyền và năm 1900 được xem như năm khai sinh ra di truyền học hiện đại.

Vậy thì ba định luật đó là gì? Chúng ta tiếp tục kể:

Đối tượng nghiên cứu của Menđen là đậu Hà Lan, loại cây này thường tự thụ phấn nhưng cũng có thể thụ phấn chéo cho chúng. Ông quan sát từng tính trạng riêng biệt trong mỗi thí nghiệm. Menđen nhận thấy ở đậu Hà Lan có những kiểu hình tương phản rõ rệt như hạt trơn và hạt nhăn, hạt xanh và hạt vàng, thân dài và thân ngắn… Ông thực hiện các phép lai giữa các nòi thuần và nghiên cứu thế hệ con cái về các kiểu hình của cha mẹ. Thí dụ, nếu gọi thế hệ cha mẹ là P và thế hệ con lai là F₁, chúng ta có thể viết:

                              P          trơn      x     nhăn

                              F₁                   trơn

Vì tất cả các hạt thu được từ F₁ đều giống với một trong hai dạng cha mẹ và đều trơn nên Menđen gọi tính trạng trơn là trội còn tính trạng nhăn là lặn. Ngày nay người ta thấy trội - lặn là hiện tượng phổ biến đối với tất cả mọi sinh vật. Vì tất cả các con lai của thế hệ thứ nhất (F₁) đều giống nhau và đều mang tính trội cho nên người ta gọi hiện tượng này là định luật đồng tính hoặc định luật tính trội và đó là định luật thứ nhất của Menđen.

Tiếp theo thí nghiệm nói trên, Menđen đã cho các cây lai F₁ tự thụ phấn và thu được kết quả như sau:

             

Từ đó, Menđen rút ra một số kết luận. Ông cho rằng để nhận được các dòng thuần như các dạng cha mẹ thì cả  tế bào trứng và phấn hoa phải có cùng một cấu trúc di truyền. Khi các cây F₁ chỉ mang tính trạng của một dạng cha mẹ được tự thụ phấn, ở F₂ đã xuất hiện các tính trạng của cả hai dạng cha mẹ. Điều đó chứng tỏ rằng các cây F₁ phải mang cả hai bản sao khác nhau, mỗi bản sao bắt nguồn từ một tính trạng và tỉ lệ 3:1 thu được trong F₂ là do các loại giao tử khác nhau đã sinh ra với xác suất như nhau và sự kết hợp giữa các giao tử đực và cái diễn ra một cách ngẫu nhiên. Có thể minh họa bằng ký hiệu di truyền về phép lai trơn x nhăn như sơ đồ ở hình 10.

Các cây lai F₁ là dị hợp tử và có kiểu hình trơn vì S trội so với s, còn các cây F₂ sinh ra do F₁ tự thụ phấn có tỷ lệ kiểu hình 3 trơn : 1 nhăn.

Hình 10 – Phép lai trơn x nhăn

Các cây đồng hợp tử trội Ss có kiểu hình giống nhau. Để phân biệt SS và Ss, người ta dùng phép lai phân tích, nghĩa là lai hai dạng nói trên với dạng cha mẹ đồng hợp tử lặn:

                              

Ở đây số cá thể F₂ trơn cho tất cả các cá thể thế hệ sau đều trơn, số cá thể trơn của F₂ cho  số cá thể thế hệ sau là trơn, còn  là nhăn.

Từ đó mà có định luật Menđen thứ hai - định luật phân ly:

- Các giao tử là thuần khiết, chúng chỉ mang một trong hai tính trạng S hoặc s (từ chuyên môn gọi là alen của gen).

- Các giao tử tách biệt nhau và thế hệ mới được sinh ra do sự tổ hợp ngẫu nhiên của các giao tử bắt nguồn từ hai cha mẹ.

Trong các thí nghiệm của Menđen nói trên, một tính trạng là trội hoàn toàn so với tính trạng kia cho nên các cá thể dị hợp tử, về kiểu hình không phân biệt được với cá thể đồng hợp tử trội. nhưng không phải bao giờ cũng như vậy. Đối với nhiều tính trạng, có thể quan sát thấy hiện tượng trội không hoàn toàn. Thí dụ về màu hoa của cây Antirrhinuin. Cây AA có hoa màu đỏ, cây aa có hoa màu trắng còn cây Aa có hoa màu hồng. Vì vậy khi lai hai cây có hoa màu hồng với nhau sẽ cho các cây với hoa màu đỏ, hồng và trắng theo tỷ lệ tương ứng là 1 : 2 : 1. Cho đến nay, người ta quan sát thấy hiện tượng trội không hoàn toàn ở nhiều sinh vật khác nhau, của động vật lẫn thực vật.

Sau khi chứng minh rằng tất cả các cặp tính trạng tương phản đã nghiên cứu đều là di truyền theo cùng một kiểu giống như cặp trơn - nhẵn, Menđen bắt đầu quan tâm đến việc nghiên cứu sự phân li của hai cặp tính trạng khác loại trong cùng một phép lai. Cụ thể ông đã tiến hành các phép lai giữa cây có hạt trơn - vàng với cây có hạt nhăn - xanh (xem hình 11).

Hình 11 – Nguyên tắc phân li độc lập

Các cá thể F₁ là dị hợp tử kép và vì vậy, sinh ra bốn loại giao tử với số lượng bằng nhau: SY, Sy, SY, sy. Khi cho F₁ tự thụ phấn thì bốn loại giao tử này kết cặp với nhau một cách ngẫu nhiên trong tất cả các tổ hợp có thể có để sinh ra thế hệ con lưỡng bội. Do vậy có 16 tổ hợp giao tử nhưng vì tác dụng của tính trội, chỉ có bốn loại kiểu hình xuất hiện là trơn - vàng, trơn - xanh, nhăn - vàng, nhăn - xanh theo tỷ lệ tương ứng là 9 : 3 : 3 : 1.

Menden nhận xét rằng tỷ lệ phân ly đó chính là sự kết hợp của hai tỷ lệ phân ly 3 : 1 khi xem xét từng cặp tính trạng riêng biệt. Từ nhận xét đó mà hình thành nên định luật thứ ba của Menden gọi là định luật di truyền độc lập: các tính trạng trong các cặp tính trạng không tương đồng, khác nhau thì vận động độc lập trong quá trình tạo thành giao tử. Định luật này còn được gọi với một tên khác nữa là định luật kết hợp tự do.

Từ những kết quả đạt được, chính Menden đã cho rằng quá trình tiến hóa của sinh vật không phải là những biến dị liên tục mà là không liên tục. Quan niệm này khác hoàn toàn với tư tưởng về tiến hóa biến dị liên tục của Đácuyn.

Chúng ta đã kể xong về ba định luật của Menđen. Và giờ, đến lượt chúng ta nói về… mình. Điều lạ lùng là thêm những qui ước phù hợp nào đó, có thể dùng hai hằng đẳng thức bình phương của một tổng và lập phương của một tổng (trong nhị thức Niutơn) để trình bày các định luật Menđen! Lạ lùng hơn nữa, có thể dùng quan niệm của NTT, trên “ngôn ngữ” âm dương, bát quái để trình bày các định luật của Menđen! Chắc chắn được không? Chắc chắn được! Nào, chúng ta thử xem!

Mọi sự sống đều được xây dựng nên từ tế bào và tế bào cũng là thể sống đầu tiên của mọi sự sống. Walso, nhà sinh học người Đức nói: “Mọi tế bào đều xuất phát từ tế bào”. Đó là một câu nói hay, sâu sắc! Từ đó mà cũng có thể nói rằng tế bào là đơn vị của sự sống, của thể xác sống. Vậy thì, chúng ta bắt đầu từ tế bào.

Tế bào, ở trạng thái bình thường được cho là cân bằng nội tại, nó tĩnh, “nghỉ” và chúng ta gọi nó là vô cực. Tuân theo lẽ tự nhiên, tế bào không thể độc lập tuyệt đối được mà phải nằm trong mối quan hệ tác động - phản ứng với bên ngoài nó để tồn tại và đương nhiên là trong vòng sinh tử. Quá trình vận động nội tại và tác động lẫn nhau làm cho các tế bào cũng lâm vào cuộc “chiến tranh huynh đệ tương tàn”, một số trong chúng lép vế, bị loại khỏi vòng chiến đấu, số khác tạm thời tránh được “cơn tai biến”, số còn lại giành được nhiều “của cải” làm tăng trưởng nội tại dẫn đến “nội chiến” phân chia thành hai và bản thân chúng như thế là chấm dứt tồn tại. Tồn tại là quá trình thống nhất sinh ra rồi mất đi, thể hiện ra như hai quá trình đồng thời phát triển và suy tàn, tùy theo hướng tác động của môi trường, mức độ phù hợp với môi trường mà quá trình này tạm thời trội hơn quá trình kia, và sự phân chia hai quá trình ấy là mang tính chủ quan, tương đối. Loài người đang tiến tới ngày càng văn minh, nhưng đồng thời cũng đang bước đi về phía mông muội! Cắm đầu cắm cổ quảng cáo đến trơ tráo; cắm đầu cắm cổ tiêu dùng đến kiệt quệ thì thế hệ con cháu sau này ra sao?...

Tế bào ở trạng thái nghỉ là vô cực, nhìn dưới góc độ vận động nội tại của nó thì gọi là thái cực. Thái cực có hai trạng thái cực độ mà vượt qua chúng thì tế bào không còn tồn tại: vượt qua cực độ này, tế bào trở về “cát bụi”; vượt qua cực độ kia, tế bào tiến hóa thành hai (do đó bản thân nó trở thành hư vô!). Sự hóa thành hai ấy được gọi theo chuyên môn là sự phân bào.

Vận động nội tại của tế bào là sự chuyển hóa âm dương của hệ thống lưỡng nghi. Do tác động từ bên ngoài mà nội tại tế bào có nguy cơ mất cân bằng. Xu thế của mọi vận động là luôn cố duy trì sự cân bằng chuyển hóa trước đó, và do đó luôn vận động trong cân bằng. Do đó chuyển hóa âm dương của tế bào luôn được điều chỉnh để thích nghi, cân bằng trong điều kiện mới. Tùy theo phương chiều của tác động mà nội tại tế bào được điều chỉnh theo hai hướng: hướng ngừng chuyển hóa (tế bào chết) và hướng chuyển hóa được tăng cường lên trạng thái cao hơn, các trọng tâm của các nghi thành phần phải dịch chuyển tương xứng với sự tăng trưởng của lực lượng nội tại. Đến một giai đoạn gọi là quá độ, sự tích hợp (hay tổng hợp?) trong nội tại tế bào đã hội đủ điều kiện và tạo ra tình thế không thể qui căn, phản phục được nữa, không chịu đựng nổi nữa, và tế bào phải phân đôi. Phân đôi là quá trình ngược của quá trình tích hợp.

Đó là một tưởng tượng đầy “màu sắc cơ học” nhưng về mặt định tính có lẽ vẫn hợp lý đối với tế bào.

(Còn tiếp)