Cơ chế tiến hoá

[MasterMaster là thành viên đã được xác minh.]

1. QUAN ĐIỂM CỦA LAMARCK VỀ CƠ CHẾ TIẾN HÓA
- Một số quan điểm của nhà tự nhiên học người Pháp, Jean Baptiste de Lamarck (1744 - 1829) về tiến hóa:
+ Có hai nguyên nhân dẫn đển sự tiến hoá là: (1) bản thân mỗi loài sinh vật có xu hướng vươn tới sự hoàn thiện; (2) những biến đổi trong đời sống của cá thể sinh vật để thích nghi với điều kiện sống thay đổi đều có thể di truyền cho thế hệ sau.
Ví dụ: Quá trình hình thành cổ dài của hươu cao cổ theo quan điểm của Lamarck: Khi dưới thấp không còn lá cây (môi trường sống thay đổi), các con hươu đều phải chủ động vươn cổ lên để lấy được các lá cây trên cao (thay đổi tập quán hoạt động của cổ). Do cổ được hoạt động nhiều theo hướng vươn dài ra nên cổ hươu sẽ dài dần và đặc điểm này được truyền lại cho đời sau. Trong các thế hệ kế tiếp, lá cây dưới thấp ngày một khan hiếm hơn nên các con hươu lại tiếp tục vươn cổ để lấy được lá ở trên cao hơn và cứ như vậy qua rất nhiều thế hệ, loài hươu có cổ ngắn dần dần hình thành loài hươu cao cổ.

​

Sơ đồ minh họa quá trình hình thành tính trạng cổ cao của hươu cao cổ theo quan điểm của Lamarck​

→ Ngoại cảnh đóng vai trò quan trọng đối với sự tiến hoá của sinh giới. Sự thay đổi một cách chậm chạp và liên tục của môi trường sống giúp sinh vật tích luỹ được các biến đổi để thích ứng với các môi trường mới, tạo nên sự tiến hoá "tiệm tiến", từ đó hình thành nên các loài mới.
- Những hạn chế trong quan điểm của Lamarck về cơ chế tiến hóa:
+ Chưa hiểu về nguyên nhân tiến hóa: Lamarck cho rằng sự thay đổi một cách chậm chạp và liên tục của môi trường sống là nguyên nhân phát sinh các loài mới từ một loài tổ tiên ban đầu.
+ Chưa phân biệt được biến dị di truyền và không di truyền: Lamarck cho rằng mọi biến đổi trên cơ thể sinh vật đều được di truyền và tích lũy.
+ Chưa hiểu về cơ chế tiến hóa: Lamarck cho rằng sinh vật luôn có khả năng chủ động thích ứng với sự thay đổi của môi trường bằng cách thay đổi tập quán hoạt động của các cơ quan, do đó không có loài nào bị đào thải.
+ Chưa hiểu về nguồn gốc sinh vật: Lamarck cho rằng các loài sinh vật có nguồn gốc khác nhau trong khi tất cả các loài sinh vật có chung nguồn gốc, loài mới chỉ được hình thành từ các loài có trước.
2. QUAN ĐIỂM CỦA DARWIN VỀ CƠ CHẾ TIẾN HÓA
- Một số quan điểm của nhà tự nhiên học người Anh, Charles Darwin (1809 - 1882) về tiến hóa:
+ Giải thích cho sự đa dạng của sinh giới: Chọn lọc tự nhiên thông qua đặc tính biến dị di truyền là nhân tố chính trong quá trình hình thành đặc điểm thích nghi trên cơ thể sinh vật, loài mới được hình thành từ loài tổ tiên thông qua việc tích luỹ dần các tính trạng thích nghi.
Ví dụ: Quá trình hình thành cổ dài của hươu cao cổ theo quan điểm của Darwin: Quá trình sinh sản đã phát sinh nhiều biến dị sai khác về kích thước cổ giữa các cá thể thuộc loài hươu. Những lá non ở dưới thấp hết dần, cá thể hươu nào có cổ dài ăn được lá cây trên cao thì sống sót, còn những cá thể hươu cổ ngắn không ăn được lá cây trên cao thì sẽ chết. Qua nhiều thế hệ, đặc điểm cổ dài ngày càng trở nên phổ biến trong quần thể, kết quả hình thành loài hươu cổ dài ăn được lá cây trên cao.

​

Sự hình thành cổ dài của hươu cao cổ theo quan điểm của Darwin​

+ Giải thích cho sự di truyền các biến dị trong quần thể: Darwin là người đầu tiên dùng khái niệm biến dị cá thể để chỉ những đặc điểm sai khác giữa các cá thể cùng loài. Darwin cho rằng chỉ những biến dị di truyền mới có ý nghĩa đối với tiến hoá của sinh vật.
+ Giải thích cho nguồn gốc sinh vật: Theo Darwin, tác động của chọn lọc tự nhiên theo các điều kiện sống khác nhau trong thời gian dài có thể tạo nên nhiều loài từ một loài ban đầu. Tất cả các sinh vật đều có tổ tiên chung.

​

Biến dị về mỏ của các nhóm chim sẻ Darwin thích ứng với các điều kiện sống khác nhau trên đảo Galápagos (a) và cây phát sinh chủng loại của 13 loài chim sẻ Darwin (b)​

→ Quan điểm tiến hoá của Darwin đã giải thích hợp lí và thuyết phục để khẳng định sự đa dạng của thế giới sống là kết quả của quá trình tiến hoá.
- Những hạn chế trong quan điểm của Darwin về cơ chế tiến hóa:
+ Chưa giải thích được nguyên nhân của các biến dị không xác định.
+ Chưa xác định được cơ chế di truyền các biến dị.​

 

[MasterMaster là thành viên đã được xác minh.]

3. THUYẾT TIẾN HÓA TỔNG HỢP HIỆN ĐẠI
a. Nguồn biến dị di truyền cho tiến hóa
- Vai trò của biến dị di truyền đối với quá trình tiến hóa: Biến dị di truyền là nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc tự nhiên.
+ Nguồn biến dị di truyền chủ yếu cho quá trình tiến hóa được tạo ra từ quá trình đột biến và giao phối: Quá trình đột biến tạo ra các allele mới làm nguồn nguyên liệu cho tiến hoá. Quá trình giao phối giúp tổ hợp các đột biến trong quần thể, hình thành các kiểu gene mới, tạo nguyên liệu cho chọn lọc tự nhiên.

​

Sự đa dạng kiểu hình của loài bọ rùa​

+ Ngoài ra, biến dị di truyền của quần thể cũng có thể được bổ sung từ sự di chuyển cá thể hoặc giao tử từ các quần thể khác vào.

​

Sự di chuyển cá thể mang đến allele mới cho quần thể​

- Các biến dị không di truyền giúp sinh vật thích nghi với điều kiện sống cụ thể, có vai trò gián tiếp cho quá trình chọn lọc tự nhiên.
b. Nhân tố tiến hóa
- Khái niệm: Nhân tố tiến hóa là những nhân tố làm thay đổi cấu trúc di truyền của quần thể, được thể hiện ở sự thay đổi về tỉ lệ các allele, tỉ lệ các kiểu gene trong quần thể.
- Các nhân tố tiến hóa cơ bản bao gồm: đột biến, di - nhập gene, chọn lọc tự nhiên, yếu tố ngẫu nhiên và giao phối không ngẫu nhiên. Trong đó, chọn lọc tự nhiên là cơ chế duy nhất và liên tục tạo nên tiến hóa thích nghi.
Đột biến
- Đột biến có thể tạo nên gene mới, allele mới hoặc biến allele này thành allele khác dẫn đến làm thay đổi tần số các allele và tần số các kiểu gene của quần thể.
- Đột biến tạo nguyên liệu cho tiến hóa.

​

Đột biến gene​

Di - nhập gene
- Di – nhập gene là sự lan truyền gene từ quần thể này sang quần thể khác.
- Các cá thể nhập cư mang nguồn gene mới từ quần thể gốc làm thay đổi thành phẩn kiểu gene của quần thể nhận, đồng thời cũng làm thay đổi thành phần kiểu gene ở quần thể gốc.

​

Di – nhập gene nhờ di - nhập cư ở động vật​

Chọn lọc tự nhiên
- Chọn lọc tự nhiên là sự phân hóa khả năng sống sót và sinh sản của những kiểu gene khác nhau trong quần thể.
- Chọn lọc tự nhiên đào thải những cá thể có kiểu hình kém thích nghi, tạo điều kiện cho những cá thể có kiểu hình thích nghi sinh sản làm tăng số lượng cá thể dẫn đến làm thay đổi tần số các allele và tần số các kiểu gene theo hướng tăng tần số allele và kiểu gene có lợi, phá vỡ cân bằng cũ, thiết lập cân bằng mới trong quần thể.

​

Tác động của chọn lọc tự nhiên​

Yếu tố ngẫu nhiên
- Yếu tố ngẫu nhiên làm thay đổi tần số tương đối của các allele trong quần thể một cách đột ngột do sự tác động của các yếu tố ngẫu nhiên như: vật cản địa lí, phát tán hoặc di chuyển của một nhóm cá thể đến một địa điểm mới,…
- Quần thể càng có kích thước nhỏ thì yếu tố ngẫu nhiên càng có tính ảnh hưởng lớn.

​

Tác động của yếu tố ngẫu nhiên​

Giao phối không ngẫu nhiên
- Giao phối không ngẫu nhiên là hiện tượng giao phối có chọn lọc, tự thụ phấn hoặc giao phối cận huyết.
- Giao phối không ngẫu nhiên không làm thay đổi tần số các allele nhưng làm thay đổi tần số các kiểu gene trong quần thể theo hướng tăng dần tần số kiểu gene đồng hợp và giảm dần tần số kiểu gene dị hợp.​

​ Tự thụ phấn ở thực vật​

​ Hiện tượng giao phối có chọn lọc ở động vật​

c. Cơ chế tiến hóa nhỏ và tiến hóa lớn
- Phân biệt tiến hóa nhỏ và tiến hóa lớn:​

Tiến hóa nhỏ ​	Tiến hóa lớn ​
- Là quá trình biến đổi tần số allele và thành phần kiểu gene của quần thể dưới tác động của các nhân tố tiến hóa.​	- Là quá trình hình thành hoặc tuyệt chủng loài, các bậc phân loại trên loài như chi, họ, bộ, lớp, ngành, giới và lãnh giới.​
- Diễn ra trong phạm vi phân bố tương đối hẹp, trong thời gian lịch sử tương đối ngắn, có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm.​	- Diễn ra trên quy mô rộng lớn, qua thời gian địa chất rất dài, không thể nghiên cứu bằng thực nghiệm mà thường được nghiên cứu gián tiếp qua các tài liệu cổ sinh vật học.​
- Kết thúc khi loài mới xuất hiện.​	- Dẫn đến hình thành loài mới và các nhóm phân loại trên loài như: chi, họ, bộ, lớp, ngành, giới và lãnh giới.​

- Trong tiến hóa lớn, các sự kiện lặp lại liên tục dẫn đến các khác biệt nhỏ được tích luỹ để hình thành các nhóm sinh vật mới, lâu dần hình thành các nhóm phân loại trên loài.
- Tiến hóa lớn diễn ra chủ yếu theo hướng phân li tính trạng, cấu tạo cơ thể ngày càng phức tạp, tạo ra thế giới sinh vật đa dạng, phong phú.
+ Ví dụ tiến hóa theo hướng phân li tính trạng: Từ nguyên sinh vật đơn bào, chọn lọc tự nhiên đã tác động theo nhiều hướng khác nhau về cấu tạo cơ thể, phương thức dinh dưỡng, khả năng di chuyển,… để hình thành nên các sinh vật thuộc 3 giới là nấm, động vật và thực vật.

+ Ví dụ tiến hóa theo hướng cơ thể ngày càng phức tạp: Giới Thực vật tiến hóa theo hướng cơ thể ngày càng phức tạp từ cơ thể chưa có hệ mạch (Rêu) đến có hệ mạch (Dương xỉ, Hạt trần, Hạt kín), từ chưa có cơ quan sinh sản là hoa (Rêu, Dương xỉ, Hạt trần) đến có hoa (Hạt kín), từ sinh sản bằng bào tử (Rêu, Dương xỉ) đến sinh sản bằng hạt trần (Hạt trần) và cao hơn là sinh sản bằng hạt được bảo vệ trong quả (Hạt kín),…

- Bên cạnh đó, quá trình tiến hoá lớn cũng đã diễn ra theo hướng đơn giản hoá tổ chức cơ thể để thích nghi với điếu kiện môi trường. Ví dụ như các loài kí sinh tiến hóa theo hướng đơn giản hóa vì chúng sống dựa vào vật chủ và không cần các hệ cơ quan phức tạp để tìm kiếm thức ăn, di chuyển, hay bảo vệ.

​

Một số loài ve kí sinh có thể có hệ tiêu hóa đơn giản hơn, hoặc thậm chí không có, vì chúng hấp thụ chất dinh dưỡng trực tiếp từ máu của vật chủ.​