Bài 27. Quá trình hình thành quần thể thích nghi

SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI

- Học thuyết tiến hóa cổ điển:
+ Lamarck
+ Darwin
- Học thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại

SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Lamarck
- Lamarck:
+ Biến đổi (variation): sự thay đổi các đặc điểm của sinh vật
+ Nguyên nhân:
* tác dụng của ngoại cảnh

* sự sử dụng cơ quan

SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Lamarck
Ngoại cảnh:
+ Tác dụng trực tiếp qua trao đổi chất: thực vật và động vật bậc thấp
* chịu tác động thụ động đối với ngoại cảnh
* kích thích sự xuất hiện và phát triển của bộ phận này; làm suy giảm hoặc tiêu biến bọ phận khác
=> Sinh vật có khả năng biến đổi thích ứng với những tác nhân trực tiếp của ngoại cảnh thông qua trao đổi chất

SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Lamarck
+ Tác dụng gián tiếp qua hệ thần kinh: động vật có hệ thần kinh phát triển
* Hoàn cảnh sống thay đổi nhu cầu thay đổi  hành động và tập quán thay đổi  thay đổi hình thái cấu tạo cơ quan.
* thời gian cần thiết để ngoại cảnh ảnh hưởng lên sinh vật kéo dài hơn ở thực vật

SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Lamarck
Sự sử dụng cơ quan:
* sự sử dụng thường xuyên, liên tục một cơ quan nào đó sẽ dần dần củng cố cơ quan ấy, làm cho nó to thêm, mạnh thêm, tỷ lệ với thời gian sử dụng
* sự không sử dụng thường xuyên một cơ quan nào đó sẽ làm cho nó suy yếu đi, mất dần chức năng và cuối cùng bị tiêu biến
* cơ thể còn non dễ bị biến đổi
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
Theo Darwin
Các kiểu thích nghi
Sự thích nghi về hình dáng và màu sắc
Sự thích nghi của thực vật thụ phấn nhờ động vật
Sự thích nghi của thực vật ăn côn trùng
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Darwin
- Sự thích nghi về hình dáng và màu sắc
+ Màu sắc ngụy trang
+ Màu sắc cảnh cáo
+ Hình dáng ngụy trang
+ Hình dáng bắt chước
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Darwin
- Màu sắc ngụy trang:
+ Phổ biến ở các loài động vật không có vũ khí tự vệ, không có mùi hôi, không có nọc độc.
+ Màu sắc của chúng hòa lẫn với môi trường để
* trốn tránh kẻ thù
* rình mồi có hiệu quả
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Darwin
- Màu sắc cảnh cáo:
+ gặp ở các loài động vật có nọc độc, không ăn được hoặc có mùi hôi.
+ màu sắc sặc sỡ trên cơ thể có tác dụng cảnh báo sự nguy hiểm.
+ Các loài này thường ngụy trang bằng màu nổi bậc như:
* trắng và đỏ * vàng, đỏ và trắng,
* da cam và đen * vàng và đen
Thí nghiệm của Darwin:
+ buộc bọ (Bộ cánh thẳng) màu nâu, vàng, lục vào cột trên đất màu nâu
+ sau 2 tuần: chim ăn 60% bọ vàng, 55% bọ lục, 20% bọ nâu
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
Nhện độc
Cá nóc
Sâu róm tấn công
thị xã Bảo Lộc
lông sâu phát tán khắp nơi, bất cứ ai dính phải đều ngứa ngáy, và buộc phải… gãi, giác nổi đầy người. Con sâu nhỏ, nhưng đã làm đảo  lộn sinh hoạt của người, nên người dân, nhất là sinh sống ở những khu nhà vườn, suốt ngày rơi vào tình cảnh… gãi, và… tìm cách chống sâu. Học sinh ở một số trường nằm giữa vườn rẫy đi học phải mang theo lọ dầu
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
- Hình dáng ngụy trang:
+ Phổ biến ở các loài động vật không có vũ khí tự vệ, không có mùi hôi, không có nọc độc
+ Một số loài động vật hòa lẫn vào môi trường cả màu sắc và hình dạng




SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
Hình dáng bắt chước:
+ phổ biến ở các loài động vật không có vũ khí tự vệ, không có mùi hôi, không có nọc độc
+ là hiện tượng gần giống nhau về hình dạng và màu sắc giữa hai loài:
* “loài mẫu”: có chất độc, mùi hôi khiến loài khác phải sợ
* “loài bắt chước”: không có vũ khí tự vệ và do có đặc điểm giống “loài mẫu” nên cũng được loài khác sợ
Bướm Sesia crabroniformis
Ong bò vẽ (Vespa crabro)
“Loài mẫu”
Loài bắt chước
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Darwin
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
Loài mẫu
Loài bắt chước
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
Micrurus frontalis altirostris
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
- Giải thích: Màu sắc và hình dáng ngụy trang
Hình dáng bắt chước



Động lực: đấu tranh sinh tồn
Biến dị
Di truyền
Chọn lọc tự nhiên
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
- Giải thích: Màu sắc và hình dáng ngụy trang
Hình dáng bắt chước
+ Các cơ thể không có màu sắc, hình dáng ngụy trang tốt sẽ bị kẻ thù phát hiện và đào thải dần qua quá trình CLTN

+ Bất cứ 1 biến dị nào về màu sắc và hình thái theo hướng ngụy trang hay đánh lừa dù ban đầu không đáng kể cũng tăng thêm hy vọng sống sót trong đấu tranh sinh tồn

+ Qua thời gian dài các biến dị đó được tích lũy và hoàn thiện

+ Kết quả: từ 1 biến dị nhỏ nhặt, riêng lẻ ban đầu thành biến dị sâu sắc, phổ biến của loài


SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
Sự giống nhau giữa “loài bắt chước” và “loài mẫu”cũng bắt nguồn từ những biến dị nhỏ giống nhau một cách ngẫu nhiên.
Các loài có quan hệ gần nhau về nguồn gốc dễ có biến dị giống nhau
Qua hàng ngàn, hàng vạn thế hệ, CLTN đã tích lũy những biến dị song song đó (do cá thể mang biến dị đó có khả năng sống sót nhiều hơn
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
Thí nghiệm Mulman:
+ Bôi thuốc độc lên ấu trùng có màu đỏ
+ Chim phát hiện và sà đến ăn
+ Sau đó, thấy con ấu trùng có màu đỏ là không ăn
=> Phản xạ có điều kiện thành lập
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
Theo Darwin
Các kiểu thích nghi
Sự thích nghi về hình dáng và màu sắc
Sự thích nghi của thực vật thụ phấn nhờ động vật
Sự thích nghi của thực vật ăn côn trùng

Sự thích nghi của thực vật với kiểu thụ phấn nhờ sâu bọ
Thích nghi về cấu tạo và màu sắc
+ Hoa thụ phấn nhờ sâu bọ thường tập trung thành cụm hình đầu
+ Màu sắc sặc sở, có hương thơm,tuyến mật, hạt phấn to và sần sùi, đầu nhụy có chất dính
+ Mỗi loại hoa có cấu tạo và màu sắc thích nghi với từng loại côn trùng nhất định
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
:
Thời kỳ phát triển
Phù hợp với chu kỳ phát triển và tập tính của côn trùng
Ví dụ: hoa sung thụ phấn nhờ sâu bọ sống trong hoa.
 Giữa hoa và động vật thụ phấn cho hoa có những đặc điểm thích nghi qua lại.
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Darwin
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI theo Darwin
GIẢI THÍCH
+ Sự xuất hiện ngẫu nhiên ở thực vật 1 biến dị không liên quan gì đến thụ phấn của cây nhưng có lợi cho côn trùng (tuyến mật, hạt phấn dính,….).
+ Côn trùng đến lấy mật hoặc ăn hạt phấn sẽ mang theo những hạt phấn dính trên mình nó từ hoa này đến hoa khác, từ cây này đến cây khác và giúp sự giao phấn
+ Dần dần giữa hoa và động vật hình thành đặc điểm thích nghi qua lại.

Thực vật được chọn theo hướng thích hợp với cơ thể động vật

Động vật được chọn lọc theo hướng thích hợp với cấu tạo hoa trong việc lấy mật và phấn
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Darwin
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Darwin
Cây gọng vó
Cây bắt ruồi
Cây nắp bình
Sự thích nghi của thực vật ăn côn trùng
Sự thích nghi của thực vật ăn côn trùng
+ Sự tiết dịch ban đầu là bảo vệ cây
+ Về sau tiêu hóa sản phẩm phân giải do vi khuẩn
+ Sau đó, chuyên hóa tiết enzyme tiêu hóa protein
+ Lá chuyên hóa để hình thành bẩy có khả năng bắt
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo Darwin
Tóm lại:
- Đối tượng của CLTN: cá thể
- Khả năng thích nghi của sinh vật là tổng hợp cả nhiều đặc điểm thích nghi
- Cá thể mang các đặc điểm thích nghi tốt: tăng khả năng sống sót và sinh sản
- Các đặc điểm thích nghi chỉ có tính tương đối
- Ý nghĩa:
+ giúp sinh vật sinh tồn
+ hình thành đặc điểm thích nghi phổ biến của loài

SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo học thuyết tiến hóa hiện đại
Thích nghi kiểu hình và thích nghi kiểu gen
Đặc điểm của quần thể thích nghi
Cơ sở di truyền của quá trình hình thành quần thể thích nghi
SỰ HÌNH THÀNH ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
theo học thuyết tiến hóa hiện đại
- Thích nghi kiểu hình= Thích nghi sinh thái
+ là sự phản ứng của cùng một kiểu gen thành những kiểu hình khác nhau trước những thay đổi của điều kiện môi trường (thường biến)
+ xảy ra trong đời sống cá thể = thay đổi hình thái, sinh lý
+ Nằm trong giới hạn của mức phản ứng do kiểu gen qui định
+ Ý nghĩa: đảm bảo sự thích nghi thụ động
Ví dụ: sự đổi màu của tắt ké, sự thay đổi hình dạng lá rau mác

Thích nghi kiểu gen= thích nghi lịch sử:
+ Sự hình thành kiểu gen quy định những tính trạng và tính chất đặc trưng cho từng loài, từng thứ trong loài
+ Là các đặc điểm thích nghi bẩm sinh
+ Hình thành qua quá trình phát triển lịch sử của loài dưới tác dụng của CLTN
ví dụ: bọ lá  hình lá
bọ que  hình que
Mối liên quan giữa thích nghi kiểu gen và thích nghi kiểu gen:
+ Thế hệ trước truyền cho thế hệ sau không phải tính trạng đã hình thành sẳn mà kiểu gen qui định khả năng hình thành kiểu hình thích hợp trước môi trường
+ Thích nghi kiểu gen quan trọng hơn thích nghi kiểu hình
Đặc điểm của quần thể thích nghi:
Hoàn thiện khả năng thích nghi của các sinh vật trong quần thể từ thế hệ này sang thế hệ khác
Làm tăng số cá thể có kiểu gen qui định kiểu hình thích nghi trong quần thể từ thế hệ này sang thế hệ khác
Cơ sở di truyền của quá trình hình thành quần thể thích nghi:
Đặc điểm thích nghi được qui định bởi một hay một số gen khác nhau
ví dụ: bướm Biston betularia (C: bướm màu đen, c: bướm đốm trắng đen)
tính kháng DDT của sâu bọ do 4 gen lặn a, b, c, d tương tác tích lũy qui định

Allele phát sinh trong quá trình đột biến
Qua giao phối, allele đột biến nhân lên trong quần thể (biến dị tổ hợp)
Chọn lọc tự nhiên đào thải kiểu hình không thích nghi, tích lũy kiểu hình thích nghi=> tần số allele phổ biến ở thế hệ tiếp Theo
+ Quá trình hình thành quần thể thích nghi là quá trình tích lũy các allele cùng tham gia qui định kiểu hình thích nghi.
+ Môi trường sàng lọc các kiểu hình thích nghi trong số các kiểu hình có sẳn mà không tạo ra đặc điểm thích nghi

Staphylococcus aureus
Tụ cầu khuẩn vàng gây các bệnh nhiễm trùng khu trú tại da và niêm mạc Nhiễm trùng các cơ quan sâu
1848, tiêu bản đầu tiên Biston betularia màu đen ở Manchester (Anh)
1895, có đến 98% bướm B. betularia màu đen, dạng niễm melanine
Nhiều người dùng thuyết Lamarck để giải thích:
+ Hasebroek (1925): ô nhiễm không khí làm tổn thương sinh lý của cơ thể nên tạo dư thừa sắc tố đen
+ Ông cho nhộng ăn H2SO4, NH3… kết quả trong các chủng không bình thường không có dạng nhiễm melanine
Ở Dean End Wood, Kettlewell dùng phương pháp quan sát trực tiếp, đánh dấu bướm bằng sơn ở mặt dưới cánh bướm cái: 190 con bị chim bắt có 164 con carbinaria (CC), 26 dạng điển hình (cc)
Kettlewell dùng phương pháp thả-bắt (mùi bướm cái, đèn hơi thủy ngân): 799 bướm đực thả 393 dạng điển hình và 406 dạng carbonaria. 13,7% (64) dạng điển hình bị bắt lại, 4,7%(19) dạng carbonaria
1953
Ở Christopher Cadbury Bird (Burmingham
1955
Gen C hinh thành từ đột biến có trước
Trong môi trường không ô nhiễm gen c có giá trị thích nghi cao.
Từ năm 1848 đến năm 1898 tần số allele C tăng từ 1% 98% trong 50 thế hệ
Khi điều kiện môi trường thay đổi, gen C có giá trị thích nghi cao nên được chọn lọc tích tích, củng cố
Qua giao phối, tần số allele C nhân lên trong quần thể
Sự tăng cường đề kháng ở sâu bọ:
Ở Nga, 1950, sử dụng DDT diệt 98-100% số ruồi; 1953, hiệu quả sử dụng 5-10%
Tính đề kháng do các gen lặn tương tác tích lũy
Các gen lặn được hình thành từ đột biến có trước
Khi sử dụng DDT, tính đề kháng tăng dần
Môi trường DDT phân hóa, sàng lọc kiểu gen
Giao phối làm nhân gen đột biến trong quần thể