Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Cơ quan tương đồng, cơ quan tương tự và cơ quan thoái hoá
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em phân biệt được cơ quan tương đồng, cơ quan tương tự và cơ quan thoái hoá qua các ví dụ cụ thể, và biết loại cơ quan nào thật sự cho biết quan hệ họ hàng gần giữa hai loài.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước em đã dùng vị trí hoá thạch trong đất đá để đọc thứ tự thời gian (same-grade bridge). Bài này chuyển sang một loại bằng chứng khác, nằm ngay trên cơ thể những sinh vật đang sống quanh em: cấu tạo của các cơ quan.
Khởi động
Cánh tay người dùng để cầm nắm, chân trước con mèo dùng để đi, và vây ngực cá voi dùng để bơi — ba bộ phận trông rất khác nhau và làm ba việc hoàn toàn khác nhau. Nếu chụp X-quang cả ba, em nghĩ bộ xương bên trong của chúng sẽ giống nhau hay khác nhau?
Kiến thức trọng tâm
Cơ quan tương đồng là những cơ quan có cùng nguồn gốc, cùng kiểu cấu tạo cơ bản, nhưng có thể đảm nhận chức năng khác nhau ở các loài khác nhau. Ví dụ rõ nhất là chi trước của động vật có xương sống: xương cánh tay, xương trụ, xương quay, xương cổ tay và các xương ngón sắp xếp theo cùng một kiểu ở tay người (cầm nắm), chân trước mèo (đi), vây ngực cá voi (bơi), và cánh dơi (bay). Bốn kiểu chi trông rất khác nhau bên ngoài, làm bốn việc khác hẳn nhau, nhưng bộ xương bên trong giữ nguyên cùng một kiểu sắp xếp — chỉ tỉ lệ chiều dài từng xương và số ngón khác nhau giữa bốn loài, kết quả của chọn lọc tự nhiên diễn ra riêng ở từng lối sống.
Kiểu cấu tạo chung đó không phải ngẫu nhiên: nó chỉ hợp lý nếu bốn loài trên cùng thừa hưởng kiểu chi đó từ một tổ tiên chung, rồi qua hàng triệu năm, chọn lọc tự nhiên biến đổi chi đó theo bốn hướng khác nhau. Vì lý do đó, cơ quan tương đồng là bằng chứng giải phẫu đáng tin cậy nhất về quan hệ họ hàng — nó nhìn vào cấu tạo BÊN TRONG, khó thay đổi ngẫu nhiên, chứ không nhìn vào hình dạng bên ngoài.
Ngược lại, cơ quan tương tự là những cơ quan có nguồn gốc khác nhau nhưng đảm nhận cùng một chức năng, vì cùng chịu một kiểu áp lực môi trường giống nhau. Cánh côn trùng là một màng mỏng bằng chất kitin, hoàn toàn không có xương; cánh dơi là một màng da căng trên các xương ngón chi trước đã kéo dài ra — nguồn gốc khác hẳn nhau nhưng cùng làm một việc: bay. Tương tự, vây cá mập (không có xương chi kiểu bốn chi) và vây cá voi (xương chi trước biến dạng) đều giúp bơi nhưng phát triển từ hai con đường tiến hoá độc lập. Nhìn hình dạng bên ngoài, ai cũng dễ nhầm hai cơ quan tương tự là bằng chứng họ hàng gần — thực ra chúng chỉ cho biết hai loài từng chịu áp lực môi trường giống nhau, không nói lên mức độ họ hàng.
Cơ quan thoái hoá là cơ quan còn sót lại từ một cấu trúc từng có chức năng đầy đủ ở tổ tiên, nay thu nhỏ và mất phần lớn hoặc toàn bộ chức năng ban đầu. Ruột thừa ở người là phần còn sót lại của một manh tràng lớn hơn nhiều ở tổ tiên ăn thực vật, từng giúp tiêu hoá cellulose; xương cụt là phần còn sót của một chiếc đuôi ở tổ tiên linh trưởng có đuôi; một số loài trăn còn giữ vết tích xương chậu và một mẩu xương chi sau nhỏ xíu, dấu tích của bốn chi ở tổ tiên bò sát xa xưa. Một cơ quan thoái hoá chỉ hợp lý nếu loài đó thừa hưởng nó từ một tổ tiên từng thật sự cần đến cơ quan đầy đủ chức năng ấy.
Tương đồng nhìn vào NGUỒN GỐC cấu tạo; tương tự chỉ trùng CHỨC NĂNG bên ngoài — đây là chỗ học sinh dễ nhầm nhất.
Ví dụ
So sánh bộ xương chi trước của người, cá voi và dơi
1
Bộ xương chi trước của người (tay), cá voi (vây ngực) và dơi (cánh) đều gồm: một xương cánh tay, hai xương cẳng tay (trụ và quay), một nhóm xương cổ tay, và các xương ngón. Ba cơ quan này làm ba việc khác hẳn nhau — cầm nắm, bơi, bay. Chúng có phải cơ quan tương đồng không?
2
Cơ quan tương đồng được nhận diện qua cùng nguồn gốc và cùng kiểu cấu tạo cơ bản, bất kể chức năng có giống nhau hay không. Cả ba chi đều giữ đúng kiểu sắp xếp xương cánh tay – trụ, quay – cổ tay – ngón, dù tỉ lệ độ dài và số ngón khác nhau.
3
Chức năng của ba chi khác nhau hoàn toàn — tay người cầm nắm, vây cá voi bơi, cánh dơi bay — nhưng tiêu chí tương đồng không đòi hỏi chức năng giống nhau, chỉ đòi hỏi nguồn gốc và cấu tạo cơ bản giống nhau.
4
Vì cả ba cùng giữ nguyên kiểu cấu tạo xương cơ bản dù chức năng đã phân hoá mạnh, người, cá voi và dơi đều được xếp cùng nhóm động vật có xương sống bốn chi (tetrapod), có chung một tổ tiên xa xưa mang kiểu chi này.
5
Vậy chi trước của người, cá voi và dơi là cơ quan tương đồng: cùng nguồn gốc, cùng kiểu cấu tạo xương cơ bản, nhưng đã phân hoá theo ba hướng chức năng khác nhau qua chọn lọc tự nhiên ở ba lối sống khác nhau.
Ví dụ
Phân loại các cặp cơ quan (dạng đề kiểm tra)
1
Xét bốn cặp cơ quan sau: (1) cánh côn trùng và cánh chim; (2) chi trước người và vây cá voi; (3) ruột thừa ở người; (4) cánh dơi và cánh chim. Với mỗi trường hợp, hãy xác định đó là cơ quan tương đồng, tương tự, hay thoái hoá.
2
Cánh côn trùng (màng kitin, không xương) và cánh chim (chi trước có xương biến đổi) khác nguồn gốc nhưng cùng chức năng bay — cơ quan tương tự. Chi trước người và vây cá voi cùng giữ kiểu xương cánh tay – trụ, quay – cổ tay – ngón dù chức năng khác nhau — cơ quan tương đồng.
3
Ruột thừa là một cấu trúc còn sót lại, thu nhỏ, gần như mất chức năng tiêu hoá cellulose từng có ở tổ tiên ăn thực vật — cơ quan thoái hoá.
4
Cánh dơi và cánh chim đều có nguồn gốc từ chi trước bốn xương của tổ tiên bốn chi, nên XÉT VỚI NHAU, chúng là cơ quan tương đồng — dù cả hai, khi so với cánh côn trùng, lại là cơ quan tương tự. Tương đồng hay tương tự không phải nhãn cố định gắn liền với một cơ quan, mà phụ thuộc vào đang so sánh nó với cơ quan nào.
5
Vậy: cặp (1) tương tự, cặp (2) tương đồng, cặp (3) thoái hoá, cặp (4) tương đồng — điểm mấu chốt là phải luôn hỏi 'so với cơ quan nào' trước khi trả lời tương đồng hay tương tự.
Sai lầm thường gặp
Sai lầm phổ biến nhất của cả bài là nhầm lẫn hai khái niệm: tương đồng nhìn vào NGUỒN GỐC cấu tạo, có thể khác chức năng — bằng chứng thật về tổ tiên chung. Tương tự chỉ trùng CHỨC NĂNG bên ngoài do cùng thích nghi với một kiểu môi trường, nguồn gốc khác hẳn nhau — KHÔNG chứng minh quan hệ họ hàng gần. Thấy hai cơ quan trông giống nhau, làm cùng một việc rồi vội kết luận hai loài đó họ hàng gần là kết luận sai — phải kiểm tra cấu tạo và nguồn gốc bên trong, không dừng ở hình dạng hay chức năng bên ngoài.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Cơ quan tương đồng — cùng nguồn gốc, có thể khác chức năng — là bằng chứng thật về họ hàng. Cơ quan tương tự — khác nguồn gốc, trùng chức năng — chỉ cho biết cùng môi trường sống, không phải họ hàng gần. Cơ quan thoái hoá là dấu vết của một cấu trúc từng có chức năng đầy đủ ở tổ tiên.
Bài tiếp theo lùi bằng chứng về giai đoạn sớm nhất của một cơ thể — trước khi các cơ quan trưởng thành đủ để so sánh hình dạng — bằng chứng phôi sinh học.
Cơ quan tương đồng là những cơ quan có cùng nguồn gốc, cùng kiểu cấu tạo cơ bản, nhưng có thể đảm nhận chức năng khác nhau ở các loài khác nhau. Ví dụ rõ nhất là chi trước của động vật có xương sống: xương cánh tay, xương trụ, xương quay, xương cổ tay và các xương ngón sắp xếp theo cùng một kiểu ở tay người (cầm nắm), chân trước mèo (đi), vây ngực cá voi (bơi), và cánh dơi (bay). Bốn kiểu chi trông rất khác nhau bên ngoài, làm bốn việc khác hẳn nhau, nhưng bộ xương bên trong giữ nguyên cùng một kiểu sắp xếp — chỉ tỉ lệ chiều dài từng xương và số ngón khác nhau giữa bốn loài, kết quả của chọn lọc tự nhiên diễn ra riêng ở từng lối sống.
Kiểu cấu tạo chung đó không phải ngẫu nhiên: nó chỉ hợp lý nếu bốn loài trên cùng thừa hưởng kiểu chi đó từ một tổ tiên chung, rồi qua hàng triệu năm, chọn lọc tự nhiên biến đổi chi đó theo bốn hướng khác nhau. Vì lý do đó, cơ quan tương đồng là bằng chứng giải phẫu đáng tin cậy nhất về quan hệ họ hàng — nó nhìn vào cấu tạo BÊN TRONG, khó thay đổi ngẫu nhiên, chứ không nhìn vào hình dạng bên ngoài.
Ngược lại, cơ quan tương tự là những cơ quan có nguồn gốc khác nhau nhưng đảm nhận cùng một chức năng, vì cùng chịu một kiểu áp lực môi trường giống nhau. Cánh côn trùng là một màng mỏng bằng chất kitin, hoàn toàn không có xương; cánh dơi là một màng da căng trên các xương ngón chi trước đã kéo dài ra — nguồn gốc khác hẳn nhau nhưng cùng làm một việc: bay. Tương tự, vây cá mập (không có xương chi kiểu bốn chi) và vây cá voi (xương chi trước biến dạng) đều giúp bơi nhưng phát triển từ hai con đường tiến hoá độc lập. Nhìn hình dạng bên ngoài, ai cũng dễ nhầm hai cơ quan tương tự là bằng chứng họ hàng gần — thực ra chúng chỉ cho biết hai loài từng chịu áp lực môi trường giống nhau, không nói lên mức độ họ hàng.
Cơ quan thoái hoá là cơ quan còn sót lại từ một cấu trúc từng có chức năng đầy đủ ở tổ tiên, nay thu nhỏ và mất phần lớn hoặc toàn bộ chức năng ban đầu. Ruột thừa ở người là phần còn sót lại của một manh tràng lớn hơn nhiều ở tổ tiên ăn thực vật, từng giúp tiêu hoá cellulose; xương cụt là phần còn sót của một chiếc đuôi ở tổ tiên linh trưởng có đuôi; một số loài trăn còn giữ vết tích xương chậu và một mẩu xương chi sau nhỏ xíu, dấu tích của bốn chi ở tổ tiên bò sát xa xưa. Một cơ quan thoái hoá chỉ hợp lý nếu loài đó thừa hưởng nó từ một tổ tiên từng thật sự cần đến cơ quan đầy đủ chức năng ấy.
Sai lầm phổ biến nhất của cả bài là nhầm lẫn hai khái niệm: tương đồng nhìn vào NGUỒN GỐC cấu tạo, có thể khác chức năng — bằng chứng thật về tổ tiên chung. Tương tự chỉ trùng CHỨC NĂNG bên ngoài do cùng thích nghi với một kiểu môi trường, nguồn gốc khác hẳn nhau — KHÔNG chứng minh quan hệ họ hàng gần. Thấy hai cơ quan trông giống nhau, làm cùng một việc rồi vội kết luận hai loài đó họ hàng gần là kết luận sai — phải kiểm tra cấu tạo và nguồn gốc bên trong, không dừng ở hình dạng hay chức năng bên ngoài.