Lý thuyết Sinh 12-loga.vn: BÀI 27 Quá Trình Hình Thành Quần Thể Thích Nghi

Bài 27. Quá Trình Hình Thành Quần Thể Thích Nghi

A. LÝ THUYẾT

I – KHÁI NIỆM ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI

1. Khái niệm : là các đặc điểm giúp sinh vật thích nghi với môi trường làm tăng khả năng sống sót và sinh sản của chúng.

- Thích nghi gồm có thích nghi về kiểu hình và thích nghi kiểu gen.

+ Thích nghi kiểu hình (thường biến): cùng 1 kiểu gen nhưng có sự thay đổi về kiểu hình để

phù hợp với yếu tố môi trường.

+ Thích nghi kiểu gen là sự hình thành những kiểu gen qua 1 quá trình lịch sử lâu dài dưới

tác dụng của CLTN mà qua đó quyết định những tính trạng, tính chất đặc trưng cho từng loài

hoặc từng thứ (nòi) trong loài. Ví dụ: sâu sồi, bọ que, bọ lá… ngụy trang tốt nên tăng khả

năng sống sót trước kẻ săn mồi

- Ví dụ: Khi sâu nở vào mùa xuân chúng ăn hoa sồi nên nó ngụy trang thành chùm hoa, còn

mùa hè ăn lá sồi nên sâu có hình dạng cành cây. Cả hai đều là dạng thích nghi theo kiểu ngụy

trang để trốn tránh kẻ thù

a) Sâu sồi mùa xuân b) Sâu sồi mùa hè

2. Đặc điểm của quần thể thích nghi :

+ Khả năng thích nghi của quần thể được hoàn thiện qua các thế hệ .

+ Số lượng cá thể có kiểu gen quy định kiểu hình thích nghi tăng lên qua các thế hệ.

II – QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH QUẦN THỂ THÍCH NGHI

1. Cơ sở di truyền của quá trình hình thành đặc điểm thích nghi

- Sự hình thành mỗi đặc điểm thích nghi trên cơ thể sinh vật là kết quả của 1 quá trình lịch sử mà trong đó môi trường chỉ đóng vai trò sàng lọc chứ không tạo ra các đặc điểm thích nghi. Nó chịu sự chi phối của 3 nhân tố chủ yếu là: quá trình đột biến, quá trình giao phối và quá trình CLTN.

+ Quá trình đột biến cung cấp nguyên liệu ban đầu cho chọn lọc, tạo nguồn nguyên liệu sơ

cấp cho tiến hóa

+ Quá trình giao phối phát tán các đột biến trong quần thể, tạo ra vô số biến dị tổ hợp ( có

cả những tổ hợp gen thích nghi).

+ Quá trình CLTN làm cho tần số tương đối của các alen biến đổi theo một hướng xác định

bằng cách đào thải dạng kém thích nghi, chỉ giữ lại những cá thể có kiểu hình thích nghi

– VD1: Hình dạng và màu sắc tự vệ của sâu bọ:

+ Qua đột biến và biến dị tổ hợp đã ngẫu nhiên làm xuất hiện các gen quy định hình dạng, màu sắc tự vệ... ở sâu bọ

+ Nếu các tính trạng do các alen này quy định có lợi cho loài sâu bọ trước môi trường

thì số lượng cá thể trong quần thể sẽ tăng nhanh qua các thế hệ nhờ quá trình sinh sản.

– VD2: Khả năng kháng thuốc penixilin của vi khuẩn tụ cầu vàng Staphylococcus aureus.

- Khi penixilin được sử dụng lần đầu tiên thì đến năm 1941 vẫn chưa xuất hiện chủng kháng thuốc, đến năm 1944 thì mới chỉ xuất hiện một vài chủng có khả năng kháng thuốc. Và đến năm 1992 thì có 95% chủng vi khuẩn tụ cầu vàng có khả năng kháng penixilin và các thuốc khác tương tự.

+ Giải thích: Khả năng kháng penixilin của vi khuẩn liên quan với những đột biến và những tổ hợp đột biến đã phát sinh ngẫu nhiên từ trước trong quần thể.

– Gen đột biến kháng thuốc nhanh chóng lan truyền trong quần thể vi khuẩn theo cơ chế biến nạp hay tải nạp bằng đường truyền theo hàng dọc (truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con qua sinh sản) hoặc truyền theo hàng ngang (truyền từ tế bào này sang tế bào khác)

=> Vi khuẩn có khả năng kháng thuốc nhanh vì:

+ hệ gen của mỗi tế bào chỉ có 1 phân tử ADN nên alen đột biến biểu hiện ngay ra kiểu hình

+ tốc độ sinh sản nhanh => số lượng vi khuẩn có gen kháng thuốc tăng nhanh

+ vi khuẩn nhận thêm gen kháng thuốc từ môi trường qua virut hoặc qua quá trình biến nạp.

– Một ví dụ khác của hiện tượng kháng thuốc:

* Qua các ví dụ trên ta rút ra được:

– Quá trình hình thành một đặc điểm thích nghi là do kết quả của đột biến và biến dị tổ hợp.

– Quá trình hình thành đặc điểm thích nghi xảy ra nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào:

+ quá trình phát sinh, tích luỹ các gen đột biến ở mỗi loài

+ tốc độ sinh sản của loài

+ áp lực của CLTN

2. Thí nghiệm chứng minh vai trò của CLTN trong quá trình hình thành đặc điểm thích nghi.

a/ Thí nghiệm:

– Đối tượng thí nghiệm: Loài bướm sâu đo (Biston betularia) sống trên thân cây bạch dương.

* TN 1: Thả 500 bướm đen vào rừng cây bạch dương trồng trong vùng không bị ô nhiễm (thân cây màu trắng). Sau một thời gian, người ta tiến hành bắt lại các con bướm ở vùng rừng này và nhận thấy hầu hết bướm bắt được đều là bướm trắng. Đồng thời khi nghiên cứu thành phần thức ăn trong dạ dày của các con chim bắt được ở vùng này, người ta thấy chim bắt được số bướm đen nhiều hơn so với bướm trắng.

* TN 2: Ngược lại

=> Kết luận:

- Khi thành phố này chưa bị công nghiệp hóa, các rừng cây bạch dương chưa bị ô nhiễm nên thân cây màu trắng. Do đó, trên nền thân cây màu trắng bướm trắng là biến dị có lợi vì chim không

phát hiện ra, trong khi đó đột biến bướm đen là biến dị có hại vì rất dễ bị chim phát hiện và tiêu diệt

→ kết quả là trong quần thể chủ yếu là bướm trắng, số lượng bướm đen rất hiếm.

- Khi rừng cây bị khói từ các nhà máy làm cho thân cây bị ám muội đen thì bướm trắng trở nên là biến dị bất lợi vì rất dễ bị chim phát hiện và tiêu diệt nên số lượng bướm trắng giảm dần, đột biến bướm đen lại là biến dị có lợi, chim khó phát hiện nên có nhiều khả năng tồn tại nên số lượng tăng lên.

MT chưa ô nhiễm MT ô nhiễm

b/ Vai trò của CLTN:

- CLTN đóng vai trò sàng lọc và làm tăng số lượng cá thể có kiểu hình thích nghi đã tồn tại sẵn trong quần thể cũng như tăng cường mức độ thích nghi của các đặc điểm bằng cách tích lũy các alen tham gia quy định các đặc điểm thích nghi.

* Chú ý: CLTN không tạo ra đặc điểm thích nghi.

III – SỰ HỢP LÍ TƯƠNG ĐỐI CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI

- Mỗi 1 đặc điểm thích nghi chỉ có ý nghĩa trong hoàn cảnh phù hợp vì:

+ Mỗi đặc điểm thích nghi là sản phẩm của CLTN trong hoàn cảnh nhất định

+ Đặc điểm thích nghi của loài này có thể bị khống chế bởi những đặc điểm thích nghi của kẻ thù.

+ Ngay trong hoàn cảnh sống ổn định, các đột biến và biến dị di truyền không ngừng phát sinh, CLTN không ngừng tác động vì thế, trong lịch sử tiến hóa,những sinh vật tiến hóa sau mang nhiều đặc điểm thích nghi hợp lí hơn những sinh vật xuất hiện trước.

- Hoàn cảnh sống luôn biến đổi theo thời gian nên đặc điểm thích nghi đó có thể có lợi trong môi trường (hoàn cảnh) này nhưng lại trở nên bất lợi trong môi trường (hoàn cảnh) khác.. Dạng cũ bị thay thế thành dạng mới thích nghi hơn. Quá trình đột biến không ngừng diễn ra, CLTN không ngừng tiếp diễn nên các sinh vật không ngừng hoàn thiện thích nghi.