I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
A. Thuyết tiến hóa tổng hợp
1. Cơ sở ra đời
– Ra đời những năm 30 – 50 của thế kỉ XX.
– Là sự tổng hợp các thành tựu nhiều lĩnh vực sinh học như phân loại học, cổ sinh vật học, học thuyết về sinh quyển, đặc biệt là di truyền học quần thể.
– Các nhà tiến hóa: Dobgianxki, Mayo, Simson…
2. Quan điểm tiến hóa.
2.1. Tiến hóa:
Tiến hóa được chia thành 2 quá trình: tiến hóa nhỏ và tiến hóa lớn.
a. Tiến hóa nhỏ:
– Nội dung:
Là quá trình làm biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể (biến đổi tần số alen, thành phần kiểu gen của quần thể) dưới tác động của các nhân tố tiến hóa (quá trình đột biến, giao phối, chọn lọc tự nhiên), được cách li sinh sản với quần thể gốc. Kết quả là xuất hiện loài mới.
– Phạm vi diễn ra:
+ Sinh vật: Tiến hóa nhỏ diễn ra trong phạm vi 1 loài.
+ Không gian: Diễn ra trong không gian, phạm vi phân bố tương đối hẹp.
+ Thời gian: Diễn ra trong thời gian lịch sử tương đối ngắn.
– Mức độ nghiên cứu:
+ Đã nghiên cứu và hiểu được cơ chế tiến hóa hình thành loài mới.
+ Có thể nghiên cứu trực tiếp bằng thực nghiệm.
b. Tiến hóa lớn.
– Nội dung:
Là quá trình biến đổi trên quy mô rộng lớn, trải qua hàng triệu năm, làm xuất hiện các đơn vị phân loại trên loài: chi, họ, bộ.
– Phạm vi:
+ Sinh vật: Diễn ra trên phạm vi nhiều loài.
+ Không gian: Trên quy mô rộng lớn.
+ Thời gian: Thời gian địa chất dài (hàng triệu năm).
– Mức độ nghiên cứu:
+ Chưa nghiên cứu sâu về tiến hóa lớn.
+ Không thể nghiên cứu bằng thực nghiệm, chỉ có thể nghiên cứu gián tiếp thông qua các bằng chứng tiến hóa.
2.2. Nguyên liệu tiến hóa.
– Đột biến (đột biến gen, NST)
– Biến dị tổ hợp: cung cấp nguyên liệu thứ cấp cho tiến hóa.
– Di nhập gen: của các giao tử hoặc cá thể của quần thể khác vào quần thể đang xét.
2.3. Đơn vị tiến hóa cơ sở: Quần thể
Quần thể là đơn vị tiến hóa cơ sở bởi vì quần thể thỏa mãn 3 điều kiện:
– Có tính toàn vẹ trong không gian và thời gian:
+ Quần thể là đơn vị tổ chức cơ sở của loài, có lịch sử phát sinh và phát triển
+ Quần thể là dơn vị sinh sản của loài, thể hiện qua sự giao phối giữa các cá thể trong quần thể diễn ra thường xuyên hơn là sự giao phối giữa các cá thể thuộc các quần thể khác nhau.
– Quần thể có khả năng thay đổi cấu trúc di truyền qua các thế hệ do tần số alen và thành phần kiều gen của quần thể có thể bị biến đổi dưới tác dụng của các nhân tố tiến hóa.
– Quần thể tồn tại thực trong tự nhiên: thể hiện qua những mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể: quan hệ đực – cái, quan hệ mẹ – con, quan hệ dinh dưỡng, làm cho quần thể thực sự trở thành 1 đơn vị tổ chức tự nhiên có cấu trúc, chức năng riêng và tồn tại thực trong không gian và thời gian.
2.4. Các nhân tố tiến hóa
– Đột biến
– Giao phối không ngẫu nhiên
– Chọn lọc tự nhiên
– Di nhập gen
– Các yếu tố ngẫu nhiên.
2.5. Cơ chế tiến hóa:
Sự biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể dưới áp lực của chọn lọc tự nhiên được các cơ chế cách li thúc đẩy đã hình thành 1 hệ gen kín, cách li di truyền với hệ gen của quần thể gốc.
2.6. Quá trình hình thành loài:
– Loài giao phối: Là 1 hoặc 1 nhóm các quần thể có những tính trạng chung về hình thái sinh lí, có khu phân bố xác định. Các quần thể có thể giao phối với nhau, được cách li sinh sản với cá thể khác loài. Ở các loài sinh sản vô tính hoặc đơn tính sinh hoặc tự phối thì loài chỉ mang 2 đặc điểm đầu.
– Hình thành loài là quá trình 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.
– Các phương thức hình thành loài:
+ Nhanh: Đột biến lớn: đột biến cấu trúc NST lớn, lai xa hoặc đa bội hóa.
+ Chậm: đột biến, cách li địa lí, cách li sinh thái, cách li tập tính.
=> Dù loài được hình thành theo con đường nào thì loài mới cũng không xuất hiện với 1 cá thể duy nhất mà là 1 quần thể hoặc 1 nhóm quần thể có khả năng tồn tại như 1 mắt xích trong hệ sinh thái, được gìn giữ qua thời gian dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên.
2.7. Chiều hướng tiến hóa:
Dưới tác dụng của các nhân tố tiến hóa, sinh giới tiến hóa theo 3 chiều hướng cơ bản:
– Ngày càng đa dạng, phong phú.
– Tổ chức ngày càng cao.
– Thích nghi ngày càng hợp lí: là hướng tiến hóa cơ bản nhất.
2.8. Thành tựu
– Đã làm sáng tỏ cơ chế tiến hóa nhỏ trong lòng quần thể.
– Bắt đầu làm rõ những nét riêng của tiến hóa lớn.
B. Thuyết tiến hóa trung tính
Thuyết tiến hóa này không phủ nhận mà chỉ bổ sung cho thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại về nguyên nhân, cơ chế tiến hóa ở mức độ phân tử:
– Nguyên nhân tiến hóa: Các đột biến trung tính (biến dị trung tính) ở mức độ phân tử.
– Cơ chế tiến hóa: Là sự tích lũy các đột biến trung tính 1 cách ngẫu nhiên, không liên quan đến chọn lọc tự nhiên.
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Bài 1:
Trình bày về tiến hóa nhỏ, tiến hóa lớn. Thuyết tiến hóa bằng các đột biến trung tính của Kimura có nội dung như thế nào?
Hướng dẫn giải
1) Tiến hóa nhỏ – tiến hóa lớn
a) Tiến hóa nhỏ
+ Là quá trình biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể do tác động của các nhân tố: Quá trình đột biến, quá trình giao phối ngẫu nhiên, quá trình phối không ngẫu nhiên, quá trình chọn lọc tự nhiên. Ngoài ra, còn có sự chi phối của các yếu tố ngẫu nhiên và di – nhập gen.
+ Tiến hóa nhỏ xảy ra trong phạm vi một loài, với qui mô nhỏ, thời gian lịch sử tương đối ngắn, có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm.
b. Tiến hóa lớn:
+ Là quá trình hình thành các đơn vị trên loài như: Chi, họ, bộ, lớp, ngành, giới.
+ Tiến hóa lớn có qui mô rộng lớn, qua thời gian địa chất lâu dài, có thể nghiên cứu một cách gián tiếp.
2) Thuyết tiến hóa bằng các đột biến trung tính của Kimura:
+ Do O. Kimura đưa ra năm 1971.
+ Ông cho rằng đại đa số các đột biến ở cấp độ phân tử là trung tính, nghĩa là không có lợi cũng không có hại.
+ Theo ông, sự tiến hóa diễn ra bằng sự củng cố ngẫu nhiên các đột biến trung tính, không liên quan gì với tác động của chọn lọc tự nhiên.
Bài 2:
Tại sao nói: “Quần thể là đơn vị tiến hóa cơ bản”?
Hướng dẫn giải
Quần thể là đơn vị tiến hóa cơ bản vì:
+ Mặt chủ yếu của chọn lọc tự nhiên là sự phân hóa về khả năng sinh sản của những kiểu gen khác nhau trong quần thể. Do vậy, nếu một đột biến xuất hiện mà cá thể mang đột biến không sinh sản, sẽ không đóng góp vốn gen vào quần thể và không có ý nghĩa về mặt tiến hóa.
+ Khi một đột biến xuất hiện, nhờ quá trình giao phối tự do trong quần thể, đột biến sẽ được phát tán, đồng thời làm xuất hiện nhiều biến dị tổ hợp khác nhau, cung cấp nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc.
+ Chọn lọc tự nhiên không chỉ xảy ra ở cấp độ cá thể mà còn dưới mức cá thể hay trên mức cá thể như quần thể, quần xã. Trong đó quan trọng nhât là chọn lọc mức cá thể và quần thể.
+ Trong một quần thể đa hình thì chọn lọc tự nhiên đảm bảo sự sống sót và sinh sản ưu thế của những cá thể mang nhiều đặc điểm có lợi hơn.
+ Giữa cá các thể cùng loài cũng có sự cạnh tranh. Dưới tác dụng của chọn lọc nhiên các quần thể có vốn gen thích nghi hơn sẽ thay thế những quần thể kém thích nghi.
+ Chọn lọc quần thể hình thành những đặc điểm thích nghi tương quan giữa các cá thể về mặt kiếm ăn tự vệ, sinh sản, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của những quần thể thích nghi nhất, qui định sự phân bố chúng trong thiên nhiên, chọn lọc cá thể làm tăng tỉ lệ những cá thể thích nghi nhất trong nội bộ quần thể. Chọn lọc cá thể và chọn lọc quần thể diễn ra song song thúc đẩy sự tiến hóa của loài người.