Lý Thuyết Sinh 12 chân trời sáng tạo_Bài 17 Thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại

  Thayhien.edu.vn xin giới thiệu đến các bạn các bài học lý thuyết Sinh học 12 Chân trời sáng tạo_Bài 17 Thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại

Bài 17. Thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại

I. TIẾN HOÁ NHỎ

1.Khái niệm

- Tiến hoá nhỏ là quá trình làm biến đổi tần số allele và thành phần kiểu gene của quần thể.

- Tiến hoá nhỏ diễn ra trong phạm vi phân bố tương đối hẹp, thời gian lịch sử tương đối ngắn, có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm.

- Kết quả  của tiến hoá nhỏ dẫn đến sự biến đổi cấu trúc di truyền của các cá thể trong một quần thể → Tiến hoá nhỏ là cơ sở dẫn tới quá trình hình thành loài mới.

2. Quần thể là đơn vị tiến hoá nhỏ

Quần thể là đơn vị của tiến hoá nhỏ, thoả mãn ba điều kiện:

- Là một cấp độ tổ chức sống của loài trong tự nhiên hay đơn vị tồn tại của loài trong tự nhiên

- Đặc trưng cho một nhóm các cá thể trong cùng một khu vực địa lí và thời gian.

- Có khả năng biến đổi cấu trúc di truyền qua các thế hệ.

- Các cá thể phải có khả năng sinh sản.

Như vậy quần thể là đơn vị của tiến hoá nhỏ:

         + Là đơn vị sinh sản của loài trong tự nhiên

         + Có thành phần kiểu gene đặc trưng và ổn định

         + Được cách lí sinh sản ở một mức độ nhất định.

II. CÁC NHÂN TỐ TIẾN HOÁ

Là nhân tố làm thay đổi tần số allele hoặc tần số kiểu gene trong quần thể được → là cơ sở dẫn đến sự tiến hóa, hình thành loài mới.

         - Đột biến

         - Dòng gene

         - Phiêu bạt di truyền

         - Giao phối không ngẫu nhiên

         - Chọn lọc tự nhiên.

1. Đột biến

- Biến đổi tần số alelle quần thể:

+ Đột biến thuận: từ alelle trội → alelle lặn => Tần số alelle trội tăng, lặn  giảm

+ Đột biến nghịch: từ alelle lặn → alelle trội => Tần số alelle trội giảm, lặn  tăng

+ Xuất hiên alelle mới (đột biến gây biến đổi allele này thành allele khác)

- Tần số đột biến rất nhỏ nhưng có ý nghĩa rất lớn với tiến hóa. Vì:

         + Số lượng gene, kích thước DNA của hệ gene rất lớn.

         + Số cá thể trong quần thể nhiều

         => Qua nhiều thế hệ làm các đột biến nhỏ này tổ hợp lại tạo ra những biến đổi lớn và phát tán trong trong quần thể

- Đột biến là nguồn nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hoá (khởi nguồn chủ yếu của các biến đổi trên sinh vật)

- Giá trị của đột biến khác nhau tùy vào loại đột biến, kiểu gene  và môi trường:

         + Đột biến trung tính là các đột biến không có lợi, không có hại, không làm thay đổi khả năng sống sót và sinh sản của sinh vật.

         + Đột biến có lợi → chọn lọc và tích lũy ở thế hệ sau.

         + Đột biến gây hại → chọn lọc đào thải.

         + Đột biến có lợi/hại cũng có thể thay đổi giá trị thích nghi khi tùy thuộc tổ hợp kiểu gene hay ở điều kiện môi trường.

VD 1: alelle trội A (alelle ban đầu) → alelle đột biến lặn (a)

+ Nếu a đứng trong kiểu gene aabbdd → biểu hiện kiểu hình lặn (aa) xấu.

+ Nếu a đứng trong kiểu gene aabbdd → biểu hiện kiểu hình lặn (aa) tốt, …

VD 2: Vi khuẩn mang đột biến kháng thuốc kháng sinh.

+ VK mang gene đột biến kháng kháng sinh → Sống kém trong điều kiện bình thường (không có chất kháng sinh)

+ VK mang gene đột biến kháng kháng sinh → Sống tốt trong điều kiện có chất kháng sinh.

2. Dòng gene (di - nhập gene)

- Sự di chuyển các allele vào hoặc ra khỏi quần thể thông qua sự di chuyển của các cá thể hữu thụ hoặc các giao tử của chúng.

- Ảnh hưởng của dòng gene đối với quần thể:

 + Thay đổi tần số allele của quần thể không theo một hướng xác định.

 + Mức độ thay đổi tần số allele của quần thể lệ thuộc sự chênh lệch tần số allele giữa quần thể cho và quần thể nhận.

 + Sự chênh lệch tần số alelle quần thể cho và nhận càng lớn thì sự thay đổi tần số allele càng mạnh.

  + Phụ thuộc vào tỉ lệ <hệ số di> cư/nhập cư là lớn hay nhỏ.

  + Tỉ lệ nhập cư là tỉ số giữa số cá thể nhập vào quần thể nhận trên tổng số các cá thể của quần thể nhận sau khi nhập cư.

  + Tỉ lệ nhập cư càng lớn thì tần số allele của quần thể nhận thay đổi càng mạnh.

+ Dòng gene có thể làm tăng sự đa dạng di truyền của quần thể khi đưa thêm allele mới vào quần thể.

3. Chọn lọc tự nhiên

- CLTN = Các yếu tố của môi trường tác động lên các cá thể/QT (YTMT là tác nhân gây ra chọn lọc)

+ Tác động trực tiếp lên kiểu hình theo 1 hướng xác định

+ Gián tiếp lên kiểu gene, alelle cũng theo 1 hướng.

=> KQ:  làm thay đổi tần số alelle, tần số kiểu gene của quần thể theo một hướng xác định.

+ Làm tăng dần tần số allele và tần số kiểu gene quy định đặc điểm thích nghi trong quần thể.

+ Làm giảm dần tần số allele và tần số kiểu gene quy định đặc điểm kém  thích nghi trong quần thể.

- Chọn lọc tác động lên cá thể có kiểu hình trội (chống kiểu hình trội) sẽ làm thay đổi tần số allele trội nhanh hơn so với tác động lên cá thể có kiểu hình lặn.

- Khi điều kiện môi trường thay đổi càng mạnh (áp lực chọn lọc cao) thì chọn lọc tự nhiên làm thay đổi tần số allele càng nhanh và ngược lại.

- Chọn lọc tự nhiên thường làm thay đổi tần số allele theo một hướng xác định nên làm giảm sự đa dạng di truyền (nghèo vốn gene) của quần thể.

Chọn lọc tự nhiên xảy ra trên cơ sở các đặc tính biến dị di truyền, là nhân tố tiến hoá có hướng, đồng thời là nhân tố tiến hoá cơ bản nhất.

+ Phân hóa khả năng sống sót, sinh sản của các cá thể trong quần thể.

+ Tần số allele có hại giảm dần, tần số allele và tần số kiểu gene ở cá thể mang biến dị di truyền có lợi tăng lên trong quần thể.

KQ: cấu trúc di truyền của quần thể thay đổi qua thời gian.

4. Phiêu bạt di truyền

4.1. Nguyên nhân

Thay đổi đột ngột, không định trước của môi trường như lũ, lụt, hạn hán, gió, bão, dịch bệnh,... Gây ảnh hưởng mạnh đến số lượng cá thể của quần thể.

Các thay đổi đó chính là các yếu tố ngẫu nhiên

4.2. Đặc điểm tác động của phiêu bạt di truyền

- Làm thay đổi đột ngột tần số allele của quần thể một cách vô hướng.

- Có thể đào thải hoàn toàn một allele ra khỏi quần thể bất kể là allele có lợi hay có hại.

- Tác động của phiêu bạt di truyền phụ thuộc vào kích thước của quần thể.

         + Quần thể có kích thước càng nhỏ  TS allele thay đổi nhanh.

         + Quần thể có kích thước càng lớn  TS allele ít thay đổi.

- Phiêu bạt di truyền có thể làm nghèo vốn gene của quần thể.

5. Giao phối không ngẫu nhiên

- Giao phối không ngẫu nhiên gồm giao phối gần (giao phối giữa các cá thể có quan hệ họ hàng, hay giao phối cận huyết), giao phối có lựa chọn, tự thụ phấn

- Không làm thay đổi tần số allele 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.

Vì vậy, giao phối không ngẫu nhiên luôn làm giảm sự đa dạng di truyền của quần thể.

III. HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI

1. Khái niệm

- Những đặc điểm di truyền giúp tăng khả năng sống sót và khả năng sinh sản của cá thể sinh vật trong môi trường nhất định được gọi là đặc điểm thích nghi.

- Mức độ thích nghi của sinh vật với môi trường được đo bằng giá trị thích nghi

              

2. Sự hình thành đặc điểm thích nghi

Sự hình thành các đặc điểm thích nghi của cơ thể sinh vật là kết quả của một quá trình chịu sự chi phối của ba nhân tố chủ yếu: đột biến, giao phối (đối với các loài sinh sản hữu tính), chọn lọc tự nhiên.

         + Đột biến cung cấp nguồn nguyên liệu. Tạo ra biến đổi về kiểu hình (hình thái, cấu trúc, tập tính....)

         + Giao phối làm phát tán các đột biến và xuất hiện những BDTH.

         + Chọn lọc tự nhiên có vai trò sàng lọc:

          + Đào thải biến dị kém thích nghi.

           + Giữ lại → tăng cá thể có các đặc điểm thích nghi.

   => đột biến có lợi ngày một tăng dần trong quần thể qua các thế hệ => thành đặc điểm thích nghi ở môi trường sống.

3. Tính tương đối của đặc điểm thích nghi

- Mỗi đặc điểm thích nghi là sản phẩm của chọn lọc tự nhiên trong hoàn cảnh nhất định → Nên khả năng thích nghi của sinh vật với môi trường chỉ mang tính hợp lí tương đối.

- Chọn lọc tự nhiên không tạo ra BDDT thích nghi, mà chỉ chọn lọc BDDT có sẵn.

- CLTN chỉ lựa chọn những BDDT có đặc điểm thích nghi do tổ tiên để lại chứ không thể tạo ra BDDT mới.

- Chọn lọc tự nhiên tác động lên kiểu hình chứ không tác động lên KG.

IV. LOÀI VÀ CƠ CHẾ HÌNH THÀNH LOÀI

1. Khái niệm loài sinh học

- Loài sinh học là một hoặc một nhóm quần thể gồm các cá thể có khả năng giao phối với nhau trong tự nhiên và sinh ra đời con có sức sống, có khả năng sinh sản, cách li sinh sản với các nhóm quần thể khác.

- Cách li sinh sản là điều kiện cuối cùng để hình thành loài mới. Cách li sinh sản bao gồm:

         + Cách li trước hợp tử là những trở ngại ngăn cản các sinh vật giao phối với nhau.

         + Cách li sau hợp tử là những trở ngại ngăn cản việc tạo ra con lai hoặc ngăn cản việc tạo ra con lai hữu thụ (con lai được hình thành nhưng sức sống yếu hoặc không có khả năng sinh sản).

Bản chất của cách lí sinh sản chính là cách li di truyền.

2. Các cơ chế hình thành loài

2.1. Hình thành loài khác khu vực địa lí

Điều kiện: có chướng ngại vật địa lí (núi, sông, biển,...)

         + Quần thể bị chia cắt bởi ỵếu tố địa lí (cách li địa lí)

         + Nhóm cá thể di cư tới vị trí cách xa quần thể ban đầu (quần thể sáng lập)

Sự phân hóa và hình thành loài mới

         Nhóm cá thể bị cách li địa lý với QT gốc và chịu tác các nhân tố tiến hoá như đột biến, chọn lọc tự nhiên, dòng gene,... (ngăn cản sự giao phối, thúc đẩy sự phân hoá vốn gene giữa các quần thể) → thay đổi cấu trúc di truyền (tần số alelle, kiểu gene) theo hướng thích nghi điều kiện sống mới.

         Trãi qua nhiều thế hệ → QT mới cách li  sinh sản với QT gốc (loài gốc)  →  hình thành loài mới.

2.2. Hình thành loài cùng khu vực địa lí

2.2.1. Đặc điểm

- Xảy ra đối với các quần thể sống trong cùng một khu vực địa lí khi giữa các quần thể có xảỵ ra cách li sinh sản.

- Phát sinh các đột biến lớn, lai xa (lai khác loài) và đa bội hoá, sự cách li sinh thái,... →  phân hoá cấu trúc di truyền nhóm cá thể mang đột biến → cách li sinh sản →  hình thành loài mới.

2.2.2. Các con đường hình thành loài cùng khu vực địa lý

+ Hình thành loài thông qua cơ chế tự đa bội:

         QT lưỡng bội, nếu đột biến làm xuất hiện dạng tứ bội (4n) → các cá thể này chỉ giao phối nhau (giao phối lại với dạng lưỡng bội thì tạo thế hệ con 3n bất thụ) → quần thể tứ bội =  loài mới.

+ Hình thành loài thông qua cơ chế dị đa bội:

         Hai loài khác nhau giao phối với nhau cho ra con lai <con lai thường không có khả năng sinh sản hữu tính (bất thụ) do mang bộ nhiễm sắc thể đơn bội của hai loài bố, mẹ khác nhau>

         → Qua đột biến đa bội → con lai được dị đa bội (hữu thụ: mang bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội của loài bố và loài mẹ nên có thể giảm phân và sinh sản hữu tính bình thường) và cách li sinh sản với các loài bố, mẹ → loài mới di đa bội

V. TIẾN HOÁ LỚN VÀ SỰ PHÁT SINH CHỦNG LOẠI

1. Khái niệm tiến hoá lớn

- Tiến hoá lớn là quá trình tiến hoá hình thành loài và các đơn vị phân loại trên loài (chi/giống, họ, bộ, lớp, ngành, giới),

- Phạm vị, thời gian: diễn ra trong không gian địa lí rộng lớn và thời gian lịch sử lâu dài.

- Ý nghĩa:

 + Nghiên cứu về quá trình hình thành các đơn vị phân loại trên loài .

 + Mối quan hệ tiến hoá giữa các loài, sự tuyệt chủng hay bùng nổ hình thành loài mới, giúp làm sáng tỏ sự phát sinh và phát triển của toàn bộ sinh giới trên Trái Đất.

- Kết quả của tiến hóa nhỏ là hình thành nên các loài mới (các loài thường cùng một chi).

- Tiến hóa lớn tạo nên đơn vị trên loài.

2. Cây sự sống và sự phát sinh chủng loại

2.1. Cây sự sống hay cây phát sinh chủng loại là sơ đồ hình cây phân nhánh thể hiện nguồn gốc, giải thích mối quan hệ tiến hoá giữa các nhóm hoặc các loài sinh vật đang sống hay đã tuyệt chủng cùng quan hệ họ hàng giữa chúng.

2.2. Những đặc điểm được thể hiện trên cây phát sinh sự sống

- Cây sự sống phản ánh quá trình tiến hoá của các loài.

- Sự phát sinh chủng loại phản ánh quá trình tiến hoá phân li từ tổ tiên chung,

- Thứ tự phân nhánh ở cây phát sinh chủng loại cho thấy quan hệ tiến hoá gần gũi giữa các nhóm sinh vật và tổ tiên chung gần nhất của chúng.

- Dựa vào bằng chứng hoá thạch, SV tuyệt chủng có thể được xác định vị trí trên cây phát sinh chủng loại.

Các đặc điểm tương đồng cho biết nguồn gốc tổ tiên chung của các đơn vị phân loại. Do đó, cây phát sinh chủng loại được dựa trên việc sử dụng các đặc điểm tương đồng ở mọi cấp độ: phân tử (DNA, protein), nhiễm sắc thể, tế bào, hình thái, giải phẫu, tập tính,... Của các đơn vị phân loại.