rong khoảng giữa thế kỷ XIX, Darwin nhận thấy các nhà cấy giống động vật và cây côi dùng một phương pháp tương tự như sự tuyển lọc thiên nhiên để sinh sản những loại khác lạ. Những người cấy giống này tạo ra những loại có những đặc điểm được yêu thích. Tiến trình này được gọi là “tuyển lọc nhân tạo” và đã tạo ra những thay đổi lớn trong các giống loại. Thí dụ, nhiều con chó được cấy giống với sự khác biệt về thể chất to nhỏ, hình dáng và tính tình. Chúng có lẽ là con cháu của một hay vài loại chó nào đó được cấy giống để có những đặc điểm khác lạ. Những đặc điểm này giúp cho chó có khả năng làm những công việc như trở thành loại chó săn giỏi, dùng để chăn cừu. Những nhà cấy giống thực vật cũng dùng phương pháp tương tự để cấy giống thu hoạch mùa màng từ những loại thực vật nguyên thuỷ hoang dã. Thí dụ như bắp cải, súp lơ… được cải giống để sản xuất mạnh hơn.
Tuyển lọc nhân tạo khác tuyển lọc tự nhiên ở chỗ thay vì để cho thiên nhiên quyết định thì lại là con người quyết định những đặc điểm gì cần phải được thay đổi hay biến dạng để cho những cá nhân trong một giống loài nào đó có ưu thế sinh sản.
Thuyết tiến hoáKhỉ Darwin còn ở tuổi thiếu niên không ai có thể ngờ sau này ông trở thành nhà khoa học nổi tiếng nhất thế giới. Darwin sinh trưởng trong một gia đình gồm những người làm nghề tự do và những học giả. Ở trường trung học Darwin rất chán môn cổ ngữ Hy Lạp và chán luôn cả chương trình cổ điển cứng nhắc. Cậu thường bị giáo sư mắng vì tội phí phạm thì giờ vào những thí nghiệm hoá học, phí phạm thì giờ sưu tầm sâu bọ cùng các mẫu đá. Năm 16 tuổi, Darwin được gia đình cho theo học y khoa tại trường đại học Edinburgh. Hai năm sau, Darwin cho rằng nghề y không phải là nghề của mình, nên Darwin được gia đình gửi tới trường đại học Cambridgel, học làm mục sư của giáo hội Anh quốc.
Darwin ở Cambridge 3 năm, và theo ông, đó là 3 năm không ích lợi gì cho sự học hỏi. Tuy nhiên, trong thời gian này Darwin có may mắn được giao thiệp thân tình với hai giáo sư thế lực là Henslow, giáo sư môn thực vật học và Sedgwick, giáo sư môn địa chất học. Darwin dành rất nhiều thì giờ theo hai giáo sư đi du ngoạn các miền quê để sưu tầm côn trùng và quan sát vạn vật.
Chính giáo sư Sedgwick đã vận động cho “nhà vạn vật học” Darwin được đáp tàu Beagle đi nghiên cứu ở miền nam bán cầu. Sau này, Darwin nói rằng chuyến đi đó là “biến cố quan trọng nhất trong đời”, quyết định toàn bộ sự nghiệp của ông.
Trong 5 năm liền, từ năm 1831 đến năm 1836, tàu Beagle đi vòng quanh thế giới, cập bến hầu khắp những hải đảo lớn. Tới đâu Darwin cũng sưu tầm đủ loại cây côi, động vật còn sống hay đã hoá thạch trên cạn hay dưới nước. Việc sưu tầm đó rất có ích cho sự tìm kiếm và viết lách của ông sau này. Với con mắt của nhà vạn vật học, ông nghiên cứu đủ loại thảo mộc động vật, cả trên những đồng cỏ hoang ở Apganixtan, trên những sườn núi Andes trơ trụi, trong những hồ nước mặn, ở sa mạc Chilê và Australia, trong rừng rậm ở Brazil, Sierra del Fuego, Tahiti và những quần đảo Cape Verde trụi hết cây. Darwin còn nghiên cứu cả địa chất miền rừng núi và bờ biển Nam Mỹ, những đảo san hô, những di tích động vật ở Patagonia, những giống người đã tuyệt chủng ở Peru, những thổ dân ở Sirra del Fuego và Patagonia. Trong tất cả những nơi Darwin đặt chân tới có quần đảo Galapagos cách bờ biển phía tây nam Mỹ chừng 500 dặm khiến ông chú ý hơn cả. Trên những hòn đảo không người và trơ trụi này, Darwin thấy có một giống rùa khổng lồ mà ông đã gặp dưới hình thức hoá thạch ở nơi khác, thấy những con thằn lằn đã tuyệt chủng từ lâu ở những miền khác trên thế giới, những con của khổng lồ, những con sư tử biển. Điều khiến Darwin ngạc nhiên hơn hết là chim muông ở đây tuy cùng chủng loại nhưng vẫn khác các loài chim muông ở lục địa châu Mỹ. Hơn nữa, ông còn nhận thấy có nhiều giống chim tuy cùng một chủng loại nhưng ở mỗi đảo thuộc quần đảo Galapagos lại có những điểm dị biệt khác nhau. Hiện tượng kỳ lạ ở quần đảo Galapagos cộng thêm những sự kiện Darwin nhận xét thấy trước đây ở Nam Mỹ, tăng thêm quan niệm bắt đầu hình thành về quy luật tiến hoá của vạn vật trong ông. Chính Darwin kể lại: “Tôi ngạc nhiên vô cùng khi tìm thấy di cốt giống súc vật to lớn có vỏ cứng ở những cánh đồng hoang vu bên Nam Mỹ giống như giống cừu trư (armadillos) hiện nay. Thứ đến là hình thể những động vật thuộc cùng chủng loại thay thế nhau qua sự quan sát sâu về phía nam trên đại lục châu Mỹ. Sau hết, là vì đặc tính Nam Mỹ của hầu hết những động vật trong quần đảo Galapagos và đặc biệt là hình thức những chủng vật này khác nhau trên mỗi đảo thuộc quần đảo Galapagos, không phải vì những đảo này có vẻ rất già cỗi theo quan niệm địa chất học”.
Từ đây về sau, Darwin không còn tin vào những lời giảng dạy trong Kinh thánh nói rằng: Thượng đế tạo ra các chủng loại động vật nguyên vẹn và đời đời không hề thay đổi nữa.
Ngay sau khi về Anh, Darwin phát triển lý thuyết của ông về luật tiến hoá của vạn vật, thu thập các biến thái của các chủng loại để viết tập “Nguồn gốc các loài”. Bản thảo đầu tiên của tập sách này được viết vào năm 1842 và chỉ gồm 35 trang, nhưng đến năm 1844, tập sách đã lên tới 230 trang. Khởi đầu, Darwin đặt vấn đề tại sao các chủng loại đã phát sinh rồi với thời gian lại biến thái và phân chia ra làm nhiều giống khác nhau và cuối cùng một số lại có thể bị tuyệt chủng?
Darwin đã tìm được giải đáp cho những câu hỏi, sau khi bất ngờ ông đọc tập Luận về dân số của Malthus. Chính Malthus đã nêu ra ý kiến này: mức độ gia tăng dân số trên thế giới bị trì hoãn bởi những “sức cản rõ ràng” như bệnh tật, tai nạn chiến tranh và đói kém. Darwin liền nghĩ có thể những trở ngại đó cũng làm chậm lại quá trình sinh sôi nảy nở các chủng loại động vật, thực vật. Ông viết: “Sau nhiều năm quan sát kỹ lưỡng sự sống các động vật, thực vật tôi đã thấu hiểu thế nào là quy luật đấu tranh sinh tồn ngự trị ở khắp mọi nơi. Do đó, tôi nhận định rằng các chủng loại sẽ tồn tại nếu gặp điều kiện thuận lợi, nếu gặp nghịch cảnh sẽ có thể bị tuyệt chủng và chính yếu tố hoàn cảnh đã khiến phát sinh ra những chủng loại mới. Đó là khởi điểm lý thuyết của tôi và cứ theo chiều hướng đó, tôi tiếp tục việc nghiên cứu”.
Chính nhận định đó đã đưa Darwin khám phá ra quy luật “đào thải tự nhiên”, quy luật “đấu tranh sinh tồn”, nền tảng lý thuyết của Nguồn gốc các loài. Năm 1859, tại Luân Đôn người ta đã cho xuất bản cuốn sách của Charles Darwin: “Sư hình thành loài theo con đường chọn lọc tự nhiên hay sự bảo tồn các giống Ưu thế trong cuộc cạnh tranh vì sự sống”. Học Thuyết tiến hoá nổi tiếng đã được trình bày trong cuốn sách này.
Vậy Thuyết tiến hoá là gì?
Thuyết tiến hoá là một lý thuyết đề cập đến tiến trình thay đổi đời sống của các loài sinh vật trên trái đất. Ý niệm của Thuyết tiến hoá hữu cơ, hay thường được gọi ngắn gọn là Thuyết tiến hoá, là hàng triệu các loài có đời sống trên trái đất ngày nay đã sinh sôi nảy nở và phát triển qua thời gian từ những sinh vật có đời sống và cấu tạo rất đơn giản.
Thuyết tiến hoá đầu tiên được nhà vạn vật học người Pháp, Chevalier de Lamarck nói đến năm 1809, nhưng không được ai chú ý. Mãi đến năm 1858, Charles R. Darwin trình bày luận thuyết này mới được nhiều người để ý tới. Từ đó trở đi, nhiều sự khảo cứu khoa học đã ngày càng hoàn chỉnh luận thuyết này thêm chính xác hơn.
Những điểm chính trong luận Thuyết tiến hoá
Điểm căn bản của thuyết này là các sinh vật sẽ biến đổi những đặc tính di truyền qua thời gian. Sự thay đổi này đã biến một số sinh vật sống thời xa xưa thành những sinh vật với hình ảnh của ngày hôm nay. Trong suốt thời gian khoảng vài triệu năm, một khoảng thời gian được coi là tương đối ngắn với số tuổi của trái đất, đã có hàng ngàn các chủng loại sinh vật bị tuyệt chủng và hàng ngàn các loại khác được sinh ra.
Thuyết tiến hoá cho rằng tất cả các loài sinh vật có lẽ đã phát triển từ một sinh vật có hình thể rất đơn giản sống cách đây khoảng mấy tỷ năm. Qua thời gian, sinh vật đơn giản này biến đổi thành hai hay nhiều loại khác nhau. Những sinh vật mới này lại phát triển và biến đổi thành những loại sinh vật khác. Tiến trình này được gọi là “sinh loại” (speciation) và tạo ra khoảng 2 triệu loại sinh vật đang sinh sống trên trái đất ngày hôm nay.
Liên quan đến sinh loại là luận cứ “cùng thuỷ tổ”. Bởi vì nếu tất cả các sinh vật từ cùng một loại sinh vật đơn giản đầu tiên ra, có nghĩa bất cứ loại sinh vật nào cũng có cùng một thuỷ tổ. Loại sinh vật nào có những điểm tương đồng hay giống nhau thì có cùng một thuỷ tổ gần đây, tuy nhiên những chủng loại khác nhau thì phải tìm hiểu sâu trong quá khứ để kiếm thuỷ tổ của chúng. Thí dụ như con người và loài khỉ hay đười ươi có cùng một thuỷ tổ sống cách đây khoảng 4-10 triệu năm: trong khi đó con người và loài bò sát như thằn lằn, rắn mối có cùng một thuỷ tổ sống cách đây khoảng 300 triệu năm.
Một luận cứ khác cũng liên quan đến Thuyết tiến hoá là “sự biến đổi từ từ”. Theo luận cứ này, những biến đổi tiến hoá của các sinh vật không xảy ra một cách bết thình lình mà thay đổi từ từ theo thời gian hàng thế kỷ hoặc hàng triệu năm. Theo các nhà khoa học, mức độ tiến hoá của ngày hôm nay bằng khoảng mức độ tiến hoá đã xảy ra trong quá khứ.
Một luận cứ khác là luận cứ “tuyển chọn tự nhiên”, một tiến trình của sinh vật thích hợp với môi trường sinh sống sẽ có nhiều con cháu nhất. Tất cả mọi sinh vật đều tranh nhau sống với giới hạn của thực phẩm, nước, không gian sinh sống và những yếu tố cần thiết khác. Những động vật hay thực vật nào có thể thay đổi để thích hợp với môi trường sống sẽ nắm ưu thế và sẽ sinh sản đông hơn là các sinh vật cùng loại khác trong cùng một nhóm. Vì thế, tỷ lệ của các sinh vật này mang những đặc điểm thích hợp với môi trường sống trong cùng một nhóm sẽ ngày càng tăng qua các thế hệ. Các nhà khoa học dùng danh từ “thích hợp” để diễn tả trường hợp có khả năng sinh sản mạnh.
Mặc dù tiến hoá được gọi là “thuyết” nhưng không có nghĩa sự biến hoá về vạn vật học chỉ là những suy đoán và không có những luận chứng khoa học. Trong khoa học, một luận thuyết là những tư tưởng, ý kiến được dựa trên những quan sát về thiên nhiên để giải thích những dữ kiện liên quan đến nó. Thuyết tiến hoá được phát triển dựa trên những dẫn chứng rộng lớn của nhiều ngành khoa học. Khi một luận thuyết có quá nhiều dẫn chứng khoa học, nó sẽ trở thành một sự kiện khoa học. Hầu hết các nhà khoa học đều coi Thuyết tiến hoá là một sự kiện khoa học. Tuy nhiên có nhiều người không chấp nhận Thuyết tiến hoá vì lý do niềm tin nơi tôn giáo.
Hầu hết những thay đổi trong sự biến hoá gây ra bởi sự tác động của hai tiến trình: (1) biến dạng và (2) chọn lọc tự nhiên, sự biến dạng tạo ra sự thay đổi ngẫu nhiên trong sự di truyền của một sinh vật hay một nhóm sinh vật (một nhóm sinh vật của cùng một loại sinh vật sống trong cùng một vùng). Sự chọn lọc tự nhiên sẽ tuyển lọc những thay đổi này, những thay đổi khiến một loại sinh vật tăng thêm khả năng thích hợp với môi trường sống và được truyền từ đời này đến đời khác. Cũng cùng thời gian đó, sự tuyển chọn tự nhiên cũng sẽ loại đi những thay đổi khiến một sinh vật có ít khả năng thích hợp với môi trường sống hơn. Một tiến trình khác cũng gây ra những thay đổi trong một quần thể nào đó, được gọi là “xu hướng di truyền”. Tuy nhiên các nhà khoa học cho là nó không quan trọng bằng chọn lọc tự nhiên.
Sự biến dạng là một sự thay đổi của một gen, đơn vị căn bản của sự di truyền. Sự biến dạng có thể gây ra thay đổi tới các đặc điểm di truyền. Để hiểu sự biến dạng gây sự thay đổi ra sao thì cần phải hiểu những đặc điểm được di truyền thế nào.
Những đặc điểm di truyền được chứa trong một dạng cấu trúc giống như sợi chỉ, được gọi là nhiễm sắc thể trong các tế bào. Những nhiễm sắc thể này mang nhiều gen bao gồm một hợp chất gọi là ADN. ADN chính là nơi chứa các dữ liệu quyết định các đặc điểm di truyền.
Hầu hết trong các tế bào của thực vật và động vật đều chứa cặp nhiễm sắc thể. Thí dụ như trong tế bào của con người có 46 nhiễm sắc thể và xếp làm 23 cặp. Thai nhi sẽ nhận một nửa bộ nhiễm sắc thể từ người cha và một nửa bộ nhiễm sắc thể từ người mẹ. Nói một cách khác, trứng “noãn” của mẹ chứa nửa cặp nhiễm sắc thể và tinh trùng của người cha chứa nửa cặp nhiễm sắc thể. Khi tinh trùng vào trứng và thụ thai sẽ có đủ một cặp nhiễm thể.
Đôi khi, những gen từ một cặp nhiễm sắc thể này đổi chỗ với một cặp nhiễm sắc thể khác khi tinh trùng hay noãn bào được thành hình. Sự đổi chỗ như vậy được gọi là “sự tái hợp” và có thể tạo nên một sự kết hợp mới với đặc điểm di truyền mới.
Khi hợp tử - trứng và tinh trùng - bắt đầu phát triển, mỗi nhiễm sắc thể trong nhân của tế bào sẽ trở thành hai bản giống hệt nhau và nằm sát nhau theo cặp. Trong một tiến trình bình thường của sự sinh chia tế bào, mỗi tế bào mới sẽ chứa một bộ cặp nhiễm sắc thể. Vì vậy, tế bào mới chứa một bộ nhiễm sắc thể giống hệt với tế bào cũ. Tiến trình sinh sản tế bào cứ thế tiếp tục, cho đến khi tất cả các tế bào được tạo lập để trở thành một sinh vật. Sự biến dạng có thể gây ra bởi những yếu tố môi sinh xung quanh như chất hoá học, chất phóng xạ làm biến đổi các di tố, hoặc do sự sai lầm lúc tạo lập trong tiến trình sinh sản tế bào. Sau khi một di tố đã thay đổi, nó sẽ tạo ra một tế bào khác y như nó. Nếu những di tố biến dạng này có trong noãn hay một tinh trùng của một sinh vật chúng sẽ làm biến đổi một số đặc điểm di truyền. Chỉ có sự biến dạng mới có thể gây ra những đặc tính di truyền mới, vì vậy, sự biến dạng là nền căn bản của sự thay đổi cho sự tiến hoá và sự phát triển của các giống loài mới.
Sự biến dạng là một điều thông thường nhưng mức độ không đều và hầu hết là những đặc tính di truyền không thích hợp. Sự khiếm khuyết các nhiễm sắc tố là một thí dụ điển hình của sự biến dạng. Các động vật thiếu các nhiễm sắc tố có những di tố biến dạng thiếu khả năng tạo ra một màu da bình thường. Những động vật này sẽ không sống được và không sinh sản được như những động vật bình thường khác. Hầu như trong mọi trường hợp, những di tố biến dạng như thế đều bị loại bỏ bởi tiến trình chọn lọc tự nhiên vì hầu hết các sinh vật đó đều chết trước khi có thể sinh sản. Tuy nhiên, một vài sự biến dạng lại giúp cho các sinh vật thích hợp hơn với môi trường sinh sống của chúng. Thí dụ, một thực vật ở khu vực khô cằn nào đó có thể có di tố biến dạng giúp chúng phát triển rễ mọc sâu hơn. Điều này sẽ giúp cho thực vật này có khả năng sinh trưởng và sống lâu hơn các loại khác vì rễ của nó mọc sâu hơn và hút được nhiều nước hơn. Loại biến dạng như vậy là nền căn bản cho các thay đổi của sự tiến hoá.
Chọn lọc tự nhiên: Bao gồm bất cứ đặc điểm nào có ảnh hưởng tới khả năng cá nhân trong lĩnh vực sinh sản. Những đặc điểm này bao gồm hình dạng các chất hoá học trong cơ thể, và thân thể học (khả năng hoạt động của sinh vật). Để có sự chọn lọc tự nhiên, cần có hai điều kiện: Thứ nhất, những cá nhân của một quần thể phải khác nhau về những đặc điểm di truyền. Thí dụ như con người hầu như khác nhau về nhận dạng gồm chiều cao, cân nặng, màu mắt. Người ta cũng khác nhau ở những đặc điểm khác như kích thước của bộ óc, độ dày của xương và mức độ mỡ trong máu. Những sự khác biệt này do những yếu tố di truyền căn bản mà ra.
Điều kiện thứ hai là một số di truyền khác biệt đó phải ảnh hưởng tới khả năng sinh tồn và sinh sản. Khi điều này xảy ra, những cá nhân thích hợp nhất sẽ có khả năng truyền gen của mình tới những thế hệ tương lai hơn là những các cá nhân khác. Qua một thời gian là một giống loại gồm những di tố có khả năng sinh tồn trong môi trường đó.
Sự chọn lọc tự nhiên là một tiến trình theo nhóm. Nó là một sự tiến hoá của một tập hợp hay của một giống loại chứ không phải sự tiến hoá của một cá nhân, bằng cách từ từ tăng dần những đặc điểm của nhóm qua một thời gian.
Sự chọn lọc tự nhiên có thể thấy qua thí dụ điển hình về một loại cây xương rồng tên là xương rồng lê (loại xương rồng có quả nhìn giống như quả lê). Loại xương rồng lê này thường mọc rất thấp và thân nhọn mềm trên đảo Galapagos ở miền Nam châu Mỹ cùng biển Đại Tây Dương, loại xương rồng lê là thức ăn chính của giống rùa lớn. Rùa thường ăn loại xương rồng thấp bình thường hơn là loại xương rồng cao với những thân nhọn và cứng. Vì vậy loại xương rồng cao, nhọn và cứng đã tiến hoá từ loại thấp, mềm và sinh sản nhiều hơn qua thời gian. Cho tới nay, chủng loại xương rồng lê cao và cứng phổ biến nhất trên đảo. Nhưng những đảo khác không có rùa thì hầu như tất cả vẫn là loại xương rồng lê thấp và mềm.
Có nhiều loại chọn lọc tự nhiên gồm: (1) chọn lọc trực tiếp, (2) chọn lọc quân bình và (3) chọn lọc dục tính.
Chọn lọc trực tiếp: phát sinh ra đặc điểm mới để giúp các loài trở nên thích hợp với môi trường đang sống. Loại này chính là loại mà mọi người muốn nhắc tới khi nói đến chọn lọc tự nhiên. Sự tiến hoá của loài xương rồng lê là một thí dụ điển hình cho trường hợp này. Những cá nhân có những đặc điểm ưu thế khác với những đặc điểm chung của một tập thể, sẽ sinh sản con cháu đông hơn và khiến con số cá nhân có những đặc điểm này ngày càng đông hơn trong tập thể đó.
Chọn lọc quân bình: xảy ra khi một loại nào đó đã trở nên thích hợp với môi trường đang sinh sống. Trong trường hợp này những cá nhân với nhiều đặc điểm chung (quân bình) sẽ sinh sản mạnh nhất và những cá nhân với các đặc điểm bất đồng với đa số trong tập thể sẽ sinh sản yếu kém nhất. Thí dụ điển hình là xác suất tử vong của các bé sơ sinh dựa trên cân nặng khi mới sinh. Những bé sơ sinh với sức nặng trung bình ít bị tử vong hơn là các bé nặng hơn hoặc nhẹ hơn. Không giống như là sự chọn lọc trực tiếp, chọn lọc quân bình loại bỏ những đặc điểm thuộc loại cực đoan và làm giảm thiểu mức độ khác biệt trong một quần thể. Sự chọn lọc quân bình là chọn lọc thường xảy ra nhất trong sự chọn lọc tự nhiên.
Chọn lọc dục tính: xảy ra thường xuyên trong các loài động vật. Các động vật khi có khả năng sinh sản thường ưa thích người bạn đời của chúng phải có những đặc điểm nào đó về thể xác hay tính tình. Qua một thời gian, tiến trình này sẽ đưa đến một sự cải biến về cách tán tỉnh, màu sắc rực rỡ để hấp dẫn kẻ khác phái và những đặc điểm khác. Sự chọn lọc dục tính giải thích những trường hợp, thí dụ như: tại sao rất nhiều loại chim đực lại có màu sắc rực rỡ hơn loài chim cái.
Xu hướng di truyền: là một sự thay đổi ngẫu nhiên về mức độ của những gen trong một quần thể. Nó xảy ra dưới hình thức ngẫu nhiên khi noãn và tinh trùng tiếp nhận vài nhiễm sắc thể từ người cha, người mẹ khi chúng đang thành hình. Bởi vì những tế bào sinh sản này chỉ có nửa bộ nhiễm sắc thể, chỉ có một nửa gen của mỗi người cha hay mẹ là ở trong noãn hay tinh trùng. Nếu những người cha mẹ này hiếm muộn hoặc ít sinh con cái, một số gen sẽ không được truyền đến thế hệ sau. Xu hướng di truyền không phải là động lực khiến các loài phải tiến hoá để trở nên thích hợp với môi trường sống của chúng, vì nó xảy ra bởi sự thay đổi ngẫu nhiên.
Trong các loại động vật và thực vật sinh sản qua dục tính thì cụm từ “giống loại” được dùng để diễn tả một nhóm hay một quần thể động vật hoặc thực vật có khả năng sinh sản sau khi giao phôi với nhau. Các giống loài khác nhau không có khả năng sinh sản sau khi giao phôi.
Có nhiều cách trong thiên nhiên phân biệt giống loài này với giống loài khác và được gọi là “những yếu tố ngăn cách sự sinh sản”. Chúng bao gồm cả những yếu tố ngăn chặn những giống loại khác nhau, tuy sống cùng một vùng, sẽ không giao phôi với nhau. Thí dụ nhiều loại chim có những kiểu nhảy múa tán tỉnh để giao phôi rất khác biệt, khiến những con chim cái khác loại chẳng có một mảy may “rung động” với kiểu nhảy múa của một con chim đực khác giống nào đó. Tuy thế không hẳn là các loài khác giống không bao giờ giao phôi với nhau, nhưng những yếu tố ngăn cách sự sinh sản sẽ là trở lực của sự sinh sản hoặc gây tử vong cho thai nhi của con vật đã được sinh ra. Thí dụ điển hình là con la.
Con la được sinh ra bởi sự giao phôi của một con ngựa cái và một con lừa đực. Tuy nhiên, đến đời con la thì tuyệt đường sinh sản.
Một nhóm động vật hay thực vật một khi đã phát triển được những yếu tố ngăn cách sự sinh sản, ngăn chặn chúng gieo giống ngoài nhóm trở thành một giống loại mới. Hầu hết các nhà vạn vật học tin rằng tiến trình này phân loại thường bắt đầu khi một giống loại nào đó bị trở thành hai nhóm do sự ngăn cách bởi địa lý.
Sự ngăn cách bởi địa lý có thể do sự di chuyển, đổi dời của các lục địa qua hàng triệu năm, hay bị chia cắt bởi những dãy núi băng hoặc sông ngòi, kể cả những vùng đất trồi lên từ biển và trở thành như những cây cầu ngăn chia các loài thuỷ vật. Qua một thời gian, các giống loại tiến hoá một cách đặc biệt bởi do khác môi trường và sự biến dạng khác biệt xảy ra trong mỗi quần thể. Nếu sự ngăn cách địa lí quá lâu, quần thể này trở nên quá khác biệt với quần thể kia, khiến khả năng di truyền qua giao phôi của quần thể này với quần thể kia sẽ không còn nữa. Những yếu tố ngăn cách sự sinh sản lúc đó sẽ hiện hữu và quần thể của giống loại đó dần dần đi đến chỗ tuyệt chủng.
Hầu hết các sự thay đổi tiến hoá xảy ra rất lâu, khó có thể quan sát một cách trực tiếp. Tuy nhiên đây không phải là cách duy nhất để xác định một sự tiến hoá đã xảy ra hay không. Các nhà khoa học đã thu thập được một số lượng chứng cớ khổng lồ ghi nhận các trường hợp tiến hoá đã xảy ra. Các chứng cớ được tiếp nhận qua 6 cách chính là: (1) hoá thạch, (2) biểu thị địa lý của các giống loài, (3) thai nhi, (4) vết tích các cơ quan, (5) quan sát trực tiếp sự tiến hoá, (6) chọn lọc.
Hoá thạch cung cấp những chứng tích rõ ràng nhất của sự tiến hoá. Hầu hết các sinh vật hoá thạch bị chôn vùi dưới những tầng lớp bùn hay cát và sau đó trở thành đá. Các nhà khoa học đo số tuổi của các hoá thạch này bằng phương pháp phóng xạ. Thường thì sự ghi nhận hoá thạch có những khoảng cách vì chỉ một số ít hoá thành đá. Tuy nhiên các nhà nghiên cứu các sinh vật sống thời tiền sử đã tìm được tương đôi đầy đủ những hoá thạch để hiểu đời sống của các sinh vật trên trái đất từ xưa tới nay.
Các hoá thạch cho thấy một sự chuyển tiếp từ sự sống đầu tiên dưới dạng một tế bào đơn giản, qua những sinh vật có nhiều tế bào, trở thành những sinh vật phức tạp ngày hôm nay. Những hoá thạch tìm được trong những lớp đá cổ xưa bao gồm cả những dạng đời sống đơn giản và rất khác biệt với các sinh vật đang sống ngày nay, trong khi có những sinh vật có dạng đời sống phức tạp vừa mới hoá thạch thì tương đồng với những thực vật và động vật đang sinh sống ngày nay. Các hoá thạch đã chứng tỏ rất nhiều giống loại bị tuyệt chủng và những giống loại hiện hữu ngày nay không có nghĩa là đã có mặt trên trái đất từ ngày đầu tiên.
Các hoá thạch cũng để lại nhiều thí dụ về những thay đổi trong sự tiến hoá và phân loài một cách liên tục. Một thí dụ điển hình nổi bật là sự tiến hoá của loài động vật có vú từ loài bò sát mà ra. Những hoá thạch cho thấy không có một loài động vật có vú nào hiện hữu cách đây 250 triệu năm nhưng có rất nhiều loài bò sát sống trong thời gian đó. Loài có vú đầu tiên được ghi nhận qua các thạch cốt sống cách đây khoảng 200 triệu năm. Giữa hai khoảng thời gian này, các nhà khoa học đã tìm được rất nhiều những xương cốt của loài bò sát giống như loài có vú. Những bộ xương cốt của loài bò sát giống loài có vú ở thời gian đầu tiên thì gần giống như đúc của loài bò sát nhưng càng về sau những bộ xương lại càng giống như loài có vú. Ở khoảng giữa là những bộ xương nửa giống loài bò sát nửa giống loài có vú. Sự chuyển tiếp từ loài bò sát qua loài có vú từ từ tới độ không thể nào quyết định rõ ràng điểm nào là chỗ loài bò sát trở thành loài có vú! Những hoá thạch này ghi nhận lại rõ ràng sự tiến hoá của loài có vú từ thuỷ tổ là loài bò sát.
Một thí dụ khác về sự tiến hoá liên tục cũng đã được tìm thấy từ những hoá thạch là sự tiến hoá của loài ngựa, một số loài động vật có vú.
Những hoá thạch khác cho thấy những chứng tích của sự tiến hoá bao gồm “những dạng chuyển tiếp” có những sinh vật có dạng là thuỷ tổ của những nhóm động vật đang sống ở thời đại này. Nhiều dạng chuyển tiếp là sự tập hợp của những đặc điểm loài đang sống ngày hôm nay. Thí dụ: Archaeopteryx là một hoá thạch thuộc thuỷ tổ liên quan đến loài chim và loài bò sát. Loại hoá thạch này có xương cốt gần giống như loài khủng long nhỏ nhưng lại có những đặc điểm giống như chim, thí dụ như có lông, có mỏ như chim và một cặp cánh thuộc loài mới phát triển. Những dạng chuyển tiếp khác như thuỷ tổ của loài người chẳng hạn. Kể từ những năm 1920, các nhà tiền sử học đã thu thập được những hoá thạch chứng tỏ sự tiến hoá của con người ngày nay từ loài giống khỉ gọi là ausralopithecines.
Biểu thị của các giống loài cung cấp nhiều bằng chứng quan trọng cho Thuyết tiến hoá. Một số đảo nổi lên từ lòng biển và chưa bao giờ nối liền với bất cứ một lục địa nào. Thí dụ như Hawaii Tahiti và quần đảo Galapagos. Các sinh vật được tìm thấy trên những hải đảo là những loại có thể di cư một cách dễ dàng qua một khu vực biển rộng lớn. Những quần đảo này có rất nhiều các loại côn trùng có cánh, dơi, chim, và một số những loại thú vật thường thấy ở các lục địa. Thí dụ như đảo Galapagos không có thú vật có vú, không có cả loài động vật lưỡng cư (amphibian) như ếch, cóc, các loại bò sát vừa sống dưới nước vừa sống trên bờ. Các loài động vật có vú và lưỡng cư không dễ dàng di chuyển từ lục địa ra hải đảo. Ngoài ra, đa số các sinh vật trên các hòn đảo rất giống như các sinh vật ở những lục địa gần đấy, cho dù môi trường sống và khí hậu khác nhau. Thí dụ đảo Galapagos nhiều đá và khô hơn là vùng duyên hải nơi khí hậu ẩm thấp hơn và có những cánh rừng rậm rạp của miền nhiệt đới. Tuy nhiên, những loài chim và thực vật trên đảo Galapagos thì lại giống những loại sống dọc vùng duyên hải ẩm thấp hơn là những loài chim và thực vật sống ở những đảo khô cằn khác. Điều này chứng tỏ những loài sinh vật sống trên đảo này đến từ vùng duyên hải chứ không phải xuất phát từ chính đảo này ra.
Trên các hải đảo là những động vật và thực vật sống một cách đông đảo và là thành phần chính trên đảo, khi so sánh với những sinh vật tương tự sống ở lục địa có vài giống không thể tìm thấy ở những nơi khác. Thí dụ đảo Galapagos có 21 loại chim, trong 21 loại này có 13 loại thuộc về giống chim sẻ - một tỷ lệ cao hơn bất cứ nơi nào trên lục địa. Những con chim sẻ này thuộc về loại chỉ có trên đảo Galapagos.
Ngược dòng lịch sử Thuyết tiến hoá được khởi xướng từ đầu thế kỷ XVIII bởi hai nhà khoa học người Pháp qua các nghiên cứu về hoá thạch.
Năm 1809, nhà tự nhiên học người Pháp Lamack lập nên luận Thuyết tiến hoá được gọi là khá toàn diện trong mọi lĩnh vực, ông quan sát và nhận thấy những phần trên thân thể của con vật có thể thay đổi trong đời sống của nó tuỳ thuộc vào sự vận động. Những cơ quan và bắp thịt trở nên to và mạnh hơn nếu được dùng thường xuyên, trở nên teo nhỏ nếu không được sử dụng đến. Theo Lamarck, những đặc điểm như thế có tính cách di truyền. Luận thuyết của ông đã gây không ít ảnh hưởng tới các nhà khoa học thời bấy giờ. Tuy nhiên, những khám phá mới sau này trong lĩnh vực di truyền đã phủ nhận luận thuyết của ông.
Thuyết tiến hoá của Darwin khẳng định tất cả các giống loài đều tiến hoá từ cùng một vài loài thuỷ tổ qua cách chọn lọc tự nhiên. Một nhà vạn vật học khác Alfred Wallace, cũng trình bày một luận thuyết cùng quan điểm với Darwin thời kỳ đó. Tuy nhiên, luận thuyết của Darwin được trình bày đầy đủ hơn.
Darwin dùng 3 nguyên tắc chính khi khai triển luận thuyết của mình. Đó là đích thân ông quan sát dựa vào thuyết địa dư của nhà khoa học người Anh Sir Charles Lyell và thuyết dân số của nhà kinh tế học người Anh Thomas Robe Malthus. Darwin đã quan sát với tư cách một thành viên của nhóm thám hiểm khoa học trên chiếc tàu H.M.S Beagle từ năm 1831 tới năm 1836. Chiếc tàu này dừng ở dọc bờ biển Nam Mỹ và Darwin đã thu được rất nhiều loại thực vật và động vật.
Darwin có ấn tượng đặc biệt với nhiều giống loại khác biệt nhau trên đảo Galapagos. Ông đã tìm thấy những sự khác biệt rõ ràng giữa các giống loài ở đảo và lục địa, mà ngay cả giữa các đảo với nhau. Sự khám phá của Darwin đã khiến ông phủ nhận đấng sáng tạo với nhiều quyền năng và tìm một lời giải thích khác cho nguồn gốc của các giống loài. Những luận thuyết của Lyell và Malthus đã ảnh hưởng tới tư tưởng của Darwin về lịch sử của trái đất và sự tương quan giữa các sinh vật và môi trường sống của chúng.
Sau này, lý thuyết Tập hợp được hình thành trong suốt thập niên 1930 và 1940 bởi hai nhà khoa học Mỹ, gốc Nga Theodosius Dobzhansky, và gốc Đức, Ernst May, nhà di truyền học và thông kê người Anh, Ronald A. Fisher. Lý thuyết này được gọi là Tập hợp vì nó bao gồm thuyết của Darwin về sự chọn lọc tự nhiên với những quy luật của sự di truyền. Darwin quan sát và nhận thấy nhiều đặc điểm của các sinh vật đã thay đổi khi đến đời con cháu, nhưng không thể giải thích được lý do tại sao vì thời đó ngành di truyền học chưa có và những quy luật di truyền chưa được biết tới. Cho đến khi những quy luật về di truyền giải thích sự khác biệt và biến dạng được biết và làm vẹn toàn cho luận thuyết của
Darwin. Gregor Mendel đã tìm ra những quy luật di truyền này ở thập niên 1860. Song sự khám phá của của Mendel không hề được biết đến cho mãi tới đầu thập niên 1900, khi mà nền khoa học về di truyền được hình thành. Vào khoảng năm 1910, nhà vạn vật học người Mỹ Thomas Hunt Morgan khám phá ra các gen được chứa đựng trong các nhiễm sắc thể. Morgan viết giải thích tiến trình tái hợp. Khi các gen trao đổi từ nhiễm sắc thể này qua nhiễm sắc thể kia tạo ra sự kết hợp những đặc điểm mới di truyền.
Thuyết tiến hoá không thay đổi bao nhiêu kể từ thập niên 1940 cho tới nay. Tuy nhiên, những nhà vạn vật học vẫn tiếp tục khám phá ra cách thức di truyền, nhất là qua sự khám phá ở những ngành khoa học khác. Một trong những đóng góp quan trọng phải nói đến ngành phân tử vạn vật, tìm hiểu trực tiếp quy trình di truyền trong sự tiến hoá. Vào thập niên 1940 và 1960, những sự nghiên cứu đã khiến người ta hiểu biết thêm nhiều về cấu trúc của ADN và vai trò của nó trong sự thay đổi về tiến hoá. Những sự nghiên cứu này đã khiến các nhà khoa học tin rằng ở mức độ phân tử, sự biến hoá xảy ra qua sự thay thế một tiểu phân tử (nucleotide - một miếng rất nhỏ của ADN) hay một amino acid với nhau.
Ở thập niên 1970, những nhà vạn vật phân tử đã phát triển những phương pháp để hiểu rõ thêm về phân tử ADN. Sự khám phá này đã khiến các nhà khoa học có thể đo một cách trực tiếp mức độ di truyền thay đổi khác biệt giữa các cá nhân của một loài nào đó. Các nhà vạn vật học cũng đã phát triển được những phương pháp dùng để chuẩn đoán mức độ di truyền của những đặc điểm tương đồng giữa các giống loài, nhờ vậy có thể đo lường được mức độ liên hệ của sự tiến hoá giữa các giống loài với nhau. Sự đo lường này được dùng để diễn lại, làm lại lịch sử tiến hoá của các sinh vật qua cách so sánh ADN của những giống loại hiện hữu.
