Chương I: Bằng Chứng Và Cơ Chế Tiến Hóa – Sinh Học Lớp 12
Bài 26: Học Thuyết Tiến Hóa Tổng Hợp Hiện Đại
Nội dung Bài 26: Học Thuyết Tiến Hóa Tổng Hợp Hiện Đại thuộc Chương I: Bằng Chứng Và Cơ Chế Tiến Hóa môn Sinh Học Lớp 12. Bài học tóm tắt được sự hình thành thuyết tiến hoá tổng hợp hiện đại. Nêu được nguồn nguyên liệu của tiến hoá. Trình bày và phân biệt được hai khái niệm tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn của thuyết tiến hoá tổng hợp, nêu được mối quan hệ giữa tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn. Nếu được khái niệm NTTH và các NTTH: quá trình đột biến, quá trình di nhập gen, quá trình CLTN, giao phôi không ngẫu nhiên và các yếu tố ngẫu nhiên.
– Nhân tố tiến hoá là nhân tố làm biến đổi tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể. Các nhân tố tiến hoá như đột biến, các yếu tố ngẫu nhiên, di – nhập gen và CLTN vừa làm thay đổi tần số alen vừa làm thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể.
– CLTN là nhân tố tiến hoá chính hình thành nên các quần thể sinh vật thích nghi với môi trường.
– Giao phối không ngẫu nhiên là nhân tố tiến hoá chỉ làm thay đổi thành phần kiểu gen mà không làm thay đổi tần số alen của quần thể.HocTapHay.Com
I. Quan Niệm Tiến Hóa Và Nguồn Nguyên Liệu Tiến Hóa
Vào những năm 40 của thế kỉ XX, Fisơ (Fisher), Handan (Haldane), Dobgianxki (T. Dobzhansky), Roaitơ (Wright), Mayơ (E. Mayr) và một số nhà khoa học khác đã cùng nhau xây dựng nên “Học thuyết tiến hoá tổng hợp hiện đại” (gọi tắt là tiến hoá tổng hợp). Được gọi là thuyết tổng hợp vì nó kết hợp cơ chế tiến hoá bằng CLTN của thuyết tiến hoá Đacuyn với các thành tựu của di truyền học và đặc biệt là di truyền học quần thể. Từ khi ra đời đến nay, thuyết tiến hoá tổng hợp luôn được bổ sung và hoàn thiện nhờ sự tiến bộ của khoa học sinh học.
Vì vậy, SGK trình bày về các cơ chế tiến hoá theo quan niệm của thuyết tiến hoá tổng hợp đã được bổ sung và được hầu hết các nhà sinh học hiện nay thừa nhận.
1. Tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn
Theo quan niệm của học thuyết tiến hoá tổng hợp hiện đại, tiến hoá có thể chia thành 2 quá trình là tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn.
Tiến hoá nhỏ là quá trình làm biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể (biến đổi về tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể). Quá trình tiến hoá nhỏ diễn ra trên quy mô của một quần thể và diễn biến không ngừng dưới tác động của các nhân tố tiến hoá. Sự biến đổi về tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể đến một lúc làm xuất hiện sự cách li sinh sản của quần thể đó với quần thể gốc mà nó được sinh ra thì loài mới xuất hiện. Như vậy, quần thể là đơn vị nhỏ nhất có thể tiến hoá và quá trình tiến hoá nhỏ kết thúc khi loài mới xuất hiện.
Tiến hoá lớn là quá trình biến đổi trên quy mô lớn, trải qua hàng triệu năm làm xuất hiện các đơn vị phân loại trên loài. Hình thành loài được xem là ranh giới giữa tiến hoá nhỏ và tiến hoá lớn.
2. Nguồn biến dị di truyền của quần thể
Tiến hoá sẽ không thể xảy ra nếu quần thể không có các biến dị di truyền. Di truyền học hiện đại nói chung và di truyền quần thể đã góp phần làm sáng tỏ nguồn biến dị di truyền của quần thể. Suy cho cùng, mọi biến dị trong quần thể đều được phát sinh do đột biến (còn gọi là biến dị sơ cấp), sau đó các alen được tổ hợp qua quá trình giao phối tạo nên các biến dị tổ hợp (biến dị thứ cấp). Ngoài ra, nguồn biến dị của một quần thể còn có thể được bổ sung bởi sự di chuyển của các cá thể hoặc các giao tử từ các quần thể khác vào.
Các công trình nghiên cứu cho thấy phần lớn các quần thể tự nhiên đều rất đa hình, tức là có nhiều biến dị di truyền.
II. Các Nhân Tố Tiến Hóa
Quần thể sẽ không tiến hoá nếu tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể được duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác (cân bằng Hacđi –Vanbec). Quần thể chỉ tiến hoá khi thành phần kiểu gen hay cấu trúc di truyền của quần thể được biến đổi qua các thế hệ. Người ta gọi các nhân tố làm biến đổi tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể là các nhân tố tiến hoá.
1. Đột biến
Đột biến là một loại nhân tố tiến hoá vì nó làm thay đổi tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể.
Tần số đột biến gen tính trên mỗi gen trong một thế hệ dao động từ \(10^{-6}\) đến \(10^{-4}\). Như vậy, ở mỗi thế hệ, cứ khoảng một triệu giao tử sẽ có một giao tử mang một alen đột biến. Với tốc độ như vậy, đột biến gen làm thay đổi tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể rất chậm và có thể coi như không đáng kể.
Mặc dù tần số đột biến ở từng gen thường rất nhỏ nhưng mỗi cá thể sinh vật có rất nhiều gen và quần thể lại có rất nhiều cá thể nên đột biến tạo nên rất nhiều alen đột biến trên mỗi thế hệ và là nguồn phát sinh các biến dị di truyền của quần thể. Đột biến cung cấp nguồn biến dị sơ cấp (các alen đột biến), quá trình giao phối tạo nên nguồn biến dị thứ cấp (biến dị tổ hợp) vô cùng phong phú cho quá trình tiến hoá.
2. Di – nhập gen
Các quần thể thường không cách li hoàn toàn với nhau và do vậy giữa các quần thể thường có sự trao đổi các cá thể hoặc các giao tử. Hiện tượng này được gọi là di – nhập gen hay dòng gen.
Các cá thể nhập cư có thể mang đến những alen mới làm phong phú vốn gen của quần thể hoặc mang đến các loại alen đã có sẵn trong quần thể và do vậy sẽ làm thay đổi thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể. Ngược lại, khi các cá thể di cư ra khỏi quần thể thì cũng làm cho thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể thay đổi.
3. Chọn lọc tự nhiên
Với kiến thức của di truyền học hiện đại, chúng ta có thể nói CLTN thực chất là quá trình phân hoá khả năng sống sót và khả năng sinh sản (hay phân hoá về mức độ thành đạt sinh sản) của các cá thể với các kiểu gen khác nhau trong quần thể.
Điều này có nghĩa là những cá thể nào có kiểu gen quy định kiểu hình giúp tăng khả năng sống sót và khả năng sinh sản thì có thể đó sẽ có nhiều cơ hội đóng góp các gen của mình cho thế hệ sau. Ngược lại, những cá thể có kiểu gen quy định kiểu hình kém thích nghi và khả năng sinh sản kém thì tần số alen quy định các kiểu hình này sẽ ngày một giảm ở các thế hệ sau.
Như vậy, CLTN tác động trực tiếp lên kiểu hình và gián tiếp làm biến đổi tần số kiểu gen, qua đó làm biến đổi tần số alen của quần thể. Khi môi trường thay đổi theo một hướng xác định thì CLTN sẽ làm biến đổi tần số alen theo một hướng xác định. Vì vậy, CLTN quy định chiều hướng tiến hoá. Như vậy, CLTN là một nhân tố tiến hoá có hướng.
Kết quả của quá trình CLTN dẫn đến hình thành các quần thể có nhiều cá thể mang các kiểu gen quy định các đặc điểm thích nghi với môi trường.
CLTN làm thay đổi tần số alen nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào các yếu tố:
– Chọn lọc chống lại alen trội: Trong trường hợp này, CLTN có thể nhanh chóng làm thay đổi tần số alen của quần thể vì gen trội biểu hiện ra kiểu hình ngay cả ở trạng thái dị hợp tử.
– Chọn lọc chống lại alen lặn: Chọn lọc đào thải alen lặn làm thay đổi tần số alen chậm hơn so với trường hợp chọn lọc chống lại alen trội vì alen lặn chỉ bị đào thải khi ở trạng thái đồng hợp tử. Chọn lọc không bao giờ loại hết alen lặn ra khỏi quần thể vì alen lặn có thể tồn tại với một tần số thấp ở trong các cá thể có kiểu gen dị hợp tử.
Câu hỏi 1 bài 26 trang 115 SGK sinh học lớp 12: Giải thích tại sao CLTN làm thay đổi tần số alen của quần thể vi khuẩn nhanh hơn so với ở quần thể sinh vật nhân thực lưỡng bội.
Giải: So sánh hệ gen của quần thể vi khuẩn với sinh vật nhân thực.
– Vì hệ gen vi khuẩn chỉ gồm 1 phân tử ADN nên tính trạng do gen quy định được biểu hiện ngay ra kiểu hình. Còn ở sinh vật nhân thực, nếu là gen lặn thì kiểu gen phải ở trạng thái đồng hợp mới được biểu hiện thành kiểu hình.
– Vi sinh vật sinh sản nhanh nên phát tán gen quy định tính trạng thích nghi được nhân nhanh trong quần thể.
4. Các yếu tố ngẫu nhiên
Ngay cả khi đột biến không xảy ra cũng như không có CLTN và di – nhập gen thì thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể cũng có thể bị biến đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác bởi các yếu tố ngẫu nhiên. Sự biến đổi về thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể gây nên bởi các yếu tố ngẫu nhiên còn được gọi là sự biến động di truyền hay phiêu bạt di truyền.
Sự biến đổi một cách ngẫu nhiên về tần số alen và thành phần kiểu gen hay xảy ra đối với những quần thể có kích thước nhỏ. Với quần thể có kích thước càng nhỏ thì các yếu tố ngẫu nhiên càng dễ làm thay đổi tần số alen của quần thể và ngược lại. Yếu tố ngẫu nhiên gây nên sự biến đổi về tần số alen với một số đặc điểm chính sau:
– Thay đổi tần số alen không theo một chiều hướng nhất định.
– Một alen nào đó dù là có lợi cũng có thể bị loại bỏ hoàn toàn khỏi quần thể và một alen có hại cũng có thể trở nên phổ biến trong quần thể.
Một quần thể đang có kích thước lớn nhưng do các yếu tố thiên tai hoặc bất kì các yếu tố nào khác làm giảm kích thước của quần thể một cách đáng kể thì những cá thể sống sót có thể có vốn gen khác biệt hẳn với vốn gen của quần thể ban đầu.
Kết quả tác động của yếu tố ngẫu nhiên có thể dẫn đến làm nghèo vốn gen của quần thể, giảm sự đa dạng di truyền.
Câu hỏi 1 bài 26 trang 116 SGK sinh học lớp 12: Tại sao những loài sinh vật bị con người săn bắt hoặc khai thác quá mức làm giảm mạnh về số lượng cá thể lại rất dễ bị tuyệt chủng?
Giải: Theo thuyết tiến hóa hiện đại, quần thể là đơn vị tiến hóa cơ sở.
Khi số lượng cá thể giảm xuống mức thấp, sự hỗ trợ giữa các cá thể sẽ kém, dễ bị kẻ thù tấn công ngoài ra tăng xác suất giao phối gần làm các gen lặn có điều kiện biểu hiện ra kiểu hình, đời con có sức sống kém dễ dẫn tới tuyệt chủng.
5. Giao phối không ngẫu nhiên
Giao phối không ngẫu nhiên bao gồm các kiểu: tự thụ phấn, giao phối giữa các cá thể có cùng huyết thống (giao phối gần) và giao phối có chọn lọc. Giao phối có chọn lọc là kiểu giao phối trong đó các nhóm cá thể có kiểu hình nhất định thích giao phối với nhau hơn là giao phối với các nhóm cá thể có kiểu hình khác.
Giao phối không ngẫu nhiên không làm thay đổi tần số alen của quần thể nhưng lại làm thay đổi thành phần kiểu gen theo hướng tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp tử và giảm dần tần số kiểu gen dị hợp tử. Vì thế, giao phối không ngẫu nhiên cũng được xem là một nhân tố tiến hoá.
Kết quả của giao phối không ngẫu nhiên dẫn đến làm nghèo vốn gen của quần thể, giảm sự đa dạng di truyền.
Câu Hỏi Và Bài Tập
Hướng dẫn giải bài tập SGK Bài 26: Học Thuyết Tiến Hóa Tổng Hợp Hiện Đại thuộc Chương I: Bằng Chứng Và Cơ Chế Tiến Hóa môn Sinh Học Lớp 12. Các bài giải có kèm theo phương pháp giải và cách giải khác nhau.
Bài Tập 1 Trang 117 SGK Sinh Học Lớp 12
Tại sao đột biến gen thường có hại cho cơ thể sinh vật nhưng vẫn có vai trò quan trọng trong quá trình tiến hoá?
I. Tần số đột biến gen trong tự nhiên là không đáng kể nên tần số alen đột biến có hại là rất thấp.
II. Gen đột biến có thể có hại trong môi trường này nhưng lại có thể vô hại hoặc có lợi trong môi trường khác.
III. Gen đột biến có thể có hại trong tổ hợp gen này nhưng lại có thể trở nên vô hại hoặc có lợi trong tổ hợp gen khác.
IV. Đột biến gen thường có hại nhưng nó thường tồn tại ở trạng thái dị hợp tử nên không gây hại.
Câu trả lời đúng nhất là:
A. I và II.
B. I và III.
C. III và IV.
D. II và III.
Bài Tập 2 Trang 117 SGK Sinh Học Lớp 12
Tại sao phần lớn đột biến gen đều có hại cho cơ thể sinh vật nhưng đột biến gen vẫn được coi là nguồn phát sinh các biến dị di truyền cho CLTN?
Bài Tập 3 Trang 117 SGK Sinh Học Lớp 12
Hiện tượng di – nhập gen ảnh hưởng như thế nào đến vốn gen và tần số alen của quần thể?
Bài Tập 4 Trang 117 SGK Sinh Học Lớp 12
Tại sao khi kích thước quần thể bị giảm mạnh thì tần số alen lại thay đổi nhanh chóng?
Bài Tập 5 Trang 117 SGK Sinh Học Lớp 12
Giao phối không ngẫu nhiên làm thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể như thế nào?
Tóm Tắt Lý Thuyết
Lý thuyết Bài 26: Học Thuyết Tiến Hóa Tổng Hợp Hiện Đại ngắn gọn, đầy đủ, dễ hiểu có sơ đồ tư duy tóm tắt lý thuyết.
I. Quan Niệm Tiến Hóa Và Nguồn Nguyên Liệu Tiến Hóa
1. Tiến hóa nhỏ và tiến hóa lớn
Vấn đề | Tiến hóa nhỏ | Tiến hóa lớn |
Nội dung | Là quá trình biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể gốc đưa đến hình thành loài mới. | Là quá trình hình thành các đơn vị phân loại trên loài như: chi, họ, bộ, lớp, ngành. |
Quy mô, thời gian | Phạm vi phân bố tương đối hẹp, thời gian lịch sử tương đối ngắn. | Quy mô rộng lớn, thời gian địa chất rất dài. |
Phương thức nghiên cứu | Có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm. | Thường chỉ được nghiên cứu gián tiếp qua các bằng chứng. |
2. Nguồn biến dị di truyền của quần thể
Là nguyên liệu cho quá trình CLTN. Các biến dị này được hình thành do: đột biến, biến dị tổ hợp, sự di nhập gen từ quần thể khác vào.
II. Các Nhân Tố Tiến Hóa
1. Đột biến
Đột biến gen làm thay đổi tần số alen một cách chậm chạp vì tần số đột biến gen của từng locut gen thường rất nhỏ \(\)(\(10^{-6}\) đến \(10^{-4}\)), nhưng mỗi sinh vật có rất nhiều gen, quần thể có nhiều cá thể, nên đột biến gen lại giữ vai trò chủ yếu tạo nên nguồn biến di di truyền (nguyên liệu sơ cấp) cho quá trình tiến hoá.
2. Di – nhập gen
Các quần thể thường không cách li hoàn toàn với nhau, do đó giữa các quần thể thường có sự trao đổi các cá thể: hiện tượng này gọi là di nhập gen hay dòng gen. Di nhập gen làm phong phú vốn gen của quần thể hoặc làm thay đổi tần số alen của quần thể Tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể bị thay đổi nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào sự chênh lệch giữa số cá thể vào và ra khỏi quần thể lớn hay nhỏ.
3. Chọn lọc tự nhiên
– Thực chất của CLTN là quá trình phân hóa khả năng sống sót và khả năng sinh sản của các kiểu gen khác nhau trong quần thể.
– CLTN tác động trực tiếp lên kiểu hình qua nhiều thế hệ dẫn đến chọn lọc kiểu gen (duy trì những kiểu gen qui định kiểu hình thích nghi và đào thải những kiểu gen qui định kiểu hình không thích nghi với môi trường)
– CLTN là nhân tố qui định chiều hướng tiến hóa.
– CLTN làm thay đổi tần số alen theo 1 hướng xác định với mức độ nhanh hay chậm phụ thuộc vào những yếu tố:
- Alen chịu sự tác động của CLTN là trội hay lặn.
- Quần thể sinh vật là đơn bội hay lưỡng bội
- Tốc độ sinh sản nhanh hay chậm
4. Các yếu tố ngẫu nhiên
– Sự biến đổi về thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể gây nên bởi các yếu tố ngẫu nhiên (thiên tai, dịch bệnh…) còn được gọi là sự biến động di truyền hay phiêu bạt di truyền.
– Quần thể có kích thước càng nhỏ càng dễ bị tác động. Sự tác động do các yếu tố ngẫu nhiên có đặc điểm như sau:
- Thay đổi tần số alen không theo một hước xác định.
- Một alen dù là có lợi cũng có thể bị loại bỏ khỏi quần thể và alen có hại cũng có thể trở nên phổ biến trong quần thể.
– Kết quả tác động của yếu tố ngẫu nhiên có thể làm nghèo vốn gen của quần thể, giảm sự đa dạng di truyền.
5. Giao phối không ngẫu nhiên
– Giao phối không ngẫu nhiên không làm thay đổi tần số alen của quần thể nhưng lại làm thay đổi cấu trúc di truyền của quần thể theo hướng tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp và giảm tần số kiểu gen dị hợp àlàm nghèo vốn gen của quần thể và giảm sự đa dạng di truyền.
– Các kiểu giao phối không ngẫu nhiên: tự thụ phấn, giao phối giữa các cá thể có cùng huyết thống và giao phối có chọn lựa (các nhóm cá thể có kiểu hình nhất định thích giao phối với nhau).
Câu Hỏi Trắc Nghiệm
Câu 1: Tiến hoá nhỏ là quá trình:
A. hình thành các nhóm phân loại trên loài.
B. biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể dẫn tới sự hình thành loài mới.
C. biến đổi kiểu hình của quần thể dẫn tới sự hình thành loài mới.
D. biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể dẫn tới sự biến đổi kiểu hình.
Câu 2: Tiến hoá lớn là quá trình:
A. hình thành các nhóm phân loại trên loài.
B. hình thành loài mới.
C. biến đổi kiểu hình của quần thể dẫn tới sự hình thành loài mới.
D. biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể dẫn tới sự hình thành các nhóm phân loại trên loài.
Câu 3: Trong các phát biểu sau, phát biểu không đúng về tiến hoá nhỏ là:
A. tiến hoá nhỏ là hệ quả của tiến hoá lớn.
B. quá trình tiến hoá nhỏ diễn ra trong phạm vi phân bố tương đối hẹp.
C. quá trình tiến hoá nhỏ diễn ra trong thời gian lịch sử tương đối ngắn.
D. tiến hoá nhỏ có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm.
Câu 4: Thường biến không phải là nguồn nguồn nguyên liệu của tiến hoá vì:
A. đó chỉ là những biến đổi kiểu hình không liên quan đến biến đổi kiểu gen.
B. chỉ giúp sinh vật thích nghi trước những thay đổi nhất thời hoặc theo chu kì của điều kiện sống.
C. phát sinh do tác động trực tiếp của điều kiện ngoại cảnh.
D. chỉ phát sinh trong quá trình phát triển của cá thể dưới ảnh hưởng của môi trường.
Câu 5: Nguồn nguyên liệu sơ cấp của quá trình tiến hoá là:
A. đột biến.
B. biến dị tổ hợp.
C. giao phối.
D. quá trình giao phối.
Câu 6: Đa số đột biến là có hại vì:
A. thường làm mất đi khả năng sinh sản của cơ thể.
B. phá vỡ các mối quan hệ hài hoà trong kiểu gen, giữa kiểu gen với môi trường.
C. làm mất đi nhiều gen.
D. biểu hiện ngẫu nhiên, không định hướng.
Câu 7: Theo quan niệm hiện đại thực chất của quá trình chọn lọc tự nhiên là sự phân hoá:
A. khả năng sống sót giữa các cá thể trong loài.
B. giữa các cá thể trong loài.
C. giữa các cá thể trong loài.
D. phân hoá khả năng sống sót và khả năng sinh sản của những kiểu gen khác nhau trong loài.
Câu 8: Theo quan niệm hiện đại, ở các loài giao phối, đối tượng tác động của chọn lọc tự nhiên chủ yếu là:
A. cá thể.
B. quần thể.
C. giao tử.
D. nhễm sắc thể.
Câu 9: Tác động chọn lọc sẽ tạo ra ưu thế cho thể dị hợp tử là chọn lọc chống lại:
A. đồng hợp.
B. alen lặn.
C. alen trội.
D. alen thể dị hợp.
Câu 10: Trong một quần thể, giá trị thích nghi của kiểu gen AA = 0,0; Aa = 1,0; aa = 0,0 phản ánh quần thể đang diễn ra:
A. chọn lọc định hướng.
B. chọn lọc ổn định.
C. chọn lọc gián đoạn hay phân li.
D. sự ổn định và không có sự chọn lọc nào.
Câu 11: Theo quan niệm hiện đại kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên là sự:
A. sự phát triển và sinh sản ưu thế của những kiểu gen thích nghi hơn.
B. sự sống sót của những cá thể thích nghi hơn.
C. hình thành nên loài mới.
D. sự phát triển ưu thế của những kiểu hình thích nghi hơn.
Câu 12: Theo thuyết tiến hoá hiện đại, đơn vị tiến hoá cơ sở ở các loài giao phối là:
A. cá thể.
B. quần thể.
C. nòi.
D. loài.
Ở trên là nội dung Bài 26: Học Thuyết Tiến Hóa Tổng Hợp Hiện Đại thuộc Chương I: Bằng Chứng Và Cơ Chế Tiến Hóa môn Sinh Học Lớp 12. Trong bài học này, các bạn sẽ được biết học thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại có những nội dung như: tiến hóa nhỏ và tiến hóa lớn, nguồn biến dị di truyền của quần thể, đột biến, di – nhập gen, chọn lọc tự nhiên, các yếu tố ngẫu nhiên, giao phối không ngẫu nhiên. Thấy được mối quan hệ nhân quả thông qua hoạt động tìm hiểu các nhân tố tiến hóa. Chúc các bạn học tốt Sinh Học Lớp 12.
Trả lời