Chương I: Bằng Chứng Và Cơ Chế Tiến Hóa – Sinh Học Lớp 12
Bài 31: Tiến Hóa Lớn
Nội dung Bài 31: Tiến Hóa Lớn thuộc Chương I: Bằng Chứng Và Cơ Chế Tiến Hóa môn Sinh Học Lớp 12. Giúp các bạn trình bày được thế nào là tiến hoá lớn. Giải thích được nghiên cứu quá trình tiến hóa lớn làm sáng tỏ được những vấn đề gì của sinh giới. Giải thích tại sao bên cạnh những loài có tổ chức cơ thể phức tạp vẫn còn tồn tại những loài có cấu trúc khá đơn giản. Trình bày được một số nghiên cứu thực nghiệm về tiến hoá. Rèn luyện kỹ năng so sánh, phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa kiến thức. Mời các bạn theo dõi ngay dưới đây.
– Nghiên cứu tiến hoá kết hợp với phân loại giúp xây dựng được cây -phát sinh chủng loại (sơ đồ dạng cây giải thích sự phát sinh và phát triển của sinh giới trên Trái Đất từ một tổ tiên chung) và làm sáng tỏ mối quan hệ họ hàng giữa các loài.
– Quá trình tiến hoá diễn ra theo hướng thích nghi tạo nên thế giới sinh vật vô cùng đa dạng. Các nhóm sinh vật khác nhau có thể tiến hoá theo các xu hướng khác nhau thích nghi với các môi trường sống khác nhau.HocTapHay.Com
Trong các bài trước chúng ta đã xem xét các cơ chế làm biến đổi thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể (tiến hoá nhỏ) dẫn đến hình thành các loài. Bài này tập trung tìm hiểu về tiến hoá lớn với những nghiên cứu quá trình hình thành các đơn vị trên loài, mối quan hệ tiến hoá giữa các loài nhằm làm sáng tỏ sự phát sinh và phát triển của toàn bộ sinh giới trên Trái Đất.
I. Tiến Hóa Lớn Và Vấn Đề Phân Loại Thế Giới Sống
Những nghiên cứu tiến hoá lớn như nghiên cứu hoá thạch giúp tìm hiểu về lịch sử hình thành các loài cũng như các nhóm loài trong quá khứ kết hợp với các nghiên cứu phân loại sinh giới thành các đơn vị phân loại như loài, chi, bộ, họ,… Sự phân loại đó dựa trên mức độ giống nhau về các đặc điểm hình thái, hoá sinh và sinh học phân tử giúp chúng ta có thể phác hoạ nên cây phát sinh chủng loại (sơ đồ dạng cây mô tả mối quan hệ họ hàng giữa các loài sinh vật). Các nhóm loài khác nhau có thể được phân loại thành các nhóm phân loại trên loài như: chi, họ, bộ,… dựa trên nguyên tắc các loài có chung một số đặc điểm (họ hàng gần) tạo nên một chi, nhiều chi có chung những đặc điểm nhất định tạo nên một họ và nhiều họ có chung một số đặc điểm tạo nên một bộ,… (hình 31.1). Tốc độ tiến hoá hình thành loài ở các nhóm sinh vật khác nhau là khác nhau. Ví dụ, những loài cá phổi gần như không thay đổi suốt 150 triệu năm nay hay các loài ếch nhái cũng rất ít thay đổi mặc dù có thời gian tiến hoá dài hơn nhiều so với các loài động vật có vú. Trong khi đó, các loài động vật có vú lại tiến hoá nhanh tạo nên rất nhiều loài với các đặc điểm hình thái khác biệt hẳn nhau.
Những nghiên cứu về tiến hoá lớn cho thấy một số chiều hướng tiến hoá như sau:
– Các loài sinh vật đều được tiến hoá từ tổ tiên chung theo kiểu tiến hoá phân nhánh tạo nên một thế giới sinh vật vô cùng đa dạng. Sự đa dạng về các loài có được là do tích luỹ dần các đặc điểm thích nghi trong quá trình hình thành các loài.
– Một số nhóm sinh vật đã tiến hoá tăng dần mức độ tổ chức của cơ thể từ đơn giản đến phức tạp. Một số khác lại tiến hoá theo kiểu đơn giản hoá mức độ tổ chức cơ thể thích nghi với điều kiện môi trường. Một số nhóm sinh vật, như các loại vi khuẩn, vẫn giữ nguyên cấu trúc cơ thể đơn bào nhưng đã được tiến hoá theo hướng đa dạng hoá các hình thức chuyển hoá vật chất thích nghi cao độ với các ổ sinh thái khác nhau.
Tóm lại, quá trình tiến hoá của sinh giới là quá trình thích nghi với môi trường sống.
II. Một Số Nghiên Cứu Thực Nghiệm Về Tiến Hóa Lớn
Các nhà khảo cổ học đã và đang cố gắng tiến hành nhiều thí nghiệm tìm hiểu về quá trình hình thành loài cũng như nghiên cứu về cách thức, hoàn cảnh làm xuất hiện các đặc tính mới, cấu trúc mới.
Năm 1988, Borax (Boraas) và các cộng sự đã làm thí nghiệm với tảo lục đơn bào, Chlorella vulgaris. Họ đã nuôi tảo này trong môi trường có chứa loài thiên địch chuyên ăn tảo. Sau một vài thế hệ, trong môi trường đã xuất hiện các khối tế bào hình cầu và sau khoảng 20 thế hệ, hầu hết các tập hợp tế bào hình cầu bao gồm 8 tế bào. Sau 100 thế hệ, các tập hợp 8 tế bào có cấu trúc hình cầu chiếm tuyệt đại đa số. Như vậy, dưới áp lực của CLTN, những tế bào có khả năng tập hợp nhau lại để tránh sự tiêu diệt của kẻ thù được duy trì và đây là bước đầu tiên tạo tiền đề cho sự hình thành các cơ thể đa bào.
Một số nghiên cứu khác lại được tiến hành nhằm tìm hiểu xem những biến đổi lớn về các đặc điểm hình thái phân biệt giữa các loài và các đơn vị phân loại trên loài như lớp, bộ,… được hình thành như thế nào? Liệu có cần những đột biến lớn hay những biến đổi đáng kể về vật chất di truyền hay không?
Những thành tựu về sinh học phân tử và sinh học phát triển cho chúng ta thấy chỉ cần đột biến ở một số gen điều hoà có thể dẫn đến xuất hiện các đặc điểm hình thái hoàn toàn mới. Ví dụ, một số đột biến ở ruồi giấm làm đóng, mở các gen nhầm thời điểm, nhầm vị trí cũng có thể tạo nên những đặc điểm hình thái bất thường như ruồi bốn cánh, ruồi có chân mọc ở trên đầu thay vì ăng ten (hình 31.2).
Người và tinh tinh về mặt di truyền giống nhau khoảng 98% nhưng về mặt hình thái thì khác xa nhau. Nghiên cứu sự phát triển xương sọ của người và của tinh tinh, người ta thấy trong quá trình phát triển bào thai, xương sọ của người và tinh tinh rất giống nhau nhưng giữa hai loài có sự khác biệt về tốc độ phát triển của các phần khác nhau trong xương sọ ở các giai đoạn sau. Tinh tinh non có xương hàm phát triển nhanh hơn người nhưng hộp sọ thì lại phát triển chậm hơn nên xương sọ của tinh tinh trưởng thành khác biệt hẳn với xương sọ của người.
Người và tinh tinh về mặt di truyền giống nhau khoảng 98% nhưng về mặt hình thái thì khác xa nhau. Nghiên cứu sự phát triển xương sọ của người và của tinh tinh, người ta thấy trong quá trình phát triển bào thai, xương sọ của người và tinh tinh rất giống nhau nhưng giữa hai loài có sự khác biệt về tốc độ phát triển của các phần khác nhau trong xương sọ ở các giai đoạn sau. Tinh tinh non có xương hàm phát triển nhanh hơn người nhưng hộp sọ thì lại phát triển chậm hơn nên xương sọ của tinh tinh trưởng thành khác biệt hẳn với xương sọ của người.
Câu Hỏi Và Bài Tập
Hướng dẫn giải bài tập SGK Bài 31: Tiến Hóa Lớn 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 135 SGK Sinh Học Lớp 12
Giải thích quá trình tiến hoá lớn hình thành nên các đơn vị phân loại trên loài bằng sơ đồ tiến hoá phân nhánh.
Bài Tập 2 Trang 135 SGK Sinh Học Lớp 12
Tại sao bên cạnh những loài có tổ chức cơ thể rất phức tạp vẫn tồn tại những loài có cấu trúc khá đơn giản?
Bài Tập 3 Trang 135 SGK Sinh Học Lớp 12
Một số loài trong quá trình tiến hoá lại tiêu giảm một số cơ quan thay vì tăng số lượng các cơ quan. Nguyên nhân nào sau đây giải thích đúng về hiện tượng này?
A. Do môi trường sống thay đổi đã tạo ra những đột biến mới.
B. Sự tiêu giảm cơ quan giúp sinh vật thích nghi tốt hơn.
C. Có xu hướng tiến hoá quay về dạng tổ tiên.
D. Tất cả các nguyên nhân nêu trên đều đúng.
Tóm Tắt Lý Thuyết
Lý thuyết Bài 31: Tiến hóa lớn Sách giáo khoa Sinh học 12 ngắn gọn, đầy đủ, dễ hiểu có sơ đồ tư duy.
– Tiến hoá nhỏ: là quá trình biến đổi về tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể từ thế hệ này sang thế hệ khác dẫn đến hình thành loài mới.
– Tiến hoá lớn: là quá trình hình thành các nhóm phân loại trên loài (họ, bộ, lớp …) diễn ra trên qui mô lớn, trong thời gian lịch sử dài.
I. Tiến Hóa Lớn Và Vấn Đề Phân Loại Thế Giới Sống
– Tiến hóa lớn nghiên cứu về quá trình hình thành các đơn vị phân loại trên loài và mối quan hệ tiến hóa giữa các loài giúp làm sáng tỏ sự phát sinh và phát triển của toàn bộ sinh giới trên trái đất.
– Sự phân loại đó dựa trên sự giống nhau về các đặc điểm hình thái, hóa sinh và sinh học phân tử giúp chúng ta có thể phát họa nên cây phát sinh chủng loại.
– Dựa trên một số đặc điểm chung nhất định: nhiều loài → chi; nhiều chi → họ; nhiều họ → bộ; nhiều bộ → lớp…
– Tốc độ tiến hóa hình thành loài ở các nhóm sinh vật khác nhau là khác nhau.
– Nghiên cứu về tiến hóa lớn cho thấy một số chiều hướng tiến hóa khác nhau như:
+ Các loài sinh vật đều được tiến hóa từ tổ tiên chung theo kiểu tiến hóa phân nhánh tạo nên một thế giới sinh vật vô cùng đa dạng. Sự đa dạng về các loài có được là do tích lũy dần các đặc điểm thích nghi trong quá trình hình thành các loài.
+ Một số nhóm sinh vật đã tiến hóa theo hướng tăng dần mức độ tổ chức của cơ thể từ đơn giản đến phức tạp. Một số khác lại tiến hóa theo hướng đơn giản hóa mức độ tổ chức của cơ thể thích nghi với môi trường. Một số nhóm sinh vật như các loài vi khuẩn,vẫn giữ nguyên cấu trúc đơn bào nhưng tiến hóa theo hướng đa dạng hóa các hình thức chuyển hóa vật chất thích nghi cao độ với các môi trường sống khác nhau.
II. Một Số Nghiên Cứu Thực Nghiệm Về Tiến Hóa Lớn
– Năm 1988, ông Borax và các cộng sự đã làm thí nghiệm với tảo lục đơn bào, Chlorella vulgaris. Họ đã nuôi tảo trong môi trường có loài thiên địch chuyên ăn tảo. Sau một vài thế hệ, trong môi trường đã xuất hiện các khối tế bào hình cầu và sau 20 thế hệ hầu hết các tập hợp hình cầu bao gồm 8 tế bào. Sau 100 thế hệ, các tập hợp 8 tế bào hình cầu chiếm tuyệt đại đa số. Như vậy dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên các tế bào đã có khả năng tập họp nhau lại để tránh sự tiêu diệt của kẻ thù. Đây được xem là bước đầu tiên tạo tiền đề cho sự hình thành các cơ thể đa bào.
– Những thành tựu về sinh học phân tử và sinh học phát triển cho chúng ta thấy chỉ cần đột biến ở một số gen điều hòa có thể dẫn đến sự xuất hiện các đặc điểm hình thái hoàn toàn mới.
Ví dụ: đột biến làm đóng mở các gen nhầm thời điểm, nhầm vị trí cũng có thể tạo nên những đặc điểm hình thái bất thường (ruồi giấm 4 cánh, sự phát triển không giống nhau của các cơ quan giống nhau trên cơ thể tinh tinh và người).
Câu Hỏi Trắc Nghiệm
Câu 1: Sự phát triển của sinh giới tuân theo những cơ chế nào?
A. Sự biến đổi của khí hậu, địa chất ảnh hưởng đến thực vật, qua đó ảnh hưởng đến động vật và các mối quan hệ tương tác phức tạp trong hệ sinh thái.
B. Sự phát triển của sinh giới diễn ra nhanh hơn sự thay đổi chậm chạp của điều kiện khí hậu, địa chất.
C. Sinh giới ngày càng đa dạng, tổ chức cơ thể của sinh vật ngày càng cao, thích nghi ngày càng hoàn thiện.
D. Sự biến đổi của điều kiện khí hậu và địa chất tác động trực tiếp lên cơ thể động vật, thực vật và tạo nên các biến đổi di truyền được.
Câu 2: Chọn lọc tự nhiên diễn ra trên quy mô rộng lớn và thời gian lịch sử lâu dài sẽ dẫn đến hiện tượng
A. hình thành các cấp dưới loài.
B. tích luỹ các biến dị đáp ứng nhu cầu nhiều mặt của loài người.
C. tích luỹ những đặc điểm thích nghi tương tự ở các loài khác xa nhau trong bậc thang phân loại.
D. hình thành loài mới từ một loài ban đầu, các loài này được phân loại học xếp vào cùng một chi.
Câu 3: Dấu hiệu nào không phải của tiến bộ sinh học?
A. Số lượng cá thể tăng dần, tỉ lệ sống sót ngày càng cao.
B. Số lượng cá thể giảm dần, tỉ lệ sống sót ngày càng cao.
C. Khu phân bố mở rộng và liên tục.
D. Phân hoá nội bộ ngày càng đa dạng phong phú.
Câu 4: Một số loài trong quá trình tiến hoá lại tiêu giảm một số cơ quan thay vì tăng số lượng các cơ quan. Nguyên nhân nào sau đây sau đây giải thích đúng về hiện tượng này?
A. Do môi trường sống thay đổi đã tạo ra những đột biến mới.
B. Sự tiêu giảm cơ quan giúp sinh vật thích nghi tốt hơn.
C. Có xu hướng tiến hoá quay về dạng tổ tiên.
D. Tất cả các nguyên nhân nêu trên đều đúng.
Câu 5: Chiều hướng tiến hóa cơ bản nhất của sinh giới là
A. ngày càng đa dạng và phong phú.
B. tổ chức ngày càng cao.
C. thích nghi ngày càng hợp lý.
D. lượng ADN ngày càng tăng.
Câu 6: Các loài vi khuẩn qua hàng tỉ năm vẫn không tiến hoá thành các loài đa bào vì
A. hệ gen của chúng quá đơn giản nên không tiến hoá được.
B. cơ thể đơn bào có kích thước nhỏ, sinh sản nhanh nên dễ thích ứng với môi trường.
C. vi khuẩn có thể sinh bào tử để chống lại điều kiện bất lợi.
D. vi khuẩn ít chịu tác động của chọn lọc tự nhiên.
Câu 7: Vì sao có sự song song tồn tại các nhóm sinh vật có tổ chức thấp bên cạnh các nhóm sinh vật có tổ chức cao?
A. Vì trong những điều kiện xác định, có những sinh vật duy trì tổ chức nguyên thuỷ của chúng hoặc đơn giản hoá tổ chức mà vẫn đảm bảo sự thích nghi thì vẫn tồn tại và phát triển.
B. Vì các sinh vật có tổ chức thấp vẫn không ngừng phát sinh.
C. Vì các sinh vật có tổ chức thấp không có nhu cầu nhiều về dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển.
D. Vì các sinh vật có tổ chức thấp không có nhu cầu nhiều về năng lượng cho các hoạt động sống.
Câu 8: Vì sao nhiều loài không có họ hàng trực tiếp với nhau, nhưng lại có nhiều đặc điểm hình thái giống nhau?
A. Vì chúng chịu cùng một loại tác nhân gây đột biến như nhau của môi trường.
B. Sự giống nhau đó là hiện tượng lại giống.
C. Vì các loài sống trong điều kiện môi trường giống nhau nên hình thành các đặc điểm thích nghi giống nhau.
D. Do các loài bắt chước lẫn nhau về các đặc điểm thích nghi.
Câu 9: Các nhóm loài khác nhau được phân thành các nhóm phân loại theo đúng thứ tự
A. chi → họ → lớp → bộ → ngành → giới.
B. họ →chi → bộ → lớp → ngành → giới.
C. chi → họ → bộ → lớp → Ngành → giới.
D. chi → bộ → họ → lớp → ngành → giới.
Câu 10: Nhóm sinh vật nào tiến hoá theo kiểu đơn giản hoá mức độ tổ chức cơ thể?
A. Động vật có xương sống.
B. Sinh vật sống cộng sinh.
C. Sinh vật sống kí sinh.
D. Sinh vật nhân sơ.
Câu 11: Nhóm sinh vật nào tiến hoá theo hướng tăng dần mức độ tổ chức cơ thể từ đơn giản đến phức tạp?
A. Động vật có xương sống.
B. Sinh vật sống cộng sinh.
C. Sinh vật sống kí sinh.
D. Sinh vật nhân sơ.
Câu 12: Nhóm sinh vật nào tiến hoá theo hướng đa dạng hoá các hình thức chuyển hoá vật chất thích nghi cao độ với các ổ sinh thái khác nhau?
A. Động vật có xương sống.
B. Sinh vật sống cộng sinh.
C. Sinh vật sống kí sinh.
D. Sinh vật nhân sơ.
Câu 13: Nhịp điệu tiến hoá của từng nhóm sinh vật chịu sự chi phối chủ yếu của nhân tố nào?
A. Đột biến.
B. Di nhập gen.
C. Giao phối không ngẫu nhiên.
D. Chọn lọc tự nhiên.
Ở trên là nội dung Bài 31: Tiến Hóa Lớn thuộc Chương I: Bằng Chứng Và Cơ Chế Tiến Hóa môn Sinh Học Lớp 12. Trong bài học này, các bạn sẽ được học các kiến thức như: tiến hóa lớn, tiến hóa lớn và vấn đề phân loại thế giới sống, một số nghiên cứu thực nghiệm về tiến hóa.
Trả lời