Bài giảng Sinh học - Nguyên nhân và cơ chế tiến hoá

NGUYÊN NHÂN VÀ CƠ CHẾ TIẾN HOÁI. THUYẾT TIẾN HOÁ CỔ ĐIỂNII. THUYẾT TIẾN HOÁ HIỆN ĐẠIIII. SỰ CÂN BẰNG THÀNH PHẦN KIỂU GEN TRONG QUẦN THỂ GIAO PHỐIIV. CÁC NHÂN TỐ TIẾN HOÁV. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CÁC ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHIVI. LOÀI VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI MỚIVII. SỰ PHÁT SINH LOÀI NGƯỜIVIII. NGUỒN GỐC CHUNG VÀ CHIỀU HƯỚNG TIẾN HOÁ CỦA SINH GIỚII. THUYẾT TIẾN HOÁ CỦA LAMACTHUYẾT TIẾN HOÁ CỔ ĐIỂNJ.B.Lamac (1744-1829) là người đầu tiên xây dựng một học thuyết có hệ thống về sự tiến hóa của sinh giới.Điều kiện ngoại cảnh không đồng nhấtvà thường xuyên thay đổiCơ thể sinh vậtBiến đổi sâu sắctrên cơ thể sinh vậtHạn chếKhông phân biệt đượcbiến dị di truyền và biến dị không di truyềnKhông giải thích được các đặc điểm hợp lý trên cơ thể sinh vậtKhả năng biến đổi đồngloạt trước tác động của điều kiện môi trườngII. THUYẾT TIẾN HOÁ CỦA CH. DARWINTHUYẾT TIẾN HOÁ CỔ ĐIỂNCharler Darwin (1809-1882) với tác phẩm “Nguồn gốc các loài” (1859)BIẾN DỊ CÁ THỂXuất hiện trong quá trình sinh sản ở từng cá thể riêng lẻ và không định hướng mới là nguồn nguyên liệu của chọn giống và tiến hóa.CHỌN LỌC NHÂN TẠOQuần thể vật nuôihay cây trồngBiến dị có lợiBiến dị bất lợiGiữ lại và nhân giốngLoại bỏCHỌN LỌC TỰ NHIÊNQuần thể Biến dị có lợiBiến dị bất lợiPhát triển ưu thế và sinh sảnBị đào thảiƯu điểmƯu điểmGiải thích khá thành công trong sự hình thành các đặc điểm thích nghi của sinh vậtHạn chếChưa hiểu rõ về nguyên nhân phát sinh biến dị và cơ chế di truyềnIII. THUYẾT TIẾN HOÁ TỔNG HỢPTHUYẾT TIẾN HOÁ HIỆN ĐẠITrong các thập niên 30-50 của thế kỷ XX đã hình thành thuyết tiến hóa tổng hợp. Đây là sự tổng hợp thành tựu của nhiều lĩnh vực :Phân loại học.Cổ sinh vật học.Di truyền học quần thể.Sinh thái học,...TIẾN HÓA NHỎTIẾN HÓA LỚNPhát sinh đột biếnBiến đổi thành phần kiểu gen của quần thểPhát tán đột biến qua GPChọn lọc đột biến có lợiSự cách ly sinh sảnLà quá trình hình thành các nhóm phân loại trên loài như chi, họ, bộ, lớp, ngành.Hình thành loài mớiDiễn ra trong phạm vi hẹp, thời gian lịch sử tương đối ngắnDiễn ra trên quy mô rộng lớn, qua thời gian địa chất rất dài.III. THUYẾT TIẾN HOÁ BẰNG CÁC ĐỘT BIẾN TRUNG TÍNHTHUYẾT TIẾN HOÁ HIỆN ĐẠIM.Kimura (1971) Sự tiến hóa diễn ra bằng sự củng cố ngẫu nhiên những đột biến trung tính không liên quan tới tác dụng của chọn lọc tự nhiênNguyên lý cơ bản của sự tiến hóa ở cấp độ phân tử Thuyết của Kimura không phủ nhận mà chỉ bổ sung thuyết tiến hóa bằng con đường chọn lọc tự nhiên, đào thải các đột biến có hạiI. QUẦN THỂ GIAO PHỐISỰ CÂN BẰNG THÀNH PHẦN KIỂU GEN TRONG QUẦN THỂ GIAO PHỐI Khái niệm quần thể giao phối (STH - Lớp 11)- Quần thể là đơn vị tổ chức cơ sở và là đơn vị sinh sản của loài trong tự nhiên. Mỗi quần thể có thành phần kiểu gen đặc trưng.II. ĐỊNH LUẬT HACĐI-VANBEC Trong những điều kiện nhất định, thì trong lòng một quần thể giao phối tần số tương đối của các alen ở mỗi gen có khuynh hướng duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác.1. Nội dung định luậtGiả sử gọi p là tần số tương đối của gen A, q là tần số tương đối của alen aTa có : p2 AA + 2pq Aa + q2 aa = 12. Ý nghĩa định luật - Phản ánh trạng thái cân bằng di truyền trong quần thể. - Từ tỷ lệ các loại kiểu hình có thể suy ra tỷ lệ các kiểu gen và tần số tương đối của các alen. Ngược lại, từ tần số tương đối của các alen đã biết có thể dự đoán tỷ lệ các loại kiểu gen và kiểu hình trong quần thể. - Định luật này chỉ đúng trong trường hợp : sức sống và giá trị thích nghi của các thể đồng hợp trội - lặn và dị hợp là ngang nhau; không có đột biến, không có hiện tượng di nhập gen vào quần thể,...SỰ CÂN BẰNG THÀNH PHẦN KIỂU GEN TRONG QUẦN THỂ GIAO PHỐIII. ĐỊNH LUẬT HACĐI-VANBECCÁC NHÂN TỐ TIẾN HÓAQuá trình đột biếnNguyên nhânTần số đột biếnHậu quảVai tròQuá trình giao phốiVai tròQuá trình chọn lọc tự nhiênVai tròCác cơ chế cách lyCách ly địa lýCách ly sinh tháiCách ly sinh sảnCách ly di truyềnBoï laù, boï queTaéc keøRau maùcXöông roàngThích nghi Kieåu hình(Thöôøng bieán)Thích nghi Kieåu genRau maùcQUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CÁC ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHII. Thích nghi kieåu hình vaø thích nghi kieåu gen:1)TN Kieåu hình2) TN Kieåu gen+ Khaùi nieäm Laø söï phaûn öùng cuûa cuøng moät kieåu gen thaønh nhöõng kieåu hình khaùc nhau tröôùc söï thay ñoåi cuûa caùc yeáu toá moâi tröôøng. Laø söï hình thaønh nhöõng kieåu gen quy ñònh nhöõng tính traïng vaø tính chaát ñaëc tröng cho töøng loaøi, töøng noøi trong loaøi.I. Thích nghi kieåu hình vaø thích nghi kieåu gen:1)TN Kieåu hình2) TN Kieåu gen+ Quaù trình hình thaønh Trong ñôøi soáng caù theå, laø thích nghi thuï ñoäng. Trong lòch söû cuûa loaøi döôùi taùc duïng cuûa choïn loïc töï nhieân, laø ñaëc ñieåm baåm sinh. I. Thích nghi kieåu hình vaø thích nghi kieåu gen:1)TN Kieåu hình2) TN Kieåu gen+ YÙ nghóa tieán hoùa+ Vai troø cuûa ñieàu kieän soáng Ít coù yù nghóa Coù yù nghóa quan troïng Trực tiếp Giaùn tiếp+ Ví duïCon boï laù coù ñoâi caùnh gioáng laù caây, boï que coù thaân vaø chi gioáng caùi que troán keû thuø Con taéc keø thay ñoåi maøu saéc theo neàn moâi tröôøng, moät soá caây ruïng laù veà muøa heø Caây naép aám coù caáu taïo laù ñaëc bieät thích öùng vôùi khaû naêng baét moài, aên thòtCon Boï Ngöïa : Maøu xanh luïc hoøa laãn maøu moâi tröôøng, ñang ôû tö theá saên moài Söï hình thaønh moãi ñaëc ñieåm thích nghi treân cô theå sinh vaät (thích nghi kieåu gen) laø keát quaû moät quaù trình lòch söû, chòu söï chi phoái cuûa 3 nhaân toá chuû yeáu : quaù trình ñoät bieán, quaù trình giao phoái, quaù trình choïn loïc töï nhieânII. Quaù trình hình thaønh ñaëc ñieåm thích nghi KG:1. Màu sắc và hình dáng tự vệ của sâu bọNền xanh lá rauChim ăn sâuBiến dịmàu sắcsâuăn rau- Xanh lục- Xanh nhạt- Xám- Nâu- TrắngBiến dị có lợiBiến dị bất lợiSống sót,sinh sảnưu thế, con cháu ngày càngđôngSinh sản kém, con cháu giảm dần và bị tiêu diệtSâu có màu xanhNguyên nhân CLTNNội dung CLTNKết quảCLTNII. Quaù trình hình thaønh ñaëc ñieåm thích nghi KG:1. Màu sắc và hình dáng tự vệ của sâu bọ2. Sự tăng cường sức đề kháng của sâu bọ và vi khuẩnIII. Söï hôïp lí töông ñoái:Ví duï:Coù theå noùi chim thích nghi hôn caù hoaëc ngöôïc laïi ñöôïc khoâng ? Vì sao ?I. Baûn chaát quaù trình hình thaønh loaøi môùiII. Caùc con ñöôøng hình thaønh loaøi môùi	1. Hình thaønh loaøi baèng con ñöôøng ñòa lí	2. Hình thaønh loaøi baèng con ñöôøng sinh thaùi	3. Hình thaønh loaøi baèng con ñöôøng lai xa vaø ña boäi hoùa.LOÀI VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI MỚILOÀIQUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI MỚICác tiêu chuẩn để phân biệt hai loài thân thuộc- Tiêu chuẩn hình thái- Tiêu chuẩn địa lý - sinh thái- Tiêu chuẩn sinh lý - hóa sinh- Tiêu chuẩn di truyền Cấu trúc của loàiQuần thể là đơn vị cơ bản trong cấu trúc của loàiQUAN ĐIỂM CỦA CH. DARWIN	Loài mới được hình thành dần dần qua nhiều dạng trung gian dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên theo con đường phân ly tính trạngQUAN ĐIỂM CỦA LAMAC	Loài mới được hình thành dần dần qua nhiều dạng trung gian tương ứng với sự thay đổi của ngoại cảnhQUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI MỚII. BẢN CHẤT QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI MỚI (theo quan niệm hiện đại) Hình thành loài mới là một quá trình lịch sử cải biến thành phần kiểu gen của quần thể ban đầu theo hướng thích nghi, tạo ra kiểu gen mới, cách ly sinh sản với quần thể gốc.1. Hình thành loài bằng con đường địa lí	- Loaøi môû roäng khu phaân boá chieám nhöõng vuøng ñòa lí môùi hoaëc khu phaân boá cuûa loaøi bò chia nhoû do caùc chöôùng ngaïi ñòa lí (soâng, nuùi, daûi ñaát lieàn) laøm cho caùc quaàn theå trong loaøi bò caùch li nhau.	- Trong nhöõng ñieàu kieän ñòa lí khaùc nhau ñoù CLTN ñaõ tích luõy caùc ñoät bieán vaø bieán dò toå hôïp theo nhöõng höôùng khaùc nhau => daàn daàn taïo thaønh noøi ñòa lí roài tôùi caùc loaøi môùi.	- Xaûy ra ôû thöïc vaät vaø ñoäng vaät.II. CAÙC CON ÑÖÔØNG HÌNH THAØNH LOAØI MÔÙIVÍ DỤ 1 - SỰ HÌNH THÀNH LOÀI BẰNG CON ĐƯỜNG ĐỊA LÝCÓ DẠNG LAICÓ DẠNG LAIKHÔNG CÓ DẠNG LAI ĐÂY LÀ DẤU HIỆU CHO BIẾT ĐÃ CÓ SỰ CHUYỂN TIẾP TỪ NÒI ĐỊA LÝ SANG LOÀI MỚI Nòi Trung QuốcNòi Châu Âu Nòi Ấn Độ Nòi Châu Âu - Ñieàu kieän ñòa lí khoâng phaûi laø nguyeân nhaân tröïc tieáp gaây ra nhöõng bieán ñoåi töông öùng treân cô theå sinh vaät maø laø nhaân toá choïn loïc nhöõng kieåu gen thích nghi. - Caùch li ñòa lí laø nhaân toá taïo ñieàu kieän cho söï phaân hoùa trong loaøiLÖU YÙ:VÍ DỤ SÔNG VÔN GACỎ BĂNG BỜ SÔNGCỎ BĂNG BÃI BỒIRa hoa kết quả sớmChờ lũ hết mới ST và ra hoa kết quả (muộn hơn)Nòi sinh thái bờ sông không giao phối được với nòi sinh thái bãi bồi2. Hình thaønh loaøi baèng con ñöôøng sinh thaùi Trong cuøng moät khu phaân boá ñòa lí caùc quaàn theå cuûa loaøi ñöôïc choïn loïc theo höôùng thích nghi vôùi nhöõng ñieàu kieän sinh thaùi khaùc nhau hình thaønh neân caùc noøi sinh thaùi roài ñeán loaøi môùi. Thöôøng gaëp ôû thöïc vaät vaø nhöõng ñoäng vaät ít di ñoäng xa. 3. Hình thaønh loaøi baèng con ñöôøng lai xa vaø ña boäi hoùaXNgöïa(2n = 64)La(Coù boä NST 2n = 63)Löøa(2n = 62) - Teá baøo cuûa cô theå lai khaùc loaøi chöùa boä NST ñôn boäi cuûa 2 loaøi boá meï. - Do 2 boä NST naøy khoâng töông ñoàng neân trong kì ñaàu cuûa giaûm phaân 1 khoâng xaûy ra söï tieáp hôïp vaø trao ñoåi cheùo giöõa caùc caëp NST laøm trôû ngaïi cho söï phaùt sinh giao töû.  Cô theå lai xa chæ coù theå sinh saûn sinh döôõng maø khoâng sinh saûn höõu tính.- - Ña boäi hoùa töø 2n => 4n thì quaù trình giaûm phaân dieãn ra bình thöôøng vaø cô theå lai xa coù khaû naêng sinh saûn höõu tính.Ví dụ sự hình thành thể song nhị bội ngoài tự nhiênCỎ CHÂU ÂU50 NSTCỎ MỸ70 NSTxP:G:F(LX):THỂ SONG NHỊ BỘI:25 NST35 NST60 NST(HỮU THỤ)(TỨ BỘI HOÁ)120 NSTCỏ Spartina của Anh(BẤT THỤ)KEÁT LUAÄN - Loaøi môùi khoâng xuaát hieän vôùi moät theå ñoät bieán maø thöôøng laø coù söï tích luõy moät toå hôïp nhieàu ñoät bieán. - Loaøi môùi khoâng xuaát hieän vôùi moät caù theå duy nhaát maø phaûi laø moät quaàn theå hay moät nhoùm quaàn theå toàn taïi phaùt trieån nhö laø moät khaâu trong heä sinh thaùi, ñöùng vöõng qua thôøi gian döôùi taùc duïng cuûa choïn loïc töï nhieân. Bằng chứng giải phẫu so sánhI. BẰNG CHỨNG VỀ NGUỒN GỐC ĐỘNG VẬT CỦA LOÀI NGƯỜISỰ PHÁT SINH LOÀI NGƯỜI- Thể thức cấu tạo bộ xương và hệ thống các cơ quan giống nhau- Người có các cơ quan thoái hoá: Ruột thừa, nếp thịt ở khoé mắtBằng chứng giải phẫu so sánh2. Bằng chứng phôi sinh học- Quá trình phát triển của phôi người đã trải qua các giai đoạn giống phôi của động vật có xương sống- Người có hiện tượng lại tổ : có đuôi, nhiều lôngCác loài vượn người ngày nayVượnĐười ươiGôrilaTinh tinh3. Sự giống và khác nhau giữa vượn người ngày nay và ngườia. Sự giống nhau giữa vượn người ngày nay và ngườiNgười Hình thái: Đi bằng 2 chân, cao 1,5 →2m, nặng 50 → 200 kg Cấu tạo giải phẫu:Có 12 → 13 đôi xương sườn, 5 → 6 đốt sống cùng, 32 răng Sinh lí:Có 4 nhóm máu, cấu tạo tinh trùng và nhau thai, thời gian mang thai giống nhau Di truyền:Bộ NST gần giống nhau, ADN giống nhau tới 92% cặp Nu b. Sự khác nhau giữa vượn người ngày nay và ngườiNgườiVượn người- Dáng đứng thẳng → cột sống hình chữ S, xương chậu rộng Chiều dài tương đối của tay ngắn hơn chân.- Ngón chân cái không úp được vào các ngón khác. Lông mao thưa và nhỏ.- Xương sọ lớn hơn xương mặt, có lồi cằm. Hộp sọ có V = 1600cm3; m = 1600g- Bộ não phát triển đầy đủ.- Có hệ thống tín hiệu thứ hai : tiếng nói và chữ viết.- Dáng đứng khom → cột sống hình chữ C, xương chậu hẹp. Chiều dài tương đối của tay dài hơn chân.- Ngón chân cái úp được vào các ngón khác.- Lông mao dày và thô.- Xương sọ nhỏ hơn xương mặt, không có lồi cằm. Hộp sọ có V = 600cm3; m = 460g- Bộ não chưa phát triển đầy đủ.- Không có hệ thống tín hiệu thứ hai Vượn người ngày nay không phải là tổ tiên của ngườiVượn người ngày nay và người là 2 nhánh phát sinh từ 1 nguồn gốc chung là vượn người hoá thạch, nhưng đã tiến hoá theo 2 hướng khác nhau.Từ những điểm giốngvà khác nhau giữangười và vượn người có thể rút ra kết luận gì? Quá trình phát sinh loài người đã trải qua các giai đoạn chính sau:	▪ Vượn người hóa thạch	▪ Người tối cổ (Người vượn)	▪ Người cổ 	▪ Người hiện đạiII. CÁC GIAI ĐOẠN CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT SINH LOÀI NGƯỜI