Khái niệm về cây cối như chúng ta biết có thể là một trong những ảo tưởng lớn nhất của tự nhiên. Trong khi chúng ta nhìn thấy những cây sồi cao vút, cây phong mảnh mai và cây thông chắc nịch như những sinh vật tương tự, các cuộc thảo luận gần đây trong cộng đồng khoa học đã tiết lộ một sự thật đáng kinh ngạc: cây cối không phải là một nhóm tiến hóa đơn lẻ. Thay vào đó, chúng đại diện cho một chiến lược sinh tồn thành công mà các dòng thực vật khác nhau đã phát triển độc lập trong hàng triệu năm.
Khám phá này cùng với những phát hiện đáng ngạc nhiên khác trong sinh học, chẳng hạn như thực tế rằng cá cũng không tạo thành một nhóm tiến hóa mạch lạc. Những tác động này thách thức cách chúng ta suy nghĩ về phân loại thực vật và chính những phạm trù chúng ta sử dụng để hiểu thế giới tự nhiên.
Các Nhóm Phi Phát Sinh Loài Tương Tự: • Cá - có nhiều nguồn gốc tiến hóa độc lập khác nhau • Trái cây và quả mọng - định nghĩa ẩm thực và thực vật học khác nhau • Rau củ - hoàn toàn là phân loại ẩm thực không có cơ sở sinh học • Cua - nhiều loài tiến hóa thành dạng giống cua một cách độc lập (quá trình cua hóa)
 |
|---|
| Bài viết blog này làm nổi bật quan niệm đáng ngạc nhiên rằng cây cối không phải là một nhóm tiến hóa đơn lẻ, phản ánh về sự phức tạp của việc phân loại trong tự nhiên |
Cây Cối Tiến Hóa Độc Lập Nhiều Lần
Khám phá nổi bật nhất là các đặc điểm giống cây đã tiến hóa độc lập qua nhiều dòng thực vật. Trên cây tiến hóa của thực vật, những cây thực sự được phân tán khắp nơi, xen kẽ với các loài hoàn toàn không phải cây. Điều này có nghĩa là một cây phong có thể có quan hệ họ hàng gần gũi hơn với một loài thảo nhỏ so với cây sồi.
Cuộc thảo luận cộng đồng làm nổi bật hiện tượng này với những ví dụ hấp dẫn. Tổ tiên chung của một số loài cây có thể hoàn toàn không phải là cây, trong khi tổ tiên của một số cây hoa nhỏ có thể đã có gỗ và giống cây. Mô hình này xảy ra thường xuyên đến mức các nhà nghiên cứu đã xác định ít nhất 30 trường hợp tiến hóa độc lập của tính chất gỗ chỉ riêng trong các loài thực vật bản địa của quần đảo Canary .
Lignin: Một hợp chất hữu cơ phức tạp cung cấp hỗ trợ cấu trúc và làm cho thành tế bào thực vật cứng và có gỗ
Ví dụ về Tiến hóa Hội tụ của Cây: • Cây phong và cây dâu tằm có thể không có chung tổ tiên dạng cây • Ít nhất 30 quá trình tiến hóa độc lập tạo ra tính chất gỗ đã xảy ra ở thực vật quần đảo Canary Islands • Cây bơ và cây quế có quan hệ họ hàng gần gũi hơn so với cây táo và cây đào • Cây cọ và tre về mặt kỹ thuật là cỏ, không phải cây
Công Tắc Di Truyền Tạo Ra Cây Cối
Điều làm cho sự tiến hóa hội tụ này trở nên khả thi lại đáng ngạc nhiên đơn giản ở cấp độ di truyền. Tất cả thực vật đã sở hữu bộ công cụ di truyền cơ bản cần thiết để trở thành cây. Sự khác biệt không nằm ở việc có gen cây đặc biệt, mà ở cách các gen hiện có được biểu hiện và điều hòa.
Nghiên cứu đã chứng minh nguyên lý này một cách ấn tượng. Các nhà khoa học đã thành công trong việc kích hoạt sự phát triển gỗ ở Arabidopsis , một loài thực vật thảo nhỏ thường được sử dụng trong nghiên cứu, bằng cách thao tác chỉ một vài gen kiểm soát sự phát triển. Kết quả là một loài thực vật phát triển thân gỗ chưa từng thấy trong loài của nó trước đây.
Tính chất cây phản ánh sự khác biệt trong biểu hiện của một bộ gen tương tự như những gen được tìm thấy ở các loài họ hàng thảo.
Tính linh hoạt di truyền này giải thích tại sao chiến lược cây cứ xuất hiện. Thực vật có thể tương đối dễ dàng chuyển đổi giữa các mô hình phát triển thảo và gỗ, cho phép chúng thích ứng với các điều kiện môi trường và hốc sinh thái khác nhau.
Thảo: Thực vật có thân mềm, xanh thường chết đi mỗi năm, trái ngược với thực vật gỗ có thân cứng
Các Phát Hiện Di Truyền Quan Trọng: • Không tồn tại "gen cây" độc đáo - cây cối sử dụng cùng bộ công cụ di truyền như thực vật thảo bản • Đặc điểm của cây cối là kết quả từ việc biểu hiện khác nhau của các gen hiện có • Arabidopsis (thực vật thảo bản) có thể được biến đổi gen để phát triển thân gỗ • Tất cả thực vật đều chứa lignin và cellulose - cây cối chỉ đơn giản là tập trung các hợp chất này
Tại Sao Phân Loại Quan Trọng Cho Cuộc Sống Hàng Ngày
Cuộc thảo luận mở rộng ra ngoài sự tò mò học thuật đến những tác động thực tế. Các thành viên cộng đồng tranh luận liệu phân loại phát sinh loài có nên ghi đè các phạm trù thông thường chúng ta sử dụng hàng ngày hay không. Trong khi các nhà sinh vật học tổ chức thực vật theo mối quan hệ tiến hóa, những người làm vườn, kiến trúc sư cảnh quan và người bình thường cần các hệ thống phân loại khác nhau.
Cuộc tranh luận phản ánh các thảo luận tương tự về trái cây và rau củ. Cà chua có thể là trái cây về mặt thực vật học, nhưng về mặt ẩm thực nó hoạt động như một loại rau. Tương tự, cây cọ và tre về mặt kỹ thuật là cỏ, nhưng các kiến trúc sư cảnh quan vẫn coi chúng như cây cho mục đích thực tế.
Sự căng thẳng giữa độ chính xác khoa học và tiện ích thực tế phản ánh một câu hỏi rộng lớn hơn về cách chúng ta tổ chức kiến thức và liệu các phạm trù có nên phục vụ sự hiểu biết khoa học hay trải nghiệm con người.
Bức Tranh Lớn Của Tiến Hóa Hội Tụ
Hiện tượng cây đại diện cho một ví dụ mạnh mẽ của tiến hóa hội tụ, nơi các sinh vật không liên quan phát triển độc lập các đặc điểm tương tự. Quá trình này định hình phần lớn thế giới tự nhiên, từ thân hình thuôn của cá heo và cá mập đến mắt camera của động vật có xương sống và bạch tuộc.
Hiểu về tiến hóa hội tụ giúp giải thích tại sao tự nhiên thường có vẻ lặp lại các thiết kế thành công. Chiến lược cây hoạt động hiệu quả đến mức trong việc thu nhận ánh sáng mặt trời và cạnh tranh tài nguyên mà tiến hóa đã khám phá nó nhiều lần qua các dòng thực vật khác nhau.
Mô hình này cho thấy rằng trong khi các con đường tiến hóa cụ thể có thể không thể dự đoán được, các giải pháp chung cho những thách thức môi trường thường tuân theo các mô hình tương tự. Cây cối tồn tại không phải vì chúng chia sẻ một tổ tiên cây chung, mà vì việc cao, có gỗ và sống lâu mang lại lợi thế đáng kể trong nhiều môi trường.
Khám phá rằng cây cối không tồn tại như một nhóm tiến hóa đơn lẻ cuối cùng làm phong phú hơn chứ không làm giảm sự đánh giá cao của chúng ta về tự nhiên. Nó cho chúng ta thấy rằng những hình thức quen thuộc xung quanh chúng ta đại diện cho những thí nghiệm thành công trong cuộc sống, được thử nghiệm và kiểm tra bởi tiến hóa qua hàng triệu năm và vô số loài.
Tham khảo: There's no such thing as a tree (phylogenetically)
 |
|---|
| Welwitschia mirabilis là một ví dụ nổi bật về tiến hóa hội tụ, làm nổi bật sự thích nghi đa dạng của thực vật trong môi trường khắc nghiệt |