I. SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI CỦA SINH VẬT
1. Thích nghi:
Thích nghi là khả năng của sinh vật có thể biến đổi hình thái, giải phẫu, sinh lí, phản ứng phù hợp với điều kiện sống, giúp chúng tồn tại và phát triển.
Thích nghi bằng sự biến đổi về kiểu gen hay thích nghi bằng sự biến đổi linh hoạt về kiểu hình đều có ý nghĩa đối với sự tồn tại, phát triển của sinh vật, nhưng thích nghi kiểu gen quan trọng hơn vì chính nó quy định khả năng thích nghi kiểu hình.
2. Cơ chế di truyền của quá trình hình thành các đặc điểm thích nghi
Theo quan niệm hiện đại, sự hình thành mỗi đặc điểm thích nghi (thích nghi kiểu gen) trên cơ thể sinh vật là kết quả của một quá trình lịch sử chịu sự chi phối của 3 nhân tố chủ yếu: quá trình đột biến, quá trình giao phối và quá trình chọn lọc tự nhiên.
- Quá trình đột biến : tạo ra alen mới, tạo ra các kiểu hình mới cung cấp nguyên liệu ban đầu cho chọn lọc.
- Quá trình giao phối phát tán đột biến có lợi, tạo các tổ hợp gen thích nghi.
- Quá trình chọn lọc tự nhiên sàng lọc các kiểu hình, loại bỏ các kiểu hình bất lợi và củng cố các kiểu hình có lợi → làm tăng tần số tương đối của đột biến có lợi hay tổ hợp gen thích nghi.
→ Quá trình hình thành quần thể thích nghi xảy ra nhanh hay chậm tùy thuộc vào: (1) quá trình phát sinh và tích lũy các gen đột biến ở mỗi loài, (2) tốc độ sinh sản của loài, (3) áp lực CLTN.
Chọn lọc tự nhiên luôn đào thải những cá thể có kiểu hình kém thích nghi, chỉ giữ lại những cá thể có kiểu hình thích nghi. Do đó các alen qui định các kiểu hình thích nghi sẽ ngày càng gia tăng trong quần thể qua nhiều thế hệ.
Quá trình hình thành quần thể thích nghi là quá trình tích lũy các alen qui định kiểu hình thích nghi. Môi trường chỉ đóng vai trò sàng lọc chứ không tạo ra các đặc điểm thích nghi.
Giải thích cơ chế hóa đen của bướm bạch dương
- Quần thể ban đầu xuất hiện các đột biến bướm trắng và bướm đen.
- Khi môi trường chưa ô nhiễm: Thân cây bạch dương màu trắng, bướm trắng đậu trên thân cây bạch dương → không bị chim sâu phát hiện, bướm đen đậu trên thân cây thì dễ bị phát hiện → Số lượng bướm đen trong quần thể giảm, bướm trắng chiếm ưu thế.
- Khi môi trường bị ô nhiễm: Thân cây bạch dương bị khói bụi bám nên hóa đen, bướm trắng đậu trên thân cây bạch dương → dễ bị chim sâu phát hiện, bướm đen đậu trên thân cây thì khó bị phát hiện → Số lượng bướm trắng trong quần thể giảm, bướm đen chiếm ưu thế.
3. Các đặc điểm thích nghi chỉ hợp lí tương đối
- Mỗi đặc điểm thích nghi là sản phẩm của chọn lọc tự nhiên trong hoàn cảnh nhất định nên chỉ có ý nghĩa trong hoàn cảnh phù hợp. Khi hoàn cảnh thay đổi, một đặc điểm vốn có lợi có thể trở thành bất lợi và bị thay thế bởi đặc điểm thích nghi hơn.
- Ngay trong hoàn cảnh sống ổn định thì các đột biến và biến dị tổ hợp không ngừng phát sinh, CLTN vẫn không ngừng tác động → các đặc điểm thích nghi liên tục được hoàn thiện. Vì vậy trong lịch sử tiến hóa, những sinh vật xuất hiện sau mang nhiều đặc điểm hợp lý hơn những sinh vật xuất hiện trước.
→ CLTN không thể tạo ra các sinh vật hoàn thiện: CLTN chỉ có thể tác động trên những biến dị có sẵn → chọn lọc kiểu hình theo kiểu “thỏa hiệp” → CLTN duy trì một kiểu hình dung hòa với nhiều đặc điểm khác nhau tại thời điểm chọn lọc→ Thích nghi là sự thoả hiệp thường xuyên.
II. HIỆN TƯỢNG ĐA HÌNH CÂN BẰNG
- Trường hợp trong quần thể song song tồn tại một số loại kiểu hình ở trạng thái cân bằng ổn định, không một dạng nào có ưu thế trội hơn hẳn để có thể hoàn toàn thay thế các dạng khác, đó là hiện tượng đa hình cân bằng.
Ví dụ, ở người, tỉ lệ các nhóm máu A, B, AB, O là đặc trưng và ổn định cho từng quần thể.
- Trong sự đa hình cân bằng, các gen ít hoặc không ảnh hưởng đến sức sống và khả năng sinh sản của sinh vật (đột biến trung tính), không có sự thay thế hoàn toàn một alen này bằng một alen khác mà là sự ưu tiên duy trì các thể dị hợp về một gen hoặc một nhóm gen. Các thể dị hợp thường tỏ ra có ưu thế so với thể đồng hợp tương ứng về sức sống, khả năng sinh sản, khả năng phản ứng thích nghi trước ngoại cảnh.
- Theo quan niệm hiện đại, quần thể giao phối là đa hình về kiểu gen và kiểu hình. Quá trình đột biến và quá trình giao phối làm cho các cá thể trong quần thể không đồng nhất về kiểu gen và kiểu hình tạo ra một tiềm năng thích nghi to lớn của mỗi loài, đồng thời hình thành một nguồn nguyên liệu phong phú cho quá trình chọn lọc tự nhiên.
- Nếu quần thể không có vốn gen đa hình thì khi hoàn cảnh sống thay đổi, sinh vật không có tiềm năng thích ứng sẽ dễ dàng bị tiêu diệt hàng loạt.
