Ôn tập lý thuyết Sinh học - Chương III: Nguyên nhân và cơ chế tiến hóa

CHƯƠNG III: NGUYÊN NHÂN VÀ CƠ CHẾ TIẾN HÓA Bài 1: THUYẾT TIẾN HÓA CỔ ĐIỂN I. Thuyết tiến hóa của Lamác (1809). 1. Nhân tố tiến hóa: a. Điều kiện ngoại cảnh: - Không đồng nhất và thường xuyên thay đổi là nguyên nhân chính làm cho sinh vật biến đổi dần dần và liên tục. - Ví dụ: Cây mao lương nước: + Ở nơi nhiều nước: có 2 loại lá: phiến tròn xẻ thùy, phiến xẻ sợi mảnh. + Ở nơi đất ẩm: không có lá sợi mảnh. b. Tập quán hoạt động của động vật: - Mỗi loài động vật đều có xu hướng tự nâng cao mức độ tổ chức cơ thể. Do tập quán hoạt động dẫn đến sự biến đổi cơ thể. - Ví dụ: Hươu cao cổ sống ở vùng đất khô, ít cỏ của châu Phi phải thường xuyên vươn cổ hái lá non trên cây. Tập quán hoạt động đó dẫn đến kết quả là cổ dài, 2 chân trước cao đến nổi đầu không cúi được xưống đất. 2. Cơ chế tiến hóa: Toàn bộ những biến đổi nhỏ trên cơ thể sinh vật do tác động của ngoại cảnh hoặc do tập quán hoạt động của động vật đều được di truyền và tích lũy qua thời gian dài tạo nên những biến đổi sâu sắc trên cơ thể sinh vật. 3. Chiều hướng tiến hóa: Nâng cao trình độ tổ chức cơ thể từ đơn giản đến phức tạp. 4. Đánh giá thuyết tiến hóa của Lamac: a. Cống hiến: - Đầu tiên nêu ra 1 học thuyết có hệ thống về sự tiến hóa của sinh giới. - Nêu cao vai trò của ngoại cảnh và bước đầu tìm hiểu cơ chế tác động của ngoại cảnh. b. Tồn tại: - Chưa thành công trong việc giải thích sự hình thành đặc điểm hợp lí trên cơ thể sinh vật. - Chưa phân biệt được biến dị di truyền và biến dị không di truyền. II. Thuyết tiến hóa của ĐacUyn (1859). 1. Nhân tố tiến hóa: Gồm: Biến dị, di truyền, CLTN. a. Biến dị: - Biến dị không di truyền (biến dị đồng loạt): + Do tác động trực tiếp của ngoại cảnh hay tập quán hoạt động của động vật. + Trênđồng loạt nhiều cơ thể, theo 1 hướng xác định. + Ít có ý nghĩa trong tiến hóa và chọn giống. - Biến dị di truyền ( biến dị cá thể): + Là những sai khác giữa các cá thể cùng loài, phát sinh trong quá trình sinh sản. + Trên từng cáthể riêng lẻ, không định hướng. + Là nguồn nguyên liệu của tiến hóa và chọn giống. b. Di truyền: Tạo điều kiện tích lũy những biến dị có lợi. c. CLTN: * Vai trò: + Là nhân tố chính đã tác động thông qua tính biến dị và tính di truyền của sinh vật hình thành đặc điểm thích nghi trên cơ thể sinh vật. + Trên quy mô rộng lớn và qua thời gian lịch sử lâu dài, dưới tác dụng của CLTN đã dẫn đến phân li tính trạng hình thành nhiều loài mới từ 1 loài ban đầu. * So sánh giữa CL nhân tạo và CL tự nhiên: - Giống: + Đều dựa trên cơ sở tính biến dị và di truyền: BD: cung cấp nguyên liệu cho chọn lọc. DT: tích lũy biến dị có lợi. + Quá trình gồm 2 mặt tiến hành song song: . Đào thải biến dị có hại. . Tích lũy biến dị có lợi. + Dẫn đến sự phân li tính trạng hình thành nhiều dạng sinh vật mới từ 1 dạng ban đầu. - Khác: Chọn lọc nhân tạo Chọn lọc tự nhiên + Từ khi con người biết chăn nuôi, trồng trọt. + Từ khi sự sống xuất hiện trên quả đất. + Do con người tiến hành. + Do điều kiện tự nhiên. + Tích lũy biến dị có lợi cho người + Tích lũy BD có lợi cho sinh vật. + Đào thải BD bất lợi + Đào thải biến dị có hại + Động lực thúc đẩy: nhu cầu thị hiếu của con ng. + Do sự đấu tranh sinh tồn của sinh vật trong tự nhiên. + Tác dụng nhanh chóng, phiến diện. + Tác dụng chậm chạp, toàn diện. + Tạo nòi, thứ mới. + Tạo loài mới. + Là nhân tố chính trong quá trình tiến hóa của vật +Là nhân tố chính trong quá trình tiến hóa của sinh Nuôi, cây trồng. Giới. d. Phân li tính trạng: * Khái niệm: là hiện tượng từ 1 dạng ban đầu tạo thành nhiều dạng mới khác xa nhau và khác xa với dạng ban đầu. * Nguyên nhân và kết quả: Phân li tính trạng trong chọn lọc nhân tạo Phân li tính trạng trong chọn lọc tự nhiên. - Nguyên nhân: -Nguyên nhân: + Do CLNT tiến hành theo nhiều hướng khác + Do CLTN tiến hành theo nhiều hướng khác nhau. nhau + Trong mỗi hướng, con người dữ lại những đặc + Trong mỗi hướng, đk tự nhiên giữ lại những cá thể Điểm có lợi cho nhu cầu và loại bỏ dạng trung thích nghi và loại bỏ những dạng trung gian kém thích gian. nghi -Kết quả: - Kết quả: + Từ 1 dạng tổ tiên hoang dại ban đầu hình thành + Từ dạng tổ tiên ban đầu trãi qua thời gian lịch sử lâu nhiều nòi vật nuôi và nhiều thứ cây trồng mới. Dài hình thành nhiều loài mới. + Ví dụ: Gà rừng: Gà đẻ + Ví dụ: dạng ngựa tổ tiên 60 triệu năm 200 nhánh với Gà thịt ( nhỏ bằng con cáo, vô số dạng trung Gà chọi sống ở châu Mĩ, ăn gian. Gà cảnh lá cây mềm) 2. Cơ chế tiến hóa: a. Biến dị cá thể xuất hiện ngẫu nhiên không định hướng. b. CLTN đào thải biến dị bất lợi và tích lũy biến dị có lợi. 3. Chiều hướng tiến hóa: 3 hướng - Ngày càng đa dạng. - Tổ chức cơ thể càng cao. - Thích nghi ngày càng hợp lý. 4. Đánh giá thuyết tiến hóa ĐacUyn: a. Cống hiến: - Phát hiện vai trò sáng tạo của CLTN. - Giải thích thành công sự hình thành đặc điểm thích nghi oqr sinh vật. - Giải thích thành công nguồn gốc chung của loài. b. Tồn tại: - Chưa hiểu rõ cơ chế phát sinh biến dị và cơ chế di truyền các biến dị. - Chưa làm sáng tỏ được cơ chế của quá trình hình thành đặc điểm thích nghi. - Chỉ mới phác họa chung về quá trình hình thành loài mới chứ chưa đi sâu vào cơ chế của quá trình đó. Bài 2: THUYẾT TIẾN HÓA HIỆN ĐẠI I. Sự hình thành thuyết tiến hóa hiện đại: 1. Từ nữa sau thế kỉ 19, quan điểm tiến hóa được củng cố nhờ tích lũy nhiều tài liệu trong cac ngành sinh học: + Cổ sinh vật học + Địa lý sinh vật học + phôi sinh học 2. Từ những năm 30 của thế kỷ 20, di truyền học dần trở thành cơ sở vững chắc của thuyết tiến hóa hiện đại nhờ làm sáng tỏ các vấn đề. + Nguyên nhân phát sinh biến dị. + Cơ chế di truyền các biến dị + Phân biệt biế dị di truyền và không di truyền + Cơ chế tích lũy các biến di dưới tác dụng của CLTN. II. Thuyết tiến hóa tổng hợp. (1930-1950) 1. thuyết tiến hóa tổng hợp: là sự tổng hợp các thành tựu lí thuyết trong nhiều lĩnh vực như: + Phân loại học, cổ sinh vật học, DT học quần thể, sinh thái học quần thể, học thuyết về sinh quyển. 2. Phân biệt: 2 quá trình tiến hóa. Tiến hóa nhỏ (tiến hóa vi mô) Tiến hóa lớn (tiến hóa vĩ mô) * Là quá trình biến đổi thành phần KG của quần * Là quá trình hình thành các nhóm phân loại trên thể, gồm: loài như: chi, họ, bộ, lớp, ngành. - Sự phát sinh đột biến. - Sự phát tán và tổ hợp đột biến qua giao phối. - Sự chọn lọc các đột biến và biến dị tổ hợp có lợi. -Sự cách li sinh sản giữa quần thể đã biến đổi với quần thể gốc. * Kết quả: Hình thành loài mới. * Kết quả: Hình thành các nhóm phân loại trên loài. * Diễn ra trong phạm vi hẹp, trong thời gian tương * Diễn ra trên quy mô rộng lớn, qua thời gian địa chất đối ngắn, có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm. lâu dài. * Phát triển nhanh chóng, đang chiếm vị trí trung * Trước đây người ta xem tiến hóa lớn là hệ quả của tâm trong thuyết tiến hóa hiện đại. Tiến hóa nhỏ. Gần đây người ta tập trung làm sáng tỏ những nét riêng của tiến hóa lớn. II. Thuyết tiến hóa bằng các đột biến trung tính: (1971) Nguyên lý cơ bản của sự tiến hóa ở cấp phân tử: Sự tiến hóa diễn ra bằng sự củng cố ngẫu nhiên các đột biến trung tính, không liên quan gì đến tác dụng của CLTN. 2. Cơ sở của sự tiến hóa bằng các đột biến trung tính: a. Đa số đột biến ở cấp độ phân tử là trung tính: - Khi phân tích 59 mẫu Hb ở người, có 43 mẫu đột biến không gây ảnh hưởng gì rõ rệt về mặt sinh lí đối với cơ thể. - Loại đột biến trung tính đã được di truyền học phân tử xác nhận. b. Sự đa dạng trong cấu trúc của các đại phân tử prôtêin có liên quan với sự củng cố các đột biến trung tính một cách ngẫu nhiên, khó có thể giải thích bằng tác dụng của chọn lọc tự nhiên. c. Sự đa hình cân bằng trong quần thể củng chứng minh cho quá trình củng cố ngẫu nhiên cuae các đột biến trung tính. Ví dụ: Tỉ lệ các nhóm máu A, B, AB, O trong quần thể người. Quần thể người Tần số các nhóm máu (%) O A B AB Nga An độ Nhật Thổ dân Uc Việt Nam 32,9 39,2 32,1 54,3 48,3 35,8 24,5 36,7 40,9 19,4 23,2 37,2 22,7 3,8 27,9 8,1 8,1 9,5 1,0 4,2 3.Thuyết tiến hóa của Kimura không phủ nhận mà chỉ bổ sung cho thuyết tiến hóa bằng con đường chọn lọc tự nhiên. Bài 3: SỰ CÂN BẰNG THÀNH PHẦN KIỂU GEN TRONG QUẦN THỂ GIAO PHỐI I. Quần thể giao phối. 1. Khái niệm: Quần thể giao phối là 1 nhóm cá thể cùng loài, cùng sống trong khoảng không gian xác định, trong đó các cá thể tự do giao phối với nhau và được cách li ở mức độ nhất định với các nhóm cá thể lân cận củnh thuộc loài đó. 2. Ý nghĩa của quần thể giao phối trong tiến hóa nhỏ. - Quần thể giao phối là đơn vị cơ sở của quá trình tiến hóa nhỏ. - Trong tự nhiên: + Quần thể là đơn vi tổ chức cơ sở và là đơn vị sinh sản của loài. + Mỗi quần thể có thành phần KG đặc trưng và ổn định. + Quá trình tiến hóa nhỏ diễn ra trên cơ sở sự biến đổi thành phần KG của quần thể giao phối. II. Định luật Hacđi-Vanbec. 1.Nội dung: Với những điều kiện nhất định, trong 1 quần thể giao phối, tân số tương đối của các alen ở mỗi gen có khuynh hướng duy trì không đổi qua các thế hệ 2. Ví dụ: a. Chọn trường hợp đơn giản: 1 gen có 2 alen: A và a - Ở thế hệ xuất phát có 3 kG: 0,25AA + 0,50 Aa + 1,25aa = 1 + Số giao tử mang alen A: 0,25 + 0,25 = 0.50 2 TSTĐ của alen A/a = 0,50/0,50 + Số giao tử mang alen a: 0,25 + 0,25 = 0.50 2 - Ở thế hệ kế tiếp: do sự kết hợp ngẫu nhiên của các loại giao tử đực và cái của thế hệ xuất phát tạo thành phần Kg ở thế hệ kế tiếp: 0,5A 0,5a 0,5A 0,25AA 0,25Aa 0,5a 0,25Aa 0,25aa O,25 AA + 0,50Aa + 0,25aa = 1 theo cách tính tương tự như trên: TSTĐ của alen A/a=0,50/0,50 b. Vậy: - Có sự cân bằng thành phần KG trong quần thể giao phối qua các thế hệ. - Tần số tương đối gữa các alen của 1 gen nào đó là ổn đinh và đặc trưng cho quần thể. c. Công thức tổng quát: để xét cấu trúc di truyền của 1 quần thể có 2 alen A và a ở trạng thái cân bằng là: F1= p2AA + 2pqAa + q2aa với p: TSTĐ alen A, q: TSTĐalen a. 3. Ý nghĩa của định luật: a. Lý luận: Phản ánh trạng thái cân bằng di truyền trong quần thể giao phối. Giải thích vì sao trong tự nhiên có những quần thể được duy trì ổn định trong thời gian dài. a. Thực tiễn. - Từ tỉ lệ KH suy ra tỉ lệ KG và tần số tương đối của các alen. - Từ tần số tương đối của các alen có thể dự đoán được tỉ lệ KG, Kh trong quần thể. - Biết tần số xuất hiện của 1 đột biến nào đó có thể dự tính xác suất bắt gặp thể đột biến đó trong quần thể. c. Tác dụng: Định luật Hacđi-Vanbec chỉ có tác dụng hạn chế vì trong thực tế: - Các thể đồng hợp trội, đồng hợp lặn, dị hợp có sức sống và giá trị thích nghi khác nhau. - Quá trình đột biến và quá trình chọn lọc không ngừng xảy ra làm cho tần số tương đối của các alen bị biến đổi. 4. Điều kiện nghiệm đúng của định luật. - Số cá thể phải nhiều, giao phối tự do. - Giảm phân hình thành giao tử xảy ra bình thường. - Mỗi Kg có khả năng sống ngang nhau. - Không có đột biến và không có tác dụng của chọn lọc. Bài 4: CÁC NHÂN TỐ TIẾN HÓA. Gồm 4 nhân tố: quá trình đột biến; quá trình giao phối; quá trình CLTN; các cơ chế cách li. I. Quá trình đột biến: 1. Tác dụng: - Tạo ra các đột biến, gồm đột biến gen và đột biến NST - Làm nguyên liệu sơ cấp cho tiến hóa, trong đó đột biến gen là nguyên liệu chủ yếu. * Phần lớn đột biến tự nhiên là có hại cho cơ thể vì chúng phá vỡ mối quan hệ hài hòa được hình thành qua quá trình CLTN. * Đột biến tự nhiên là có hại, nhưng được xem là nguyên liệu tiến hóa vì: + Giá trị thích nghi của đột biến có thể thay đôit tùy: môi trường, tổ hợp gen. * Đột biến gen là nguyên liệu chủ yếu, vì: + Phổ biến hơn: - Với từng gen riêng rẽ thì tần số dột biến từ 10-6 đến 10-4 (có thể là 10-2). Sinh vật có nhiều gen nên tỉ lệ giao tử mang đột biến khá lớn. VD: Ruồi giấm có 5000 gen, tỉ lệ giao tử mang đột biến có thể tới 25%. + Ít ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức sống và sự sinh sản của sinh vật. 3. Kết luận: Quá trình đột biến có vai trò tạo nguồn nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hóa nhỏ, trong đó đột biến gen là chủ yếu. II. Quá trình giao phối: 1. Tác dụng: + Làm phát tán các đột biến trong quần thể. + Tạo vô số các biến dị tổ hợp. + Làm trung hòa tính có hại của đột biến gen, đưa gen lặn có hại vào trạng thái dị hợp. 2.Quần thể giao phối là kho dự trữ các biến dị phong phú. 3.Tóm lại: Vai trò của quá trình giao phối là tạo nguồn nguyên liệu thứ cấp cho tiến hóa nhỏ. Đó là các biến dị tổ hợp. III. Quá trình chọn lọc tự nhiên. 1, Tác dụng: CLTN phân hóa khả năng sinh sản của những KG khác nhau trong quần thể (kết đôi giao phối, khả năng đẻ con, độ mắn đẻ). 2. Đối tượng tác động: - Cá thể, quần thể - Dưới cá thể, trên cá thể 3. Kết quả tác động: -Chọn lọc quần thể hình thành những đặc điểm thích nghi tương quan giữa các cá thể đảm bảo sự tồn tại và phát triển của những quần thể thích nghi nhất. -Chọn lọc cá thể: làm tăng tỉ lệ những cá thể thích nghi nhất. 4 Tóm lại: - CLTN là nhân tố quy định chiều hướng và nhịp điệu biến đổi thành phần KG của quần thể. - Là nhân tố định hướng cho quá trình tiến hóa. IV. Các cơ chế cách li: 1. Tác dụng: - Ngăn ngừa sự giao phối tự do. - Củng cố và tăng cường sự phân hóa KG trong quần thể gốc. 2. Các dạng: a. Cách li địalý: - Do chướng ngại địa lý gây ra. - Những loài ít khả năng di động hoặc không có khả năng di động và phát tán dễ chịu ảnh hưởng của dạng cách li này. b. Cách li sinh thái: - Do các điều kiện sinh thái khác nhau trong cùng 1 khu vực địa lí gây ra. - Những nhóm cá thể trong quần thể hoặc giữa các quần thể trong loài có sự phân hóa thích ứng với những điều kiện sinh thái khác nhau. c. Cách li sinh sản: - Do đặc điểm cơ quan sinh sản hoặc tập tính hoạt động sinh dục khác nhau. - Làm cho các cá thể thuộc những nhóm, những quần thể khác nhau không giao phối được. d. Cách li di truyền: - Do sai khác trong bộ NST, trong KG. - Làm cho sự thụ tinh không kết quả, hoặc hợp tử không có khả năng sống sót hoặc con lai sống nhưng khồng có khả năng sinh sản. 3. Vai trò cách li trong tiến hóa nhỏ: - Cách li địa lí là điều kiện cần thiết để các nhóm cá thể trong quần thể gốc đã phân hóa tích lũy các đột biến và biến dị tổ hợp theo những hướng khác nhau, làm cho KG sai khác ngày càng nhiều. - Cách li địa lí và cách li sinh thái kéo dài dẫn đến cách li sinh sản và cách li di truyền, đánh dấu sự xuất hiện loài mới. Bài 5: SỰ HÌNH THÀNH CÁC ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI I. Thích nghi KH và thích nghi KG. Thích nghi kiểu hình Thích nghi kiểu gen (thích nghi sinh thái) (thích nghi lịch sử) 1. Khái niệm: là sự phản ứng của cùng 1 KG thành 1. Khái niệm: là sự hình thành những KG quy định tính Những KH khác nhau trước sự thay đổi của môi trường trạng và tính chất đặc trưng cho từng loài, từng thứ, từng nòi 2. Ví dụ: 2. Ví dụ: a. Con tắc kè thay đổi màu da theo nền của môi trường a. Bọ que có thân và chi giống que. b. Cây rau mác có lá trên cạn hình mũi mác, lá dưới b. Bọ lá có đôi cánh giống lá cây. nước hình bản. 3. Ý nghĩa: 3. Ý nghĩa: * Đây là những thích nghi bẩm sinh, đã được hình thành * Đây là quá trình phát sinh thường biến trong đời sống qua quá trình phát triển lịch sử dưới tác động của CLTN. Cá thể, đảm bảo sự thích nghi thụ động của cơ thể trước * Thích nghi KG có ý nghĩa quan trọng trong sự tiến hóa vì môi trường sinh thái, có ý nghĩa quan trọng đối với sự chính nó quy định thích nghi KH. tồn tại và phát triển của các thể. * VD: + Loài thỏ miền ôn đới có khả năng biến đổi *Thích nghi KH có ý nghĩa gián tiếp trong sự tiến hóa, màu lông theo mùa. Đó là sự thích nghi KG mà các dạng vì CLTN tác động lên KH của các thể qua nhiều thế hệ thỏ ở miền nhiệt đới không có sẽ dẫn tới hệ quả là chọn lọc KG. + Màu lông của thỏ ở miền ôn đới vào mùa hè thì xám , mùa đông thì trắng. Đó là thích nghi KH do KG quy định. II. Quá trình hình thành đặc điểm thích nghi. 1. Theo quan niệm hiện đại: Sự hình thành đặc điểm thích nghi trên cơ thể sinh vật là kết quả 1 quá trình lịch sử chịu sự chi phối của 3 nhân tố chủ yếu: + Quá trình đột biến. + Quá trình giao phói + Quá trình CLTN. 2.Ví dụ: a. Màu sắc và hình dạng tự vệ của sâu bọ.