Các nhân tố tiến hóa

Khái niệm: Nhân tố tiến hóa là nhân tố làm biến đổi vốn gen của quần thể, gồm có: đột biến, di nhập gen, chọn lọc tự nhiên, các yếu tố ngẫu nhiên, giao phối không ngẫu nhiên.

I. ĐỘT BIẾN

- Đột biến là những biến đổi trong vật chất di truyền. Chỉ có các đột biến xảy ra trong tế bào sinh dục tạo thành các giao tử mới được di truyền cho đời sau.

Vai trò của đột biến đối với tiến hoá

- Tần số đột biến là rất thấp (ở động vật và thực vật khoảng 10-6 – 10-4) → áp lực của đột biến là không đáng kể, nhất là đối với quần thể lớn. (Ở vi sinh vật và virut có thời gian thế hệ ngắn, hoặc gen dễ bị đột biến, tần số đột biến gen cao hơn nhiều và có thể nhanh chóng tạo ra các biến dị di truyền).

- Vai trò chính của đột biến (đặc biệt là đột biến gen làm xuất hiện alen mới) là nguồn nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hoá, làm cho mỗi tính trạng của loài đều có một phổ biến dị phong phú. 

- Đột biến làm biến đổi tần số alen một cách ngẫu nhiên, không có hướng.

II. DI NHẬP GEN (DÒNG GEN – GENE FLOW)

- Di nhập gen là hiện tượng trao đổi gen thông qua việc di-nhập cư của các cá thể hay các giao tử giữa các quần thể.

- Nguyên nhân: do các quần thể trong cùng một loài không cách li hoàn toàn với nhau.

- Các cá thể nhập cư có thể mang đến các loại alen khác nhau:

  • Nếu mang đến các loại alen mới → làm phong phú thêm vốn gen của quần thể. 
  • Nếu mang đến các loại alen đã có sẵn → làm thay đổi tần số của các alen trong quần thể gốc.

→ Tương tự như vậy, khi các cá thể di cư ra khỏi quần thể → làm thay đổi tần số của các alen trong quần thể gốc.

- Làm thay đổi tần số alen một cách ngẫu nhiên, vô hướng.

- Di nhập gen có khuynh hướng làm giảm sự sai khác di truyền giữa các quần thể. Nếu đủ lớn, nó có thể làm sát nhập (hợp nhất)  các quần thể lân cận với nhau thành 1 quần thể với vốn gen chung.

III. CHỌN LỌC TỰ NHIÊN

+ CLTN là nhân tố tiến hóa có định hướng: CLTN tác động trực tiếp lên kiểu hình của các cá thể, qua đó tác động lên kiểu gen làm biến đổi thành phần kiểu gen và tần số alen của quần thể; khi môi trường thay đổi theo một hướng xác định thì CLTN cũng theo một hướng xác định.

+ Thực chất của CLTN là phân hóa khả năng sống sót và khả năng sinh sản của các cá thể với các kiểu gen khác nhau trong quần thể.

+ CLTN đóng vai trò sàng lọc, làm tăng số lượng cá thể có kiểu hình thích nghi tồn tại sẵn trong quần thể cũng như tăng cường mức độ thích nghi bằng cách tích lũy các alen tham gia quy định kiểu hình thích nghi làm cho quần thể thích nghi hơn sẽ thay thế những quần thể kém thích nghi.

+ CLTN quy định nhịp điệu tiến hóa: nếu áp lực chọn lọc mạnh (tiêu diệt luôn, đặc biệt là chọn lọc chống lại gen trội) → tốc độ biến đổi nhanh. Áp lực chọn lọc yếu (chỉ làm giảm khả năng sinh trưởng, phát triển, chọn lọc chống lại alen lặn) → tốc độ biến đổi chậm. Nhưng biến đổi luôn có tính quy luật: tăng dần tần số alen thích nghi, giảm dần tần số alen không thích nghi.

→ Cá thể thích nghi nhất là những cá thể chuyển được một lượng gen lớn nhất cho thế hệ sau.

+ Chọn lọc tự nhiên không chỉ tác động đối với từng loại cá thể riêng rẽ mà còn đối với cả quần thể (tác động lên mối quan hệ giữa các cá thể trong quần thể).

→ Trong tự nhiên, chọn lọc cá thể và chọn lọc quần thể diễn ra song song.

Các phương thức tác động của chọn lọc tự nhiên

Kiểu CL

Ổn định

Vận động (định hướng)

Phân hoá

Điều kiện sống

Ổn định, không thay đổi qua nhiều thế hệ.

Thay đổi theo một hướng xác định .

Không đồng nhất, số đông cá thể mang tính trạng trung bình là bị đào thải.

Tính chất

Bảo tồn các cá thể mang tính trạng trung bình, đào thải các cá thể chệch xa mức trung bình.

Bảo tồn các cá thể thích nghi với môi trường mới, đào thải các cá thể không thích nghi.

Chọn lọc diễn ra theo một số hướng, mỗi hướng hình thành nhóm cá thể thích nghi.

Kết quả

Kiên định kiểu gen đã đạt được

Đặc điểm thích nghi cũ dần được thay thế bởi đặc điểm thích nghi mới.

Quần thể ban đầu bị phân hoá thành nhiều nhóm kiểu hình.

Ví dụ

Cân nặng của trẻ sơ sinh trung bình khoảng 3 – 3,5 kg.

Sự hoá đen của bướm vùng công nghiệp, sự kháng thuốc của sâu bọ, vi sinh vật...

Sự phân hoá về kích thước cá đực của cá hồi Thái Bình Dương.

IV. CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN (NGUYÊN NHÂN GÂY NÊN BIẾN ĐỘNG DI TRUYỀN - PHIÊU BẠT GEN)

- Các yếu tố ngẫu nhiên gây nên sự biến đổi đột ngột về tần số alen không theo một chiều hướng nhất định → Biến động di truyền → Một alen nào đó dù là có lợi cũng có thể bị loại bỏ hoàn toàn khỏi quần thể và một alen có hại cũng có thể trở nên phổ biến trong quần thể.

- Sự biến động di truyền hay xảy ra với những quần thể có kích thước nhỏ; quần thể có kích thước càng nhỏ thì sự biến động di truyền càng có tác động mạnh.

- Một quần thể có kích thước lớn nhưng do yếu tố ngẫu nhiên làm giảm kích thước quần thể một cách đáng kể thì những cá thể sống sót có thể có vốn gen khác biệt hẳn với vốn gen của quần thể ban đầu.

- Kết quả tác động của các yếu tố ngẫu nhiên có thể dẫn đến làm nghèo vốn gen của quần thể, giảm sự đa dạng di truyền.

* Biến động di truyền trong 1 quần thể có kích thước nhỏ có thể xảy ra và là kết quả của 2 trường hợp: hiệu ứng thắt cổ chai và hiệu ứng người sáng lập.

- Hiệu ứng thắt cổ chai: xảy ra khi số lượng cá thể của 1 quần thể lớn bị giảm mạnh bởi một thảm hoạ.

→ Ngẫu nhiên, trong số các cá thể sống sót, một vài alen trở nên phổ biến hơn các alen khác. Một số alen có thể bị loại bỏ hoàn toàn.

- Quần thể xảy ra hiệu ứng thắt cổ chai có thể mất đi tính đa dạng di truyền trong vốn gen. Sự suy giảm các biến dị cá thể có thể dẫn tới giảm khả năng thích nghi.

- Hiệu ứng người sáng lập: xảy ra khi một quần thể mới được thành lập từ một ít các cá thể không đặc trưng cho vốn gen của quần thể gốc.

V. GIAO PHỐI KHÔNG NGẪU NHIÊN

- Giao phối không ngẫu nhiên gồm các kiểu: tự thụ phấn, giao phối cận huyết, giao phối có chọn lọc.

Giao phối không ngẫu nhiên: Không làm thay đổi tần số alen nhưng làm thay đổi thành phần kiểu gen: tăng tỉ lệ đồng hợp, giảm tỉ lệ dị hợp → làm nghèo vốn gen của quần thể.

 

Luyện bài tập vận dụng tại đây!