Tiến hóa vĩ mô và Hồ sơ hóa thạch

Tiến hóa vĩ mô nghiên cứu các mô hình tiến hóa quy mô lớn qua thời gian sâu rộng, sử dụng hồ sơ hóa thạch để ghi lại nhịp độ và phương thức thay đổi, các bức xạ thích nghi và các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt.

Definition

Tiến hóa vĩ mô là sự thay đổi tiến hóa ở và trên cấp độ loài, bao gồm sự hình thành các đơn vị phân loại cao hơn, các xu hướng hình thái dài hạn, sự đa dạng hóa và sự tuyệt chủng. Hồ sơ hóa thạch cung cấp bằng chứng lịch sử trực tiếp về các mô hình này qua thời gian địa chất.

Scope

Chủ đề này bao gồm các mô hình và quá trình tiến hóa trên cấp độ loài: tốc độ và phương thức thay đổi hình thái, cuộc tranh luận giữa thuyết tiến hóa tiệm tiến và thuyết cân bằng ngắt quãng, các bức xạ thích nghi và cơ hội sinh thái, các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt và tính chọn lọc của chúng, và câu hỏi liệu tiến hóa vĩ mô có đòi hỏi các quá trình vượt ra ngoài tiến hóa vi mô hay không.

Core questions

• Hồ sơ hóa thạch tiết lộ điều gì về nhịp độ và phương thức thay đổi tiến hóa?
• Sự thay đổi hình thái thường là tiệm tiến hay tập trung vào các sự kiện hình thành loài?
• Điều gì thúc đẩy các bức xạ thích nghi và sự đa dạng không đồng đều của các nhánh?
• Các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt định hình lại lịch sử sự sống như thế nào?

Key theories

Nhịp độ và phương thức trong tiến hóa

Tốc độ và mô hình tiến hóa thay đổi rộng rãi giữa các dòng dõi và thời gian, và hồ sơ hóa thạch cho phép định lượng tốc độ và cách thức hình thái thay đổi, tích hợp cổ sinh vật học với tổng hợp hiện đại.

Cân bằng ngắt quãng

Nhiều dòng dõi cho thấy các giai đoạn ổn định hình thái dài bị gián đoạn bởi sự thay đổi nhanh chóng liên quan đến sự hình thành loài, thách thức giả định về sự tiến hóa tiệm tiến đồng đều.

Mechanisms

Các nhà cổ sinh vật học đo lường tốc độ tiến hóa từ các chuỗi địa tầng và định lượng sự đa dạng như sự cân bằng giữa sự hình thành và sự tuyệt chủng. Sự ổn định và sự ngắt quãng mô tả một mô hình phổ biến về sự ổn định lâu dài bị phá vỡ bởi những thay đổi nhanh chóng tại thời điểm hình thành loài. Các bức xạ thích nghi xảy ra khi các dòng dõi gặp cơ hội sinh thái, chẳng hạn như môi trường sống mới hoặc những đổi mới quan trọng, tạo ra sự bùng nổ đa dạng hóa. Các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt loại bỏ một phần lớn các đơn vị phân loại, thường không ngẫu nhiên, và thiết lập lại quỹ đạo của quá trình tiến hóa tiếp theo. Việc liệu các mô hình cấp cao hơn như vậy hoàn toàn xuất phát từ các quá trình tiến hóa vi mô hay cũng liên quan đến sự chọn lọc loài là một câu hỏi trung tâm của tiến hóa vĩ mô.

Clinical relevance

Các quan điểm tiến hóa vĩ mô cung cấp thông tin cho khoa học đa dạng sinh học và bảo tồn bằng cách làm rõ những dòng dõi nào đa dạng hóa hoặc dễ bị tuyệt chủng, và việc nghiên cứu các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ cung cấp bối cảnh để đánh giá sự mất mát đa dạng sinh học hiện nay.

History

Cuốn sách “Tempo and Mode” năm 1944 của Simpson đã tích hợp cổ sinh vật học vào tổng hợp hiện đại. Thuyết cân bằng ngắt quãng năm 1972 của Eldredge và Gould đã khơi lại cuộc tranh luận về nhịp độ tiến hóa, và cổ sinh vật học định lượng từ những năm 1970 trở đi, bao gồm các phân tích của Raup và Sepkoski, đã thiết lập nghiên cứu thống kê về sự đa dạng và tuyệt chủng hàng loạt.

Debates

Thuyết tiến hóa tiệm tiến so với thuyết cân bằng ngắt quãng

Việc liệu sự tiến hóa hình thái chủ yếu là tiệm tiến hay tập trung vào các đợt bùng nổ nhanh chóng tại thời điểm hình thành loài, và liệu sự ổn định có đòi hỏi lời giải thích đặc biệt hay không, đã là một cuộc tranh luận định hình tiến hóa vĩ mô.

Key figures

• George Gaylord Simpson
• Niles Eldredge
• Stephen Jay Gould
• David Raup

Seminal works

• simpson1944
• eldredgeGould1972
• futuyma2017

Frequently asked questions

Cân bằng ngắt quãng là gì?

Đó là mô hình, được Eldredge và Gould đề xuất, trong đó các loài duy trì ổn định về mặt hình thái trong thời gian dài (ổn định) và hầu hết sự thay đổi xảy ra nhanh chóng xung quanh các sự kiện hình thành loài, thay vì thông qua sự biến đổi tiệm tiến đều đặn.

Tiến hóa vĩ mô có đòi hỏi các cơ chế mới ngoài tiến hóa vi mô không?

Điều này đang được tranh luận. Nhiều nhà sinh vật học cho rằng các mô hình tiến hóa vĩ mô xuất hiện từ các quá trình tiến hóa vi mô thông thường hoạt động trong thời gian dài, trong khi những người khác lập luận rằng các quá trình cấp cao hơn như chọn lọc loài cũng đóng góp.