BÀI 17. THUYẾT TIẾN HÓA TỔNG HỢP HIỆN ĐẠI (PHẦN 1)

Mở đầu: Dựa vào định luật Hardy - Weinberg, hãy dự đoán các nhân tố nào có thể ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng di truyền của quần thể.

Đáp án chuẩn:

- Đột biến, giao phối không ngẫu nhiên, phiêu bạt di truyền.

I. TIẾN HÓA NHỎ

Câu 1: Tại sao biến đổi về tần số allele, tần số kiểu gene ở phạm vi quần thể là cơ sở của quá trình tiến hoá của sinh vật?

Đáp án chuẩn:

Biến đổi về tần số allele và kiểu gene trong quần thể sẽ tích lũy qua thời gian dài, dẫn đến sự biến đổi đáng kể của quần thể so với ban đầu.

Câu 2: Tại sao quần thể là đơn vị tiến hoá nhỏ?

Đáp án chuẩn:

Quần thể là đơn vị tiến hoá nhỏ, tồn tại và sinh sản của loài, đa dạng về kiểu gen và kiểu hình, có cấu trúc di truyền ổn định và khả năng biến đổi gen dưới tác dụng của yếu tố tiến hoá, thường cách ly tương đối với các quần thể khác trong loài.

II. CÁC NHÂN TỐ TIẾN HÓA

Câu 1: Trình bày vai trò của các nhân tố tiến hoá và nêu ví dụ minh hoạ. 

Đáp án chuẩn:

- Thay đổi tần số allele hoặc tần số kiểu gene trong quần thể. Qua thời gian dài, những thay đổi này có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể về cấu trúc di truyền giữa các quần thể. Các cá thể trong quần thể này không sinh sản với các cá thể trong quần thể khác của cùng loài, dẫn đến hình thành loài mới.

Câu 2: Sự phát sinh đột biến có tính định hướng hay vô hướng đối với khả năng sống sót và sinh sản của sinh vật?

Đáp án chuẩn:

- Tính vô hướng đối với khả năng sống sót và sinh sản của sinh vật.

Câu 3: Dựa vào hình 17.1, hãy mô tả sự kiện "cổ chai" và tác động của sự kiện này đến cấu trúc di truyền của quần thể.

Đáp án chuẩn:

Hiệu ứng cổ chai là hiện tượng giảm đột ngột số lượng cá thể trong quần thể do các yếu tố như thiên tai, nạn săn bắt hay khai thác quá mức. Dưới tác động này, sự sống sót hay chết của các cá thể xảy ra ngẫu nhiên, không phụ thuộc vào khả năng sinh sản hay thích nghi của sinh vật với môi trường. Quần thể mới hình thành từ các cá thể sống sót sau giai đoạn cổ chai có cấu trúc di truyền khác so với quần thể ban đầu.

Câu 4: Quan sát hình 17.2 và cho biết ảnh hưởng của phiêu bạt di truyền đối với tần số allele của quần thể phụ thuộc vào kích thước quần thể như thế nào.

Đáp án chuẩn:

Phiêu bạt di truyền giảm biến động trong quần thể. Ở quần thể nhỏ, với mức độ giao phối cao và khả năng cố định allele, tần số của các allele hợp tử sẽ giảm dần theo thời gian. Phiêu bạt di truyền có thể ngẫu nhiên làm mất một allele (đưa tần số về 0) hoặc cố định một allele (đưa tần số về 1) sau nhiều thế hệ.

Luyện tập: Vì sao giao phối không ngẫu nhiên là một nhân tố tiến hoá?

Đáp án chuẩn:

Giao phối không ngẫu nhiên không trực tiếp thay đổi tần số allele của quần thể, nhưng có thể làm giảm tần số kiểu gene dị hợp tử và tăng tần số kiểu gene đồng hợp tử sau nhiều thế hệ.

Câu 5: Một quần thể bướm đêm trong khu rừng với nhiều cây bạch dương có thân gỗ màu trắng. Bướm đêm là nguồn thức ăn của nhiều loài chim, động vật có vú và côn trùng khác. Các con bướm chủ yếu có màu trắng ngà, một số ít có cánh màu sẫm. Khi khói bụi từ khu công nghiệp ở vùng lân cận làm thân cây bạch dương phủ màu bụi sẫm, các con bướm có màu trắng ngà dễ bị phát hiện và bị ăn thịt. Qua thời gian dài, quần thể bướm đêm ở khu vực này có sự thay đổi về các tần số kiểu hình màu sắc thân (hình 17.3).

Dựa vào các thông tin nêu trên, hãy cho biết các yếu tố đóng góp vào sự thay đổi tần số kiểu hình màu sắc của bướm đêm.

Đáp án chuẩn:

- Khói bụi, đột biến, động vật ăn bướm đêm.

III. ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI

Câu 1: Quan sát hình 17.4 và trả lời câu hỏi: Màu sắc thân của thần lần và rắn vua, hình dạng và màu sắc của hoa lan mang lại lợi ích gì đối với mỗi nhóm sinh vật đó?

Đáp án chuẩn:

- Giúp sinh vật thích nghi với môi trường sống, tăng khả năng sống sót.

Câu 2: Hãy nêu một số ví dụ về đặc điểm thích nghi ở sinh vật.

Đáp án chuẩn:

- Cây xương rồng có lá bị tiêu biến thành gai, gấu bắc cực có màu lông trắng, cây rụng lá vào mùa thu đông,...

Luyện tập: Tại sao nhiều động vật có vú như hổ, báo, sư tử,... có lớp lông mao bao phủ cơ thể nhưng động vật có vú sống ở nước như cá voi không có đặc điểm đó?

Đáp án chuẩn:

Lớp lông mao gần như không có tác dụng đối với động vật có vú dưới nước. Ngược lại, nó có thể gây ra những bất lợi như làm cơ thể nặng nề và giảm tốc độ bơi. Do đó, đặc điểm này không xuất hiện ở động vật có vú dưới nước.

Vận dụng: Ở quần đảo Galápagos thuộc vùng Trung Mỹ, loài chim sẻ Geospiza fortis có kích thước mỏ đa dạng và phù hợp với các loại hạt cây mà chúng ăn: chim sẻ có mỏ nhỏ thường ăn hạt nhỏ, mềm; chim sẻ có mỏ lớn ăn các hạt to, cứng. Trong một nghiên cứu, kích thước mỏ trung bình của quần thể chim sẻ đo được năm 1976 là 9,4 mm. Năm 1977, một đợt hạn hán kéo dài làm phần lớn các cây có hạt nhỏ, mềm bị chết do chịu hạn kém. Trong thời gian đó, khoảng 80% chim sẻ bị chết, chủ yếu là chim ăn hạt nhỏ, mềm có mỏ nhỏ. Đến năm 1978, quần thể chim sẻ này có kích thước mỏ trung bình là 10,2 mm. Hãy phân tích ví dụ nêu trên để chứng minh:

a) Tiến hoá đang xảy ra ở quần thể chim sẻ ở đảo và đơn vị tiến hoá là quần thể.

b) Chim sẻ có đặc điểm thích nghi liên quan đến kích thước mỏ và đặc điểm thích nghi này có tính hợp lí tương đối.

c) Nếu hiện tượng mưa nhiều xuất hiện trở lại ở khu vực này, hãy dự đoán đặc điểm kích thước mỏ chim sẻ ở quần đảo này sau đó một vài năm.

Đáp án chuẩn:

a) Tiến hóa đang diễn ra ở quần thể chim sẻ trên đảo Galápagos qua sự thay đổi tần số allele và tần số kiểu gene, dẫn đến sự thay đổi trong đặc điểm di truyền của quần thể.

b) Môi trường sống thay đổi sẽ dẫn đến thay đổi kích thước mỏ của chim sẻ.

c) Nếu mưa nhiều trở lại ở khu vực này và cây có hạt nhỏ, mềm sinh trưởng trở lại, các chim sẻ có kích thước mỏ nhỏ sẽ có lợi thế sinh tồn hơn. Do đó, sau một vài năm, kích thước mỏ trung bình của quần thể chim sẻ sẽ giảm xuống gần với mức ban đầu hoặc thậm chí thấp hơn nếu chọn lọc tự nhiên tiếp tục diễn ra.