Bài giảng Sinh học đại cương - Chương 5: Sự tiến hóa

Chương 5. Sự tiến hóaKhái niệmNguồn gốc sự sốngCác giới sinh vậtHọc thuyết tiến hóa của LamacHọc thuyết tiến hóa của DacuynQuần thể và sự di truyền quần thểQuan niệm hiện nay về Tiến hóa - Nguyên liệu của quá trình tiến hóa - Động lực của quá trình tiến hóa - Sự cách ly và nguồn gốc các loài - Cơ chế hình thành loài 1. Khái niệm chungTiến hoá: Những biến đổi dần dần của các quần thể SV trong thời gian dài; biểu hiện= những đặc điểm mới và sự hình thành loài mới.Học thuyết tiến hoá: Nghiên cứu quy luật phát triển lịch sử của giới hữu cơ (nguồn gốc các loài; fát triển cá thể; quan hệ của fát triển)Những v/đ chính: Bằng chứng/nguyên nhân/phương thức/chiều hướng; giải thích sự đa dạng của giới hữu cơ và sự thích nghi của sinh vật với các điều kiện sống2. Nguồn gốc sự sốngHọc thuyết về sự sống điển hình nhất là của Oparin (cuốn “nguồn gốc sự sống”, 1934)Sự sống đầu tiên được xuất hiện từ vật chất vô cơ, trải qua 4 giai đoạnTổng hợp các chất hữu cơ đơn giản : a.a; nucleotitTrùng hợp các đại phân tử: A. nucleic; proteinHình thành các đại phân tử tự tái bản: Đầu tiên là ARN, sau là ADN, hình thành mối quan hệ: ADN- ARN-ProteinHình thành tế bào nguyên thủy: Hình thành hạt Coaxecva, hình thành màng (pr+lipit) ngăn cách với môi trường. Các hạt có thể tích lũy năng lượng, sinh trưởng và phân chia. Hình thành t/b nguyên thủy= procaryota; sau đó t/b Eucaryota hình thành = phức tạp hóa cấu trúc3. Các giới sinh vậtHệ thống phân loại 5 giới theo R.H. Whitaker, 1969Giới Monera: Sinh vật tiền nhân. Bao gồm: Vi khuẩn, tảo lam, vi khuẩn cổ.Giới Protista: Sinh vật nhân chuẩn, đa số đơn bào, một số đa bàoGiới nấm: Sinh vật nhân chuẩn, không có lục lạp, sống dị dưỡng, hoại sinh. Cơ thể = hệ sợi mảnh, sinh sản = bào tửGiới thực vật: SV nhân chuẩn, đa bào, có lục lạp, quang hợp, sống tự dưỡng.Giới động vật: SV nhân chuẩn, đa bào không có lục lạp, sống dị dưỡng4. Học thuyết tiến hoá của LamacLamac là nhà tự nhiên học người Pháp (1744-1829); Quan điểm tiến hóa được thể hiện trong cuốn “Triết học động vật”, 1809. Những nội dung chính:Sự biến đổi của loài: Loài không thực sự tồn tại. Sinh vật biến đổi từ từ → dạng trung gian ranh giới loài khó xác định. Không loài nào bị diệt vongChiều hướng tiến hóa: Từ dạng đơn giản phức tạp kết thúc cơ thể hoàn thiện = sự tiệm tiến. Ngoại cảnh thay đổi chậm sinh vật thích ứng kịp (thích ứng trực tiếp với ngoại cảnh)Nguyên nhân tiến hóa: 2 nguyên lý cơ bản+ Khuynh hướng tiệm tiến: bản thân sinh vật tự hoàn thiện. Động lực của tiến hóa là mục đích nội tại, tự thân vận động theo hướng định sẵn+ Tác dụng của ngoại cảnh: Điều kiện sống thay đổi → sinh vật biến đổi → tích lũy qua thời gian dài và truyền lại cho đời sau → biến đổi sâu sắc của sinh vật5. Học thuyết ĐacuynSac lơ Đacuyn (1809-1882) nhà tự nhiên học người Anh. Trong tác phẩm “Nguồn gốc các loài”(1859), ông đã cung cấp những bằng chứng giải thích sự phát triển của sinh giới bằng quy luật khách quan. Nội dung cơ bản:Biến dị: - KN: Sự phát sinh những điểm sai khác giữa các cá thể cùng loài trong quá trình sinh sản. Sự chệch hướng đột ngột/ sai dị cá thể. Đối với tiến hoá, vai trò của sai cá thể lớn hơn vì nó phổ biến, thường xuyên và phong phú - Nguyên nhân của biến dị: 2 NN + Điều kiện môi trường sống tác động 2 cách: là trực tiếp ảnh hưởng thấy ngay ở đời cá thể, biến đổi đồng loạt theo hướng xác định; Tác động gián tiếp qua nhiều thế hệ, thông qua con đường sinh sản, ảnh hưởng các t/b sinh dục, phát triển phôi→ ảnh hưởng con cái, biến dị riêng lẻ theo hướng không xác định là nguyên liệu chọn giống và tiến hóa + Bản chất của cơ thể sinh vật khác nhau nên chúng f/ư khác nhau trước tác động của điều kiện môi trường sống. NN này quan trọng hơn trong việc xác định đặc điểm của từng biến dị- Sự di truyền các biến dị: Mọi BD đều DT được . Những cá thể nào có khả năng thích ứng tốt hơn thì cá thể đó sẽ tồn tại và truyền đặc điểm thích nghi cho thế hệ saub. Chọn lọc nhân tạo-nguồn gốc các giống vật nuôi cây trồngĐặc điểm: Mỗi loài có nhiều giống, có sự sai khác lớn, thích nghi với nhu cầu con ngườiChọn lọc nhân tạo là yếu chính → giống vật nuôi cây trồngSinh vật phát sinh BD theo hướng không xác định. Con người loại bỏ những cá thể mang BD không phù hợp, giữ và cho sinh sản những cá thể mang BD phù hợp. Qua nhiều thế hệ làm cho vật nuôi cây trồng biến đổi sâu sắc.Chọn lọc theo những mục đích khác nhau → biến đổi theo các hướng khác nhau. Từ vài loài hoang dại → nhiều giống.Những bộ phận nào của vật nuôi cây trồng được con người chú ý sẽ biến đổi nhanh.c. Đấu tranh sinh tồn và chọn lọc tự nhiênBiến dị luôn xuất hiện; những cá thể nào mang BD có lợi sẽ sống sót, phát triển tốt, sinh sản nhiều → con cháu đông. Ngược lại → con cháu hiếm dần có thể diệt vongĐộng lực của chọn lọc tự nhiên là đấu tranh sinh tồnSinh vật phải thường xuyên chống lại yếu tố bất lợi và giành đk thuận lợi để tồn tại, phát triểnCạnh tranh cùng loài là động lực chủ yếu của tiến hóa. Những đặc điểm có lợi nhất cho sự tồn tại và phát triển của loài được bảo tồn → loài thích nghi hơn với môi trường sốngĐánh giá học thuyết của Đacuyn:Được xây dựng trên cơ sở khoa học vững chắc, giải thích được quá trình hình thành loài mới và đặc điểm thích nghiChưa phân biệt được biến dị DT và không DT. Chỉ thấy được vai trò đấu tranh sinh tồn là mối quan hệ kẻ thù, chưa thấy được tính hợp tác.6. Quần thể và sự di truyền quần thểNhững đặc trưng cơ bản của quần thểSự phân bố các cá thể trong quần thểMật độ quần thểThành phần các nhóm tuổiTỷ lệ giới tínhSức sinh sản Tỷ lệ chếtSự sinh trưởng của quần thểb. Sự di truyền của quần thểb. Sự di truyền của quần thểQuần thể tự giao: Các cá thể đồng hợp tử chiếm ưu thế, dị hợp tử xuất hiện khi có sự giao phối giữa các cá thể đồng hợp tử khác nhau về di truyền hoặc đột biến. Thành phần quần thể biến đổi và không có cân bằng di truyềnQuần thể tạp giao: Tỷ lệ dị hợp tử lớn và có sự ổn định vốn gen của quần thể tuân theo quy luật Hardy- Weinberg (1908)- Nội dung của định luật: “Trong những điều kiện nhất định, trong lòng một quần thể giao phối tự do tần số tương đối của các alen của mỗi gen không thay đổi qua các thế hệ”.Phương trình tổng quát:(pA + qa)x(pA + qa)= p2 AA + 2pq Aa +q2 aa* Trong đó: - p là tần số của alen trội A - q là tần số của alen lặn a - p +q = 1Điều kiện nghiệm đúng- Quần thể đủ lớn; Sự giao phối ngẫu nhiên; Không có gen bị mất; Không có đột biến; Chon lọc tự nhiên tácđộng là như nhau ở các kiểu hình.7. Quan niệm hiện nay về tiến hoáa. Nguyên liệu-Biến dị- Đột biến gen: sự thay đổi thành phần, trật tự Nucleotit trên phân tử ADN → thay đổi Protein. Xảy ra trong quá trình tự sao của ADN - có hại, lợi hoặc trung tính + Với các biến dị có hại nếu là ĐB trội bị loại bỏ nhanh; lặn → phát tán và tồn tại ở dị hợp tử. Thường chỉ tiến hóa trong loài- Đột biến nhiễm sắc thể. Xảy ra trong quá trình phân ly hoặc tự nhân đôi của NST. Đột biến cấu trúc: đảo đoạn, chuyển đoạn, mất đoạn, lặp đoạn; ĐB số lượng : đa bôi, dị bội. Phần lớn có hại- Biến dị tổ hợp=Tổ hợp lại v/c DT trên cơ sở của 3 quá trình: Sự trao đổi chéo, sự phân ly độc lập của NST, sự kết hợp ngẫu nhiên của các giao tử. Trong nội bộ loài số lượng tái tổ hợp lớnb. Động lực – Chọn lọc tự nhiên- Giá trị chọn lọc (s):Mức độ sống sót=truyền lại alen cho con- Hệ số chọn lọc(S): Ưu thế của các alen với nhau (0-1); bị loại hoàn toàn s=1, thích nghi cao tần số alen không thay đổi s=0- Các hình thức chọn lọc: Kiên định/ Vận động/ Đứt đoạn + Kiên định: Đ/k sống không thay đổi nhiều, hướng chọn lọc không đổi,áp lực chọn lọc hướng vào vùng biên dãy biến dị → kiên định kiểu gen đạt được+ Vận động: Đ/k sống thay đổi theo hướng xác định → hướng chọn lọc thay đổi, đ2 thích nghi mới thay thế đ2 thích nghi cũ+ Đứt đoạn: Đ/k sống thay đổi sâu sắc, giá trị thích nghi trung bình rơi vào đ/k bất lợi và bị loại thải; Hình thành một vài điểm thích nghi mới → trung tâm chọn lọc → quần thể ban đầu bị phân hóaCác hình thức chọn lọcc. Sự cách ly và nguồn gốc các loàiCác hình thức và cơ chế cách lyCách ly không gian: Phân bố của loài bị gián đoạn = chướng ngại địa lý dẫn đến sự hình thành loài mới khác vùng phân bốCách ly sinh thái, sinh học: + Do sự sai khác về thời gian sinh sản giữa các nhóm → cách ly không hoàn toàn. Nếu nhóm trung gian bị tiêu diệt → chênh lệch thời gian sinh sản tăng → cách ly hoàn toàn+ Trong cùng khu vực địa lý, các nhóm trong loài thích ứng với những đ/k sinh thái khác nhau → cách ly tương đối. Nếu kết hợp với cách ly không gian → loài mới được hình thànhCách ly di truyền – cách ly sinh sản+ Do không phù hợp về cơ quan sinh sản, tập tính sinh sản, vật chất di truyền. + Sự cách ly ở mức độ khác nhau: Không giao phối, con lai không sống hoặc sức sống kémd. Các cơ chế hình thành loàiMỗi loài có vốn gen riêng, loài mới được hình thành do thành phần kiểu gen được cải biến theo hướng thích nghi tạo nên kiểu gen mới cách ly sinh sản với vốn gen ban đầuCó 3 kiểu hình thành loài: Hình thành loài khác chỗ, liền chỗ và cùng chỗHình thành loài khác chỗ: Nhân tố ban đầu là sự cách ly địa lý. Có ít nhất 3 yếu tố làm cho quần thể phân ly: Ngẫu nhiên 2 hệ thống quần thể có tần số gen ban đầu khác nhau; Có sự tích lũy các đột biến khác nhau; Chịu áp lực của chọn lọc tự nhiên khác nhauHình thành loài liền chỗ: Giữa các quần thể trong các vùng liền kề nhau, trao đổi gen tự do với nhau. Đ/k tự nhiên tác động đến sinh sản, hỗ trợ giao phối trong nội bộ nhóm → cách ly sinh sản → loài mớiHình thành loài cùng chỗ: Do hiện tượng đa bội. Diễn ra nhanh (bố mẹ một loài, con cái loài khác); Phổ biến ở thực vật, hiếm thấy ở động vật. Có 2 kiểu là tự đa bội và đa bội khác nguồnCác cơ chế hình thành loài