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.

Giải nhanh:

- 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?

Giải nhanh:

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?

Giải nhanh:

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

II. CÁC NHÂN TỐ TIẾN HÓA

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

Giải nhanh:

- Làm thay đổi tần số allele hoặc tần số kiểu gene trong quần thể. Trải qua thời gian đủ dài, những nhân tố này tạo ra sự khác biệt đủ lớn về cấu trúc di truyền giữa các quần thể. Các cá thể ở quần thể này không sinh sản với các cá thể ở quần thể khác của cùng loài và 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?

Giải nhanh:

- 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.

Giải nhanh:

Hiệu ứng cổ chai là hiện tượng số lượng cá thể của quần thể giảm đột ngột bởi các yếu tố như thiên tai; nạn săn bắt, khai thác quá mức. Dưới tác động đó, sự sống sót hoặc chết của các cá thể xảy ra ngẫu nhiên, không liên quan đến khả năng sinh sản hoặc thích nghi của sinh vật với môi trường. Quần thể thế hệ mới hình thành từ các cá thể còn 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.

Giải nhanh:

Ảnh hưởng của phiêu bạt di truyền: Phiêu bạt di truyền giảm mức biến dị trong quần thể. Ở quần thể kích thước nhỏ, khả năng cố định allele và mức giao phối gần cao, tần số kiểu gene dị hợp tử của quần thể giảm đi theo thời gian, phiêu bạt di truyền có thể ngẫu nhiên làm mất một allele (tần số bằng 0) hay cố định một allele (tần số bằng 1) sau nhiều thế hệ.

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

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

- 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?

Giải nhanh:

- 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.

Giải nhanh:

- 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?

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

a) Tiến hóa đang diễn ra ở quần thể chim sẻ trên đảo Galápagos và đơn vị tiến hóa là quần thể. Qua thời gian, có 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) Khi môi trường sống thay đổi thì kích thước mỏ của chim sẻ thay đổi.

c) Nếu hiện tượng mưa nhiều xuất hiện trở lại ở khu vực này, 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.