Lamarck là nhà tự nhiên học người Pháp đầu tiên dựng một thuyết tiến hoá hoàn chỉnh, trình bày trong cuốn Triết học động vật học (Philosophie zoologique) năm 1809. Ông cho rằng loài biến đổi dần qua thời gian, và một trong những cơ chế là "di truyền tính trạng tập nhiễm": bộ phận nào được dùng nhiều thì phát triển, rồi phần phát triển đó truyền sang con. Ý biến đổi loài thì đúng, còn cơ chế tập nhiễm phần lớn đã bị bác bỏ, dù vài phát hiện về biểu sinh khiến người ta nhắc lại tên ông.
Lamarck là ai
Jean-Baptiste de Monet, hiệp sĩ de Lamarck, sinh năm 1744 ở vùng Picardie, miền bắc nước Pháp, mất năm 1829 ở Paris. Thời trẻ ông đi lính, rồi chuyển sang nghiên cứu thực vật. Năm 1778 ông in bộ Thực vật chí nước Pháp (Flore françoise), nổi tiếng nhờ cách tra khoá lưỡng phân: mỗi bước chỉ chọn giữa hai đặc điểm trái nhau. Cách tra này đến nay vẫn là xương sống của sách định loại.
Năm 1793, Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia ở Paris được tổ chức lại. Lamarck nhận phụ trách nhóm mà thời đó gọi gộp là "côn trùng và giun", tức gần như mọi thứ không có xương sống. Chính ông đặt ra cách chia động vật thành có xương sống và không xương sống, và ông là một trong những người đầu tiên dùng chữ "sinh học" (biologie) theo nghĩa một ngành khoa học về sự sống, khoảng năm 1802.
Việc xếp hàng nghìn mẫu vỏ ốc, san hô, giun, sao biển hằng ngày đã đưa ông tới ý tưởng lớn. Ông thấy các vỏ ốc hoá thạch trong lớp đá quanh Paris giống các loài còn sống nhưng không hẳn trùng khớp, như thể chúng đã đổi dần qua thời gian dài.
Thuyết của Lamarck nói gì
Nhiều sách phổ thông rút thuyết của Lamarck lại thành một câu về cổ hươu cao cổ. Thật ra thuyết của ông có hai phần, và phần thứ nhất mới là phần ông coi trọng.
Phần thứ nhất: sự sống có xu hướng phức tạp dần
Lamarck tin sinh vật đơn giản liên tục tự phát sinh từ vật chất không sống, rồi theo một khuynh hướng nội tại mà leo dần lên các bậc phức tạp hơn. Vì thế ông giải thích được vì sao hôm nay vẫn còn sinh vật đơn giản: chúng là những dòng mới khởi đầu. Trong hình dung của ông, không có một cây gia phả chung mà là nhiều "chiếc thang" song song.
Phần thứ hai: dùng và không dùng, rồi truyền lại
Khuynh hướng leo thang bị môi trường làm lệch hướng. Khi hoàn cảnh đổi, nhu cầu của con vật đổi, thói quen đổi theo. Bộ phận được dùng nhiều sẽ mạnh lên, bộ phận bỏ không sẽ teo đi. Lamarck cho rằng những thay đổi tích được trong đời cá thể ấy được truyền cho thế hệ sau, nếu cả bố lẫn mẹ đều có.
Ví dụ hươu cao cổ có xuất hiện trong Triết học động vật học, nhưng chỉ là một đoạn ngắn. Ông còn nêu chân màng của chim nước, mắt kém của chuột chũi sống dưới đất, và chuyện rắn mất chân.
Điều Lamarck đúng và điều ông sai
| Ý tưởng | Lamarck nói | Hiểu biết hôm nay |
|---|---|---|
| Loài có biến đổi không | Có, biến đổi chậm qua thời gian rất dài | Đúng, đây là nền của sinh học hiện đại |
| Tuổi Trái Đất | Rất già, đủ cho biến đổi chậm | Đúng, khoảng 4,5 tỷ năm |
| Môi trường ảnh hưởng hình dạng | Có, qua thói quen | Có, nhưng chủ yếu qua chọn lọc những biến dị sẵn có |
| Tính trạng tập nhiễm truyền cho con | Có | Phần lớn không, trừ vài trường hợp biểu sinh còn bàn cãi |
| Sự sống tự phát sinh liên tục | Có | Không, bị thí nghiệm của Pasteur và nhiều người khác bác |
| Khuynh hướng nội tại leo lên phức tạp | Có | Không có bằng chứng; nhiều dòng còn đơn giản hoá đi |
Cần nói cho công bằng: thời Lamarck, gần như ai cũng tin con cái thừa hưởng đặc điểm bố mẹ tích được trong đời. Đó là hiểu biết chung, không phải phát minh riêng của ông. Ngay Darwin, trong Nguồn gốc các loài năm 1859, cũng chấp nhận vai trò của việc dùng và không dùng bộ phận như một yếu tố phụ bên cạnh chọn lọc tự nhiên. Cái mới của Lamarck là đặt niềm tin phổ biến ấy vào một thuyết biến đổi loài có hệ thống.
Vì sao Lamarck bị lãng quên lúc cuối đời
Đối thủ đáng gờm nhất của ông ở chính bảo tàng là Georges Cuvier, người nổi danh với giải phẫu so sánh và hoá thạch. Cuvier không tin loài biến đổi. Ông coi các ý tưởng của Lamarck là suy diễn không có bằng chứng. Uy tín của Cuvier trong giới khoa học Pháp lúc ấy rất lớn, nên thuyết của Lamarck bị gạt ra lề.
Những năm cuối, Lamarck mù hẳn, sống trong cảnh túng thiếu, nhờ con gái chép lại các tác phẩm cuối. Sau khi ông mất, bài điếu văn do Cuvier soạn, được đọc trước Viện Hàn lâm vài năm sau, bị nhiều nhà sử học coi là một lời phê phán khéo léo hơn là lời tưởng nhớ. Theo các tài liệu thường dẫn, mộ ông ở nghĩa trang Montparnasse là mộ thuê có thời hạn, về sau không còn xác định được chỗ chôn.
Thuyết tập nhiễm bị thử thách thế nào
Weismann và hàng rào dòng mầm
Cuối thế kỷ 19, nhà động vật học Đức August Weismann chia cơ thể thành hai phần: dòng mầm (tế bào sinh dục, đi tiếp sang đời sau) và phần thân (mọi tế bào còn lại, chết theo cá thể). Theo ông, thay đổi ở phần thân không có đường đi ngược vào tế bào sinh dục. Ông làm một thí nghiệm nổi tiếng: cắt đuôi chuột qua nhiều thế hệ liên tiếp, và chuột con sinh ra vẫn có đuôi dài bình thường.
Chính Weismann cũng biết thí nghiệm này không bác được Lamarck trọn vẹn, vì Lamarck nói về thói quen và nhu cầu chứ không nói về vết thương. Nhưng ý "hàng rào Weismann" trở thành nền tảng. Khi di truyền học Mendel được tìm lại năm 1900, rồi sau này người ta hiểu gen nằm trong ADN, mô hình ấy càng chắc: thông tin đi từ ADN sang protein, không có đường để cơ bắp tập luyện ghi ngược vào trình tự gen của tinh trùng hay trứng.
Những vụ thí nghiệm gây tranh cãi
Đầu thế kỷ 20, nhà sinh học Áo Paul Kammerer tuyên bố đã làm cho cóc bà đỡ, vốn giao phối trên cạn, sinh ra con có chai sần ở chân như loài giao phối dưới nước, sau khi bị nuôi trong nước nhiều đời. Năm 1926, người ta kiểm tra mẫu còn lại và thấy vết đen ở chân đã được tiêm mực. Ai làm việc đó đến nay chưa rõ. Câu chuyện thường được kể như bài học về việc kiểm chứng độc lập trong khoa học.
Biểu sinh: Lamarck có được minh oan không
Từ cuối thế kỷ 20, sinh học phân tử phát hiện ra biểu sinh: những dấu hoá học gắn lên ADN hoặc protein bọc ADN, quyết định gen nào bật, gen nào tắt, mà không đổi trình tự chữ cái của gen. Một số dấu này chịu ảnh hưởng của môi trường như dinh dưỡng, nhiệt độ, căng thẳng.
Ở thực vật, có những trường hợp dấu biểu sinh truyền được qua nhiều thế hệ. Ở giun tròn C. elegans, các nhà nghiên cứu ghi nhận một số phản ứng với môi trường truyền sang vài thế hệ sau qua những phân tử ARN nhỏ. Ở động vật có vú, phần lớn dấu biểu sinh bị xoá gần sạch hai lần, khi tạo tế bào sinh dục và ngay sau thụ tinh, nên khả năng truyền qua nhiều đời bị hạn chế. Những nghiên cứu trên người nói về ảnh hưởng xuyên thế hệ vẫn đang bị tranh luận về phương pháp.
Vì thế, cách nói "Lamarck đã đúng" là phóng đại. Có ba khác biệt lớn:
- Thay đổi biểu sinh thường tạm thời, mờ dần sau vài thế hệ, không tích luỹ được thành cái cổ dài.
- Chúng không nhắm đúng vào bộ phận được dùng. Lamarck cần một cơ chế "có mục đích" như vậy.
- Bản thân khả năng phản ứng biểu sinh cũng là sản phẩm của gen đã qua chọn lọc tự nhiên.
Cách nói chính xác hơn: di truyền phức tạp hơn mô hình "chỉ có trình tự ADN", và khoa học đang đo đạc xem phần ngoài trình tự ấy đóng vai trò lớn tới đâu trong tiến hoá.
Góc nhìn hôm nay
Lamarck hay bị đem ra làm ví dụ cho "thuyết sai", điều đó không công bằng. Ông là người dám nói rằng loài không cố định, khi phần lớn giới khoa học nghĩ ngược lại, và ông nói điều đó từ kinh nghiệm phân loại hàng nghìn mẫu vật, không phải từ suy đoán suông. Darwin, trong phần lược sử ở đầu các bản in sau của Nguồn gốc các loài, ghi nhận Lamarck là người đầu tiên kéo được sự chú ý của giới khoa học vào khả năng mọi biến đổi trong thế giới hữu cơ là do quy luật tự nhiên.
Bài học dễ mang về: một nhà khoa học có thể đúng ở câu hỏi lớn mà sai ở cơ chế. Câu hỏi "loài có đổi không" được ông trả lời đúng; câu hỏi "đổi bằng cách nào" phải đợi Darwin, Wallace rồi di truyền học thế kỷ 20.
Muốn tìm hiểu thêm, người đọc có thể:
- Đọc phần lược sử mở đầu của Nguồn gốc các loài (bản dịch tiếng Việt có bán) để thấy Darwin nhìn những người đi trước ra sao.
- Ghé Vườn Thực vật (Jardin des Plantes) ở Paris, nơi có Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên và một tượng đài Lamarck dựng đầu thế kỷ 20.
- Tìm đọc các bài tổng quan về di truyền biểu sinh xuyên thế hệ, chú ý phân biệt kết quả trên thực vật, giun và động vật có vú.
Câu hỏi thường gặp
Thuyết Lamarck là gì?
Thuyết Lamarck là thuyết tiến hoá do Jean-Baptiste Lamarck trình bày năm 1809. Ông cho rằng sinh vật có khuynh hướng phức tạp dần, và những thay đổi do dùng hoặc không dùng bộ phận trong đời cá thể được truyền sang con. Phần sau thường gọi là di truyền tính trạng tập nhiễm.
Di truyền tập nhiễm là gì?
Đó là ý cho rằng đặc điểm cơ thể tích được trong đời, như cơ bắp to vì tập luyện, có thể truyền sang con cái. Di truyền học hiện đại cho thấy những thay đổi ở tế bào thân không ghi được vào ADN của tế bào sinh dục, nên ý này phần lớn không đúng.
Lamarck và Darwin khác nhau thế nào?
Cả hai đều cho rằng loài biến đổi. Lamarck giải thích bằng nhu cầu, thói quen và di truyền thay đổi tích được. Darwin giải thích chủ yếu bằng chọn lọc tự nhiên: trong số biến dị sẵn có, cá thể nào hợp môi trường hơn thì để lại nhiều con hơn.
Ví dụ hươu cao cổ của Lamarck nói gì?
Theo Lamarck, hươu vươn cổ ăn lá trên cao, cổ dài thêm chút ít và phần dài thêm truyền cho con. Theo cách giải thích của chọn lọc tự nhiên, trong đàn vốn có con cổ dài con cổ ngắn, và con cổ dài hơn có lợi thế ở những nơi lá thấp khan hiếm. Vì sao hươu cao cổ có cổ dài vẫn còn được bàn, có ý kiến cho rằng chọn lọc giới tính cũng góp phần.
Biểu sinh có chứng minh Lamarck đúng không?
Không hẳn. Một số dấu biểu sinh truyền được vài thế hệ, rõ nhất ở thực vật và giun tròn. Nhưng chúng thường tạm thời, không nhắm đúng vào bộ phận được dùng, nên không giống cơ chế Lamarck mô tả.