I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
1. Thực chất: Quá trình hình thành loài mới.
Là quá trình lịch sử cải biến thành phần kiểu gen của quần thể ban đầu theo hướng thích nghi tạo ra hệ gen mới cách li sinh sản với quần thể gốc.
2. Các phương thức hình thành loài chủ yếu.
a. Hình thành loài bằng con đường địa lí:
– Cơ chế hình thành loài: Loài mở rộng khu phân bố và chiếm thêm những vùng lãnh thổ mới có điều kiện địa chất, khí hậu khác nhau hoặc khu phân bố của loài bị chia cắt do các vật cản địa lí làm cho các quần thể trong loài bị cách li với nhau. Trong điều kiện sống khác nhau, chọn lọc tự nhiên đã tích lũy các biên dị di truyền theo các hướng khác nhau dần dần tạo thành những nòi địa lí, những nòi này cách li di truyền lâu dài dẫn đến hình thành loài mới.
– Vai trò của điều kiện địa lí: Điều kiện địa lí tạo điều kiện cho sự phân hóa kiểu gen trong loài, điều kiện địa lí không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật mà là nhân tố chọn lọc những kiểu gen thích nghi.
– Vai trò của cách li địa lí: Ngăn cản hiện tượng tạp giao, làm cho quá trình phân li tính trạng được triệt để do đó củng cố và tăng cường sự phân hóa kiểu gen trong quần thể gốc.
b. Hình thành loài bằng con đường sinh thái.
– Cơ chế: trong cùng 1 khu phân bố địa lí, các quần thể của loài được chọn lọc theo hướng thích nghi với các điều kiện sinh thái khác nhau, hình thành nên các nòi sinh thái, giữa các nòi, dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên lâu dài và các nhân tố tiến hóa khác có thể dẫn tới cách li di truyền, cuối cùng hình thành loài mới. Đây là phương thức hình thành loài thường gặp ở thực vật và động vật ít di động xa.
– Vai trò của điều kiện sinh thái: Điều kiện sinh thái không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi trên cơ thể sinh vật mà là nhân tố chọn lọc kiểu gen thích nghi.
– Vai trò của cách li sinh thái: Ngăn cản sự giao phối tự do làm cho tính trạng phân li triệt để, củng cố tăng cường sự phân hóa kiểu gen trong quần thể gốc.
=> Rất khó để tách bạch con đường địa lí và sinh thái vì khi loài mở rộng khu vực địa lí thì nó cũng đồng thời gặp những điều kiện sinh thái khác nhau. Sự hình thành loài bằng con đường sinh thái được dùng với nghĩa hẹp là chỉ trường hợp loài mới được hình thành từ 1 nòi sinh thái ở ngay trong khu phân bố của loài gốc.
c. Hình thành loài bằng đột biến lớn (Phương thức hình thành loài nhanh).
– Đa bội khác nguồn: Tế bào của cơ thể lai khác loài chứa bộ NST của 2 loài bố mẹ, do đó bộ NST này không có cặp tương đồng nên trong kì đầu giảm phân 1 không xảy ra sự tiếp hợp đã gây trở ngại cho quá trình phát sinh giao tử làm cho cơ thể lai xa thường bất thụ. Tuy vậy, nòi mới vẫn có thể được hình thành từ con lai khác loài nếu xảy ra các trường hợp:
+ TH1: Con lai ngẫu nhiên có được khả năng sinh sản vô tính.
+ TH2: Con lai khác loài được đột biến làm nhân đôi toàn bộ số lượng NST (dị đa bội hóa).
=> Lai xa và đa bội hóa là con đường hình thành loài thường gặp ở thực vật, ít gặp ở động vật vì ở động vật có cơ chế sinh sản và cách li sinh sản phức tạp và sự đa bội hóa thường gây những rối loạn về giới tính.
– Đa bội cùng nguồn: Từ 1 số thể đa bội cùng nguồn tỏ ra thích nghi sẽ phát triển thành 1 quần thể đa bội mới và trở thành 1 loài mới. Phương thức hình thành loài từ thể đa bội cùng nguồn cũng là con đường hình thành loài phổ biến ở thực vật.
– Hình thành loài do cấu trúc lại bộ NST: Kiểu hình thành loài này đầu tiên xuất hiện ở 1 số cá thể mang đột biến đảo đoạn hoặc chuyển đoạn NST. Nếu tỏ ra thích nghi, chúng sẽ phát triển và chiếm 1 phần trong khu phân bố của dạng gốc, sau đó được phát tán rộng ra thành quần thể, có thể hình thành loài mới.
3. Vai trò của các nhân tố tiến hóa trong hình thành loài mới:
– Quá trình đột biến và quá trình giao phối nhằm cung cấp nguyên liệu cho chọn lọc tự nhiên, các yếu tố ngẫu nhiên, di nhập gen làm thay đổi đột ngột tần số tương đối của các alen qua đó làm tăng tốc độ hình thành loài mới.
– Quá trình chọn lọc tự nhiên là nhân tố định hướng quá trình hình thành loài, quyết định chiều hướng, nhịp độ biến đổi tần số alen, lựa chọn những tổ hợp alen đảm bảo sự thích nghi với môi trường.
=> Dù loài mới được hình thành theo phương thức nào thì loài mới cũng không xuất hiện với 1đột biến mà là sự tổ hợp của nhiều đột biến. Loài mới không xuất hiện với 1 cá thể duy nhất mà là 1 quần thể, 1 nhóm quần thể tồn tại như 1 khâu trong hệ sinh thái, đứng vững qua thời gian dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên.
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Bài 1: Trình bày quá trình hình thành loài mới bằng con đường địa lí.
Hướng dẫn giải
1) Cơ sở:
+ Loài mở rộng khu phân bố nên các nhóm quần thể của loài sống trong các điều kiện khí hậu khác nhau hoặc do sự phân chia các khu vực phân bố đã tạo sự cách li địa lí các quần thể trong loài. Do vậy chọn lọc tự nhiên đã trình bày các biến dị có lợi theo chiều hướng khác nhau tạo ra các loài địa lí rồi tới các loài mới.
+ Điều kiện địa lí không là nguyên nhân trực tiếp gây ra các biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật mà là những nhân tố chọn lọc những kiểu gen thích nghi.
+ Hình thành loài bằng con đường địa lí là phương thức thường gặp ở cả động, thực vật trong đó địa lí là nhân tố tạo điều kiện cho sự phân hóa trong loài.
2) Ví dụ: Loài chim sẻ ngô do khu vực phân bố địa lí khác nhau đã hình thành 3 nòi có những đặc điểm khác nhau về màu sắc lông và kích thước cánh.
Bài 2: Trình bày về con đường hình thành loài mới bằng các đột biến lớn.
Hướng dẫn giải
1) Đa bội hóa khác nguồn (lai xa kèm đa hội hóa)
a) Cơ sở:
+ Khi lai khác loài, cơ thể lai sẽ bất thụ vì tế bào chứa bộ đơn bội của loài bố mẹ và các cặp NST không tương đồng nên rối loạn trong cơ chế giảm phân. Do vậy đã không tạo được giao tử hay giao tử có sức sống yếu.
+ Dùng tác nhân gây đột biến đa bội tạo cơ thể tứ bội thì đó sẽ là loài mới hữu thụ do chứa 2 bộ NST lưỡng bội của hai loài bố mẹ, được gọi là thể song nhị bội.
+ Lai xa và đa bội hóa là con đường xảy ra phổ biến ở thực vật, rất ít gặp động vật vì ở động vật, cơ chế cách li sinh sản giữa hai loài rất phức tạp, nhất là ở nhóm có hệ thần kinh phát triển, gây ra những rối loạn về giới tính.
b) Ví dụ: Đem lai giữa cải củ (2n = 18) với cải bắp (2n = 18) thu được cải củ – bắp (2n = 18) có tính bất thụ. Dùng cônsixin gây đột biến tứ bội, tạo thể song nhị bội (4n = 36) hữu thụ. Đây là loài mới có năng suất cao.
2) Đa bội hóa cùng nguồn (tự đa bội):
+ Xử lí đột biến tứ bội ở hợp tử, tạo cây tứ bội 4n (do NST nhân đôi nhưng không phân li trong nguyên phân).
+ Lai hữu tính giữa hai cá thể tứ bội, tạo cây tứ bội (4n).
+ Lai hữu tính giữa cây tứ bộ (4n) với cây lưỡng bội (2n) tạo ra cây tam bội (3n).
+ Xử lí đột biến ở 1 trong 2 bên bố mẹ, tạo giao tử lưỡng bội (2n), đem thụ tinh với giao tử bình thường mang (n), tạo hựp tử có (3n).
3) Cấu trúc lại bộ NST:
– Gây đột biến cấu trúc NST (đảo đoạn, chuyển đoạn) làm đổi chức năng của gen trong nhóm gen liên kết mới, làm đổi hình dạng và kích thước của NST. Tóm lại, dù theo phương thức nào, loài mới cũng không xuất hiện với một cá thể nhất định mà phải là một quần thể hay nhóm quần thể, tồn tại và phát triển như một mắc xích trong hệ sinh thái, đứng vững qua thời gian dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên.
Bài 3: Nêu các nhân tố tiến hóa chi phối quá trình hình thành loài và vai trò cơ bản của mỗi nhân tố đó.
Hướng dẫn giải
a) Các nhân tố: quá trình đột biến, quá trình giao phối, quá trình chọn lọc tự nhiên và các cơ chế cách li.
b) Vai trò:
b1- Quá trình đột biến: Cung cấp nguyên liệu cho chọn lọc.
b2- Quá trình giao phối: Phát tán đột biến, tạo ra nguyên liệu thứ cấp (biến dị tổ hợp).
b3- Chọn lọc tự nhiên: Đào thải tổ hợp gen kém thích nghi, giữ lại các tổ hợp gen thích nghi.
b4- Các cơ chế cách li: Tạo điều kiện phân hóa nhanh các tổ hợp gen mới thích nghi, cách li sinh sản với quần thể gốc.