LỊCH SỬ PHÂN LOẠI SINH VẬT
I. CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA PHÂN LOẠI
3. Thời kỳ thứ ba: Phân loại học kinh nghiệm
Thời gian một trăm năm tư khi tái bản lần thứ 10 tác phẩm “Systema naturae” đến việc phát hành cuốn “nguồn gốc các loài” của Darwin là thời kỳ có những biến chuyển không lớn nhưng liên tục. Các nguyên tắc nghị luận suy diễn có tính chất tiên quyết không còn thông dụng nữa và các nhà phân loại học ngày càng có xu hướng tách các taxon bằng kinh nghiệm, trên cơ sở của toàn bộ tổ hợp dấu hiệu, chứ không phải là một số “dấu hiệu” chủ yếu. Thuật ngữ “hệ
thống tự nhiên” đã mất ý nghĩa như Linnaeus quan niệm dựa trên “bản chất”
bẩm sinh của sinh vật (như triết học kinh viện định nghĩa); hệ thống “tự nhiên”
bắt đẫu có nghĩa là hệ thống dựa trên sự xem xét toàn bộ tổ hợp các dấu hiệu.
Rút cục cái mà những người kế tục Aristotle coi là “tự nhiên” lại bắt đầu bị coi như là tùy tiện và nhân tạo.
Đặc trưng của thời kỳ này là sự tăng nhanh chóng và không ngừng số lượng các động vật đã biết. Các cuộc du lịch vòng quanh thế giới đã giới thiệu các nhà động vật học các động vật học châu Phi, Australia và châu Mỹ. Các chuyên viên nghiên cứu chim, bò sát, thân mềm hoặc côn trùng, hoặc thậm chí một nhóm côn trùng riêng lẻ nào đó – cánh vảy, cánh cứng hoặc kiếp, đã thay thế các nhà tự nhiên học địa phương.
Công việc của các nhà phân loại học thời kỳ này đã xác nhận sự khẳng định của các nhà tự nhiên học trước đây rằng sự đa dạng vô tận của sinh vật được tổ chức lại thành các nhóm tự nhiên. Các nhà phân loại kinh nghiệm thời kỳ này đã làm được một việc phi thường là xây dựng nên “hệ thống tự nhiên” theo nghĩa mới của chữ này. Tuy nhiên, là những người bị chinh phục bới các thuyết triết học của các nhà kế tục Aristotle, Cuvie các nhà theo thuyết duy danh và thuyết Lamac, cũng vì quá bận rộn vào việc nghiên cứu quá nhiều các loài mới, nên họ đã không để lại dấu ấn nào về việc sắp xếp trật tự tự nhiên.
4. Thời kỳ thứ tư: Phân loại học tiến hóa (theo Darwin)
Trước năm 1859 để giải thích tính tự nhiên của hệ thống, nhà phân loại học thường phải lựa chọn giữa hai cách lý giải đối lập. Một là, theo các nhà duy danh luận và khẳng định rằng không có các nhóm phân loại tự nhiên, các taxon là tùy tiện và chỉ là kết quả của hoạt động lý trí con người có xu hướng muốn sắp xếp trật tự mà thôi. Tính tự nhiên của đa số các taxon được xác lập bằng kinh nghiệm rõ ràng với quan điểm này đến nỗi cho tới năm 1859 chưa hẳn đã có ai ủng hộ ý kiến đó. Còn cách lý giải đối lập cho rằng trật tự thiên nhiên là điều chỉnh trước của tạo hóa, còn mỗi taxon là tổ hợp các biến thể của một loại hình cơ bản nào đó mang trong mình nó bản chất của loại hình đó một cách cố định.
Công lao vĩ đại của Darwin chính là ông đã nêu ra được khả năng lý giải thứ ba trong tác phẩm “Nguồn gốc các loài”.
Sự thừa nhận lý thuyết tiến hóa trên thực tế đã không ảnh hưởng tới các hệ thống phân loại đã được khẳng định. Thực tế, thuyết tiến hóa đã đưa ra cơ sở lý luận cho những thành tựu thành thực tiễn của các nhà phân loại học kinh nghiệm. Thuyết tiến hóa cho phép giải thích tại sao tính biến dị trong thiên nhiên lại không liên tục, mà hình thành, “từ các nhóm bên trong các nhóm”. Nhưng Darwin không chỉ đã xây dựng cơ sở lý thuyết hệ thống tự nhiên, mà còn đưa ra một số quy tắc thực hành rõ ràng, làm thế nào để tránh khỏi vòng luẩn quẩn trong lý luận vốn là đặc điểm ở Linnaeus, Cuvie và các bậc tiền bối khác. Công việc cần
mẫn nhiều năm về phân loại giáp xác chân sợi (Cirripedia) đã giúp nhiều cho ông trong việc này. So với đa số những người kế tục của ông, Darwin đã hiểu rõ là trên con đường phát sinh chủng loại có hai quá trình – đó là quá trình phân ngành và quá trình phân ly tiếp sau. Không những vậy, ông còn nhấn mạnh rằng việc phân chia các taxon phải dựa trên sự phân ngành (“đặc tính chung nguồn gốc”) và khi đặt các đơn vị ấy vào bậc của thứ hạng này hay thứ hạng khác cần chú ý tới “mức độ khác nhau của các biến đổi ở chúng”.
Những nhà phân loại tiếp sau Darwin đã nghiên cứu hệ thống tự nhiên trước hết như bằng chứng quan trọng phục vụ cho thuyết tiến hóa. Cách đây không lâu lý thuyết phân loại sinh vật đã bắt đầu được nghiên cứu như một ngành của phương pháp luận và triết học của khoa học. Chỉ đến khi ấy người ta mới thừa nhận rằng các nguyên tắc tiên quyết có ích đối với việc phân loại các đối tượng vô sinh thì phần lớn lại không áp dụng được cho sinh vật mà có lẽ còn là sai lầm nếu đem áp dụng vào sinh vật mà lượng thông tin của chúng bị tiến hóa chi phối. Thuyết tiến hóa của Darwin đã làm cho công tác phân loại có một cơ sở tương tự. Tuy nhiên, một vấn đề được đặc biệt quan tâm là xác định các mắt xích còn thiếu giữa các taxon dường như không có liên hệ gì với nhau và việc dựng lại “tổ tiên nguyên thủy”. Một trong những thành tựu theo hướng này là cây phát sinh chủng loại (Hình 1) do Hacckel xây dựng năm 1866. Mặc dù ra đời đã hơn một thế kỷ, nhưng về tổng thể, mối quan hệ tiến hóa và nhiều chi tiết của cây phát sinh của Hacckel vẫn phản ánh khá phù hợp với các cây phát sinh hiện nay (Hình 2A và Hình 3). Có thể nhận thấy nhiều nhóm như động vật như da gai (echinoderms), chân khớp (arthropods), thân mềm (molluscs) và động vật có xương sống (vertebrates) là những đại diện cho các ngành động vật. Tuy nhiên, nhiều mối quan hệ giữa các ngành này được thể hiện trong cây phát sinh như thân mềm với seasquirt (Himatega), hay động vật da gai với giun đốt (annelids) và chân khớp đã không còn phù hợp với các khái niệm hiện đại của tiến hóa động vật.
Dù sao, xu hướng nổi bật của các nhà phân loại động vật trong thời gian nửa sau thế kỷ XIX là tìm các sự kiện xác nhận cây phát sinh chủng loại ấy và hoàn thiện sơ đồ phát sinh chủng loại, điều đó dẫn tới sự thúc đẩy mạnh mẽ trong các lĩnh vực hệ thống học so sánh, hình thái học so sánh và phôi học so sánh. Mặc dù các dẫn liệu có được còn chưa phải là những dẫn liệu cuối cùng, như lúc đó người ta cho là vậy, sự chú ý tới sự phát sinh chủng loại đã làm xuất hiện hàng loạt nghiên cứu có giá trị và làm người ta quan tâm đến những nhóm sinh vật ít đặc sắc mà nếu không có như vậy thì ít ai đã nghiên cứu đến.
Điều quan trọng hơn nữa là các nghiên cứu có tính chất mô tả đó đã tạo cơ sở cho các lĩnh vực sinh học chức năng và thực nghiệm, sự phát triển mạnh mẽ của chúng bắt đầu từ năm thứ 70-80 của thế kỷ XIX.
5.Thời kỳ thứ năm: Phân loại học quần thể.
Hình 1. Sơ đồ phát sinh chủng loại dạng cây (Theo Haeckel,1866)
Thực tế khi so sánh các lô vật mẫu từ các quần thể thu thập ở các phần khác nhau của vùng phân bố một loài nào đó, người ta lại thấy có sai khác ít nhiều giữa chúng với nhau. Điều đó đưa tới sự thay thế các loài loại hình bằng các loài đa mẫu gồm các quần thể khác nhau (trong không gian và thời gian). Nghiên cứu và so sánh các quần thể thuộc một loài trở thành mục đích chủ yếu của phân loại học quần thể.
Cũng chính trong thời kỳ này nổi lên hàng đầu hai xu hướng phân loại học.
Một trong số đó có thể gọi là xu hướng sinh học trong phân loại học. Nhà phân loại học ngày càng rời viện bảo tàng đi ra thực địa, họ bổ sung cho các dấu hiệu hình thái nhiều hơn bằng các dấu hiệu của cơ thể sống liên quan tới tập tính, yêu cầu sinh thái, sinh lý và hóa sinh. Phân loại học thực tế đã trở thành phân loại học sinh học. Một sự kiện khác là việc đưa nghiên cứu thực nghiệm vào phân loại học. Măc dù các nghiên cứu thực nghiệm chủ yếu được tiến hành trong thực vật học, chứ không phải trong động vật học, nhưng dù sao việc phân tích thực nghiệm các cơ chế cách ly, đặc biệt ở động vật có xương sống, ở ruồi giống và động vật nguyên sinh, cũng như việc áp dụng các phương pháp thực nghiệm khác cũng rất có lợi.
Hệ thống học quần thể không phải là vế đối lập của phân loại học cổ điển, mà chỉ là sự kế tục của nó. Ở các nhóm động vật mà hiện nay còn đang ra sức chạy theo việc thống kê các loài và các lô vật mẫu chỉ được thu thập từ một số ít quần thể địa phương thì các phương pháp phân loại học quần thể khó áp dụng.
Tập trung vào mức độ quần thể, phân loại học mới tự nhiên ít ảnh hưởng tới lý thuyết phân loại ở mức độ các taxon cao. Sự suy nghĩ về các quan niệm quần thể sẵn có trong hệ thống học mới là một trong những nguồn chủ yếu của một khoa học mới – di truyền học quần thể và rồi đến lượt khoa học này lại ảnh hưởng lên sự phát triển sau này của hệ thống học quần thể. Đồng thời chúng cũng đã giúp nhiều cho việc làm sáng tỏ các khái niệm của chúng ta về tiến hóa ở bậc loài và đóng một vai trò lớn lao khi tiến hành tổng hợp trong sinh học tiến hóa.
6. Thời kỳ thứ sáu: các xu hướng hiện đại.
Có ba hiện tượng đặc trưng cho thời kỳ hiện đại. Hiện tượng thứ nhất, là xét lại tất cả lý thuyết phân loại học trong các công trình của Henning (1950, 1966), Remanen (1952), Gregg và Mayr (1965b). Điều đó cũng được các bài báo công bố trong các tạp chí “Systematic Zoology” và “Publications of Systematic Association”. Khẳng định hiện tượng đáng kể thứ hai đặc trưng cho thời đại chúng ta là việc sử dụng máy tính điện tử và liên quan với điều này có các ý định phục hồi xu hướng duy danh trong phân loại học (Sokal và Sneath, 1963). Hiện tượng thứ ba, là việc áp dụng mạnh mẽ các phương pháp hóa sinh và điều quan trọng hơn, là sự thừa nhận của các nhà sinh học phân tử về tầm quan trọng của phát sinh chủng loại của sinh vật đối với sự hiểu biết về tiến hóa của các phân tử lớn.
Đặc biệt, trong vòng gần ba thập kỷ trở lại đây kỹ thuật phân tử DNA đã trở thành công cụ rất lợi hại, không những cho phép đánh giá sự sai khác di truyền ở mức độ phân tử mà còn cho phép nghiên cứu mối quan hệ phát sinh của các nhóm động vật. Cùng với cây chủng loại phát sinh dựa vào nghiên cứu hình thái, Adoutte và các tác giả khác (2000) đã xây dựng được cây chủng loại phát sinh dựa trên đặc trưng phân tử của động vật (Hình 2).
A B
Mặc dù hiện nay nghiên cứu phát sinh của nhiều nhóm động vật đã làm sáng tỏ nhiều mối quan hệ tiến hóa, nhưng nhiều nhóm khác thì vẫn còn nhiều vấn đề vẫn chưa được giải quyết. Với những thành tựu đã đạt được, Telford
Hình 2. Chủng loại phát sinh của động vật đa bào (Metazoan) (A) Sơ đồ phát sinh trên cơ sở hình thái và phôi học (Hyman, 1940) và
(B) Sơ đồ phát sinh phân tử.
(2006) đã xây dựng cây phát sinh chủng loại mới nhất cho động vật (Hình 3) nhưng cũng chỉ ra rằng cây phát sinh chủng loại về cơ bản cũng chỉ ra mối quan hệ phát sinh của các ngành (phylum). Điều này có nghĩa rằng có thể dễ dàng nhận ra da gai, chân khớp, thân mềm hoặc giun đốt, nhưng rất khó để biết được mối quan hệ giữa nhóm này với nhóm khác.
Hình 2. Cây chủng loại phát sinh theo Telford (2006).
Quan hệ phát sinh của động vật hai lớp phôi (diploblasts) màu đỏ hồng (phần dưới cùng), tiếp theo là động vật có miệng thứ sinh (deuterostomes) màu đỏ, tiếp theo là
nhóm động vật biểu mô (ecdysozoans) màu xanh lục và nhóm động vật hình rêu (lophotrochozoans) màu xanh nước biển. Năm taxon (dấu *) là những nhóm còn
nhiều vấn đề chưa rõ được chỉ màu đen.