Đây là bản chép lại lời giảng của giáo sư Stephen Stearns trên lớp. Bạn có thể xem toàn bộ bài giảng này bằng cách đến

Vì vậy, đây là một hình ảnh của quá trình trôi dạt, và nếu có bất kì ai trong những cư dân này ngẫu nhiên lên đến 1, hoặc xuống đến 0, theo tần số gen, quá trình sẽ dừng lại, bởi vì những cái đó là các trạng thái hấp thu. Nếu tần số bằng 1, thì tất cả mọi người có nó và không có bất kỳ sự thay đổi nào, và nếu tần số này bằng 0, thì không ai có nó và không thể có bất kỳ thay đổi nào. Vì vậy, đó là ý nghĩa của trạng thái hấp thu.

Now to a first approximation, whole organism traits are the products of Natural Selection. Maybe not in the immediate past, but usually at some point in the history of life, a whole organism trait will have been under Natural Selection. So it will have been shaped and designed by this process. And to a first approximation, a lot of DNA sequences have been shaped by drift. So we see design in the whole organism and we see noise in the genome--to a rough cut; lots of exceptions.

Bây giờ đến một phép xấp xỉ bước đầu, toàn bộ các tính trạng của sinh vật là kết quả của chọn lọc tự nhiên. Có lẽ không phải trong quá khứ gần đây, nhưng thường tại thời điểm nào đó trong lịch sử sự sống, toàn bộ các tính trạng của sinh vật sẽ được chọn lọc tự nhiên. Vì vậy, nó sẽ được tạo hình và được thiết kế bởi quá trình này. Và đối với phép xấp xỉ bước đầu, nhiều chuỗi DNA đã được định hình bởi quá trình trôi giạt. Vì vậy, chúng ta hiểu được thiết kế trong toàn bộ sinh vật và chúng ta thấy nhiễu trong hệ gen – đến vết cắt thô; rất nhiều trường hợp ngoại lệ.

There are DNA sequences that have clear selective value; in fact, there's a whole literature on this now. If any of you want to write an essay on signatures of selection in the genome, you can find lots of stuff on that now, on how to recognize that a chunk of genome has recently been under selection. There are whole organism traits that have no apparent selective value; for example, the chin.

Có những chuỗi DNA có giá trị chọn lọc rõ ràng; trong thực tế, hiện nay có toàn bộ một tài liệu về vấn đề này. Nếu bất kỳ bạn nào muốn viết một bài luận về dấu hiệu của chọn lọc trong bộ gen, bạn có thể tìm thấy rất nhiều thứ về vấn đề đó trong hiện tại, làm thế nào để nhận ra một đoạn gen gần đây đã được chọn lọc. Có toàn bộ những tính trạng sinh vật không có giá trị chọn lọc rõ ràng, ví dụ như cằm.

The chin actually is the result of evolution, operating on development, to take a face, which is like that of a gorilla or a chimpanzee, which bulged out like this and essentially flattened it out; so that we are vertically much flatter than a chimp or a gorilla, and as a result of this being pushed back, something that was there, but kind of covered up, stuck out.

Cằm thực sự là kết quả của sự tiến hóa, hoạt động trên sự phát triển, chọn một khuôn mặt, chẳng hạn như khuôn mặt của khỉ gôrila hay một con tinh tinh, nhô ra như thế này và về cơ bản trải phẳng nó ra; để cho chúng ta phẳng hơn nhiều theo chiều dọc so với một tinh tinh hoặc một con khỉ đột, và bởi vì cái này bị đẩy ra phía sau, có thứ gì đó, nhưng hầu như được che đậy, ló ra.

So that's where the chin came from. That doesn't mean chins were selective. Now it may be that after they originated, that there could've been a little bit of sexual selection operating on them. But certainly the developmental process that originally produced them didn't have to be adaptive. It could just be a byproduct of something that was going on, basically from the mouth up.

Vì vậy, đó là nơi cằm đến. Điều đó không có nghĩa là cằm được chọn lọc. Bây giờ có thể là sau khi chúng được tạo ra, đã có một ít chọn lọc giới tính hoạt động trên chúng. Nhưng chắc chắn rằng quá trình phát triển tạo ra chúng ban đầu không được thích nghi. Nó có thể chỉ là một sản phẩm phụ của một cái gì đó đã xảy ra, về cơ bản từ miệng lên.

So the themes of microevolution are selection and drift. Natural selection is driven by variation in reproductive success. The strength of selection is measured by the correlation of variation in a trait with reproductive success. When there's no correlation, there's no systematic change, and then things just drift, okay?

Vì vậy, các chủ đề của tiến hóa vi mô là sự chọn lọc và sự phiêu bạt. Chọn lọc tự nhiên được điều khiển bởi biến động trong sự duy trì nòi giống. Sức mạnh của chọn lọc được đo bằng sự tương quan trong tính trạng với sự duy trì nòi giống. Khi không có sự tương quan, không có thay đổi mang tính hệ thống, và sau đó các thứ chỉ phiêu bạt, đúng không?

Now macroevolution; the big scale process, the big picture. Well here are sort of the basic statements about macroevolution. If anybody asks you, "What does this fancy word macroevolution mean?", tell them basically this is it. There's one tree of life. Everything on the planet had a common origin. Everything is related to everything else, with the possible exception of the viruses, which are too small for us to decide; their genomes are too small. The branch points in the tree, speciation events--that's when new species were formed.

Bây giờ tiến hóa vĩ mô; quá trình quy mô lớn, bức tranh lớn. Vâng đây là các loại phát biểu cơ bản về tiến hóa vĩ mô. Nếu ai hỏi bạn, "Từ lạ lùng tiến hóa vĩ mô nghĩa là gì?", Về cơ bản hãy nói với họ như thế này. Đó là cây phát sinh chủng loài. Tất cả mọi thứ trên hành tinh có nguồn gốc chung. Mọi sinh vật đều có liên quan với nhau, ngoại trừ những virus, nó quá nhỏ đối với chúng ta để quyết định; bộ gen của chúng quá nhỏ. Các điểm nhánh trên cây, các sự kiện hình thành loài - đó là khi loài mới được hình thành.

This history is marked by striking major events. There have been mass extinctions. There have been meteorite impacts. There have been major changes in the organization of the information structure of life. And the biological disciplines that you may encounter map onto this timeline. So actually different parts of biology study different parts of this process.

Lịch sử này được đánh dấu bởi những sự kiện nổi bật chính. Đã từng có sự tuyệt chủng hàng loạt. Đã từng có sự va chạm của các thiên thạch. Đã có những thay đổi lớn trong việc tổ chức cấu trúc thông tin của sự sống. Và các môn sinh học mà bạn có thể gặp phải trên thang thời gian này. Vì vậy, trên thực tế các bộ phận khác nhau của học sinh học nghiên cứu các phần khác nhau của quá trình này.

The tree looks like this. This is the large-scale tree. So at this scale, what you see here are the three kingdoms of life, which are the bacteria, the archaea, and the eukaryotes, up here; the root's at about 3.7 billion years, not million years. And at one point a purple bacterium got into the eukaryotes and became a mitochondrion, and at another point a cyanobacterium got into various plant lineages, three times, and became a chloroplast.

Cây trông như thế này. Đây là cây quy mô lớn. Vì vậy, ở quy mô này, những gì bạn nhìn thấy ở đây là ba vương quốc của sự sống, đó là vi khuẩn, vi khuẩn cổ, và các sinh vật nhân thật, lên đây; nền khoảng 3.7 tỉ năm, không phải triệu năm. Và tại một điểm một loại vi khuẩn có màu tím đi vào sinh vật tiền nhân và trở thành một ti lạp thể, và ở một thời điểm khác một vi khuẩn cyanobacterium đi vào các dòng thực vật khác nhau, ba lần, và trở thành một lục lạp.

So that's the large scale. And you're probably searching around on that to find out where you, the most important thing in the universe are, and you're way up here, on a little twig. Okay? Now if we blow that up and just look at the multi-cellular organisms, multi-cellularity looks like it originated around 800 million to a billion years ago. And these are the fungi, these are the things we call the plants, multi-cellular plants, and then off in this direction we have got a fairly complicated series of branches that end up with us being up here. Okay?

Vì vậy, đó là quy mô lớn. Và có lẽ bạn đang tìm kiếm xung quanh đó để tìm ra bạn ở đâu, thứ quan trọng nhất trong vũ trụ, và bạn ở đường lên đây, trên một cành nhỏ. Đúng không? Bây giờ, nếu chúng ta phóng to chổ đó lên và chỉ nhìn vào các sinh vật đa bào, đa bào có vẻ như bắt nguồn từ khoảng 800 triệu đến một tỷ năm trước. Và đây là các loại nấm, đó là những thứ mà chúng ta gọi là thực vật, thực vật đa bào, và sau đó ra khỏi hướng này, chúng ta có một loạt nhánh khá phức tạp kết thúc với chúng ta đang lên đây. Đúng không?

The things that are--this was done by Tom Pollard, at MCDB, about five years ago, and at that point the things in yellow had genomes that had been completely sequenced. Now there are hundreds of completely sequenced genomes. So for the first two billion years of life most of the action is down in the basal radiation. So going on with bacteria, archaea and eukaryote ancestor; single-celled things. At that scale--we're just way up at a small twig on the tip--and symbiotic events brought mitochondria and chloroplasts into eukaryotic cells.

Những thứ mà - điều này được thực hiện bởi Tom Pollard, tại MCDB, khoảng năm năm trước đây, và lúc đó những thứ màu vàng đã có bộ gen đã được xếp thành dãy hoàn toàn trình tự. Hiện nay có hàng trăm bộ gen đã được sắp xếp. Vì vậy, khoảng hai tỷ năm đầu tiên của sự sống hầu hết hoạt động xuống mức bức xạ cơ bản. Điều tương tự cũng xảy ra với vi khuẩn, vi khuẩn cổ và tổ tiên nhân thật; các sinh vật đơn bào. Tại thang đó – chúng ta chỉ ở trên một cành nhỏ trên chóp - và các sự kiện cộng sinh mang ty thể và lục lạp vào các tế bào nhân thật.

Already this is telling you something interesting about yourself. You are a community of genomes. You are not a unitary genome. You've got that mitochondria in you. The main themes are basically that the speciation events that have occurred, particularly over the last billion years or so, have created a tree of life that describes the relationships of everything on the planet.

Điều này đã nói cho bạn vài thứ thú vị về chính bạn. Bạn là một cộng đồng của những bộ gen. Bạn không có một bộ gen đơn nhất. Bạn đã có ty thể trong bạn. Các chủ đề chính về cơ bản là các sự kiện hình thành loài đã xảy ra một cách đặc biệt, qua tỉ năm trước hoặc trong khoảng ấy, đã tạo ra một cây phát sinh loài mô tả mối quan hệ của mọi thứ trên hành tinh.

Systematic biology, phylogenetics, tries to infer the history of life by studying those relationships. And there's a real deep issue here of how do we infer the tree? The tree--organisms don't come with a barcode on their foreheads telling us who they are related to. We have to try to figure out who they're related to, and when we understand the relationships, then we know the history, because the relationships define the history.

Sinh học hệ thống, phân loại học, cố gắng suy luận về lịch sử của sự sống bằng cách nghiên cứu những mối quan hệ này. Và ở đây có một vấn đề thật sự sâu sắc về cách thức chúng ta suy ra cây? Cây - sinh vật không đến với một mã vạch trên trán của chúng cho chúng ta biết chúng có liên hệ tới ai. Chúng ta phải cố gắng tìm ra chúng có liên quan đến ai, và khi chúng ta hiểu được các mối quan hệ, thì chúng ta biết về lịch sử, bởi vì các mối quan hệ xác định lịch sử.

So we work with hypotheses about history, and we test these hypotheses against each other and try to come up with the one that's most consistent with the data that we've got. And they give us a historical framework within which we can then interpret what's happened. There are major events that have happened. Briefly these are they.

Vì vậy, chúng ta làm việc với các giả thuyết về lịch sử, và chúng ta kiểm tra những giả thuyết trái ngược với nhau và cố gắng tìm ra một giả thuyết phù hợp với các dữ liệu mà chúng ta đã có. Và họ cho chúng ta một bối cảnh lịch sử trong đó chúng ta có thể giải thích những gì đã xảy ra. Có những sự kiện lớn đã xảy ra. Một cách ngắn gọn chúng là những cái này.

Life originates about 3.6 to 3.9 billion years ago. And, by the way, it seems to have originated fairly quickly. Within probably about 100 million years--see I'm being an evolutionary biologist again--within just a hundred million years, uh, after water could exist on the surface of the planet in liquid form--so following the meteorite bombardment, when the surface of the planet cools down enough for water to be liquid--life probably originates pretty quickly. And arguably, within the first hundred generations, the first parasites were around. So those things happened pretty quickly.

Sự sống bắt nguồn khoảng 3,6 đến 3.9 tỉ năm trước. Và, qua đây, có vẻ như nó đã bắt nguồn khá nhanh chóng. Có lẽ trong khoảng 100 triệu năm –thấy không tôi lại đang là một nhà sinh vật tiến hóa - chỉ trong vòng một trăm triệu năm, uh, sau khi nước có thể tồn tại trên bề mặt của hành tinh ở dạng lỏng - vì vậy tiếp theo sự bắn phá của thiên thạch, khi bề mặt của hành tinh nguội đi đủ cho nước trở thành lỏng – sự sống có lẽ bắt nguồn khá nhanh chóng. Và tranh cãi, trong một trăm thế hệ đầu tiên, các sinh vật kí sinh ở khắp nơi. Vì vậy, những thứ đó đã xảy ra khá nhanh chóng.

Then eukaryotes and meiosis, which is how a biologist refers to organized sex, happened about 1.5 to 2.5 billion years ago; multi-cellularity, which gives us developmental biology, about a billion years ago. All the major body plans for animals appear to have, with the exception perhaps of the, uh, jellyfish and a few of their relatives, they all seem to have originated about 550 million years ago.

Sau đó, sinh vật nhân thật và sự phân bào giảm nhiễm, đó là cách mà một nhà sinh học đề cập đến giới tính có tổ chức, đã xảy ra khoảng 1.5 đến 2.5 tỉ năm trước; hiện tượng đa bào, nó cho chúng ta sinh học phát triển, khoảng một tỷ năm trước. Tất cả các cấu trúc thân chính của động vật đã xuất hiện, có lẽ ngoại trừ của, sứa uh, và một vài họ hàng của chúng, tất cả chúng dường như có nguồn gốc khoảng 550 triệu năm trước.

There was a near loss of life on the planet in the Permian mass extinction. We will study that later in the course. You're welcome to write an essay on mass extinctions if you want to; you know, big death is kind of exciting. It seems to have occurred basically by a process of poisoning of the oceans. The flowers radiate about between 65 and 135 million years ago.

Có một sự thiệt hại về sự sống trên hành tinh trong trận tuyệt chủng hàng loạt kỷ Permi. Chúng ta sẽ nghiên cứu điều đó sau trong khóa học. Bạn sẽ được hoan nghênh để viết một bài luận về tuyệt chủng hàng loạt nếu bạn muốn, bạn biết, chết hàng loạt là một điều gây kích thích. Dường như điều đó đã xảy ra chủ yếu do quá trình nhiễm độc của các đại dương. Các bông hoa phát ra trong khoảng từ 65 đến 135 triệu năm trước.

Language is important because once language occurs, then we have an independent kind of information transmission from generation to generation; we get cultural transmission. That's probably about 60-100,000 years old; at least with syntax and complicated information storage. Writing is only about 6000 years old. And of course the important stuff is quite recent.

Ngôn ngữ là quan trọng bởi vì một khi ngôn ngữ xuất hiện, thí chúng ta có một loại thông tin độc lập truyền từ thế hệ này đến thế hệ khác; chúng ta nhận được sự chuyển giao văn hóa. Nó khoảng 60 đến 100,000 tuổi; ít nhất là với cú pháp và lưu trữ thông tin phức tạp. Chữ viết chỉ khoảng 6.000 năm tuổi. Và dĩ nhiên những thứ quan trọng là khá gần đây.

So this is a view of life that goes from bacteria to dinosaurs to rock and roll; and that all can be studied with evolutionary principles. How do the biological disciplines map onto this? Well microbiology and biochemistry try to study things that are common to all life. That means that the same chemical reactions that go on in bacteria go on in the human liver, and that's about one-and-a-half to four billion years old. Okay?

Vì vậy, đây là một cái nhìn về sự sống đi từ vi khuẩn đến khủng long đến rock and roll; và tất cả những điều đó có thể được nghiên cứu với các nguyên lí tiến hóa. Làm thế nào để các nhà sinh học vạch ra được điều này? Vâng vi sinh học và hóa sinh cố gắng nghiên cứu điểm chung của tất cả các dạng sống. Điều đó có nghĩa là các phản ứng hóa học diễn ra trong vi khuẩn cũng có thể diễn ra trong gan con người, và nó khoảng 1.5 đến bốn tỷ tuổi. Đúng không?

Genetics and cell biology study stuff that follows the evolutionary invention of meiosis; to a large degree. There is bacterial genetics, but eukaryotic genetics is something which is studying things that are about 1.5 billion years old. Developmental biology and general physiology, those are multi-cellular disciplines; they depend upon the existence of a multi-cellular organism. That thing didn't come along until about a billion years ago. Neurobiology, you need a complex--you need cephalization--you need to have a complex nervous system. That studies phenomena that are probably about 500 to 600 million years old. Same for behavior.

Di truyền học và sinh học tế bào nghiên cứu các thứ theo sau các phát minh phân bào giảm nhiễm tiến hóa; đến một mức độ lớn. Đó là di truyền học vi khuẩn, nhưng di truyền học nhân thật là một khoa học nghiên cứu những thứ khoảng 1,5 tỷ tuổi. Sinh học Phát triển và sinh lí học đại cương, đó là những ngành học đa bào; chúng phụ thuộc vào sự tồn tại của các sinh vật đa bào. Điều đó chưa đến cho đến khoảng một tỷ năm trước. Sinh học thần kinh, bạn cần một phức tạp - bạn cần sự đầu hóa - bạn cần phải có một hệ thống thần kinh phức tạp. Ngành đó nghiên cứu về các hiện tượng có lẽ khoảng 500 đến 600 tuổi. Giống về cách ứng xử.

There are several anthropologists in the class. You guys are studying things that probably originated along our branch of the tree, within the last 15 to 20 million years. So there is a temporal assembly of biology, as a discipline, as well as there is of life, on the planet.

Có một số nhà nhân loại học trong lớp. Bạn những người đang nghiên cứu những thứ mà có lẽ là bắt nguồn dọc theo nhánh cây của chúng ta, trong vòng 15 đến 20 triệu năm qua. Vì vậy, có một sự kết hợp sinh học tạm thời, như một chuyên ngành, cũng như có sự sống, trên hành tinh.

So the key concepts from this lecture are that there are two kinds of explanation in biology. One is the proximate or mechanical question, which is answered by studying how molecules and larger structures work. Those are basically physical and chemical explanations. And then there are the evolutionary questions, which is why does the thing exist; why did it get designed this way? And that could be answered either through selection or through history; or the best way to do it is to use both and combine those explanations.

Vì vậy, các khái niệm cthen chốt từ bài giảng này là có hai loại giải thích trong sinh học. Một là gần đúng hoặc câu hỏi cơ chế, được trả lời bằng cách nghiên cứu cách thức các phân tử và cấu trúc lớn hơn hoạt động. Về cơ bản đó là các giải thích vật lí và hóa học. Và sau đó có những câu hỏi tiến hóa, có thể là tại sao điều đó tồn tại; tại sao nó được thiết kế theo cách này? Và điều đó có thể được trả lời, hoặc thông qua chọn lọc hoặc thông qua lịch sử; hoặc cách tốt nhất để thực hiện nó là dùng cả hai và kết hợp những giải thích này.

The thing that distinguishes biology from physics and chemistry is Natural Selection. This is not a principle that you can find in a physics textbook or in a chemistry textbook. This is something that is a general principle that actually applies to lots of things besides biology, but it's not contained within physics and chemistry. And there is a pattern in biology that unites biology with geology and astronomy, and that's history. So there is an important element of historical thought in evolutionary biology, as well as the more abstract action of natural selection on designing organisms for reproductive success and shaping changes and gene frequencies.

Điều phân biệt sinh học với vật lý và hóa học là chọn lọc tự nhiên. Đây không phải là một nguyên tắc mà bạn có thể tìm thấy trong sách giáo khoa vật lý hay trong sách giáo khoa hóa học. Đây là một nguyên tắc chung thực sự được áp dụng cho nhiều nghành bên cạnh sinh học, nhưng nó không được đề cập trong vật lý và hóa học. Và có một khuôn mẫu trong sinh học hợp nhất sinh học với địa chất học và thiên văn học, và đó chính là lịch sử. Như vậy, có là một yếu tố tư tưởng lịch sử quan trọng trong trong sinh học tiến hóa, cũng như các hoạt động chọn lọc tự nhiên trừu tượng trong việc thiết kế các sinh vật sinh cho sự suy trì nòi giống và thay đổi hình dạng và tần số gen.

Now I want to end the lecture by telling you something astonishing. I won't always be able to tell you something astonishing in every lecture. But one of the great privileges of teaching Introductory Biology, or being in an Intro Bio class, is that there are certain big things that never get discussed again. Okay? This is one of them. We are continuous with non-life.

Bây giờ tôi muốn kết thúc bài giảng bằng cách nói cho bạn một vài thứ đáng kinh ngạc. Tôi không phải luôn luôn có thể nói cho bạn biết những điều đáng kinh ngạc trong mọi bài giảng. Nhưng một trong những đặc quyền rất lớn trong việc giảng dạy sinh học nhập môn, hoặc trong các lớp nhập môn sinh học, là có những thứ lớn như thế không bao giờ được thảo luận lại một lần nữa. Đúng không? Đây là một trong số chúng. Chúng ta tiếp tục với phi nhân thọ.

Here's how I'm going to convince you of that. Think of your mother. Now think of her mother. Now think of your mother's mother's mother. Now I want you to go through a process like you've done in math where you do an inductive proof; you just go back. Just let that process go. Okay? Back you go in time. Speed it up now. Okay? We're back at ten million. Now we're at a hundred million. Now we're at a billion years. Now we're at 3.9 billion years. Every step of the way there has been a parent. 3.9 billion years ago something extremely interesting happens. You pass through the origin of life, and there's no parent anymore. At that point you are connected to abiotic matter.

Đây là cách tôi sẽ thuyết phục bạn về điều đó. Hãy nghĩ về mẹ bạn. Bây giờ hãy nghĩ về mẹ của bà ấy. Bây giờ hãy nghĩ về mẹ của mẹ của mẹ của bạn. Bây giờ tôi muốn bạn phải xem xét tỉ mỉ một quá trình giống như bạn đã từng thực hiện trong toán học ở đó bạn thực hiện một chứng minh quy nạp; bạn chỉ cần quay trở lại. Chỉ cần để cho quá trình đó tiến triển. Đúng không? Quay lại những gì bạn đã đi qua lần cuối. Tăng tốc nó lên bây giờ. Đúng không? Chúng ta quay lại mười triệu. Bây giờ chúng ta đang ở tại một trăm triệu. Bây giờ chúng ta đang ở tại một tỷ năm. Bây giờ chúng ta đang ở 3.9 tỉ năm. Mỗi bước của đường có một phụ huynh. 3.9 tỉ năm trước, thứ gì đó rất thú vị đã xảy ra. Bạn đi qua nguồn gốc của sự sống, và không có cha mẹ nữa. Vào thời điểm đó bạn kết nối với vấn đề vô sinh.

Now this means that not only does the tree of life connect you to all the living things on the planet, but the origin of life connects you to the entire universe. That's a deep thought. Every element in your body, which is heavier than iron, and you need a number of them, was synthesized in a nova, uh, supernova. The planet that you're sitting on is a secondary recycling of supernova material, and your bodies are constructed of that stuff and they use it in some of their most important processes.

Bây giờ điều này có nghĩa là không chỉ cây sinh loài kết nối bạn với tất cả những sinh vật trên hành tinh này, mà nguồn gốc của sự sống kết nối bạn với toàn vũ trụ. Đó là một suy nghĩ sâu sắc. Mỗi yếu tố trong cơ thể của bạn, nặng hơn sắt, và bạn cần một số trong số chúng, được tổng hợp thành sao mới hiện, uh, sao siêu mới. Hành tinh mà bạn đang sinh sống là một sự tái chế thứ cấp của vật liệu sao siêu mới, và các cơ quan của bạn được xây dựng từ những thứ đó và chúng dùng nó trong một số quá trình quan trọng nhất của chúng.