I – các đặc tr√ng di truyền của quần thể
t Quần thể là g˘ ?
Mỗi quần thể có một vốn gen đặc tr√ng. Vốn gen là tập hợp tất cả các alen có trong quần thể ở một thời điểm xác đ˚nh. Các đặc điểm của vốn gen thể hiện qua tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể. Những đặc điểm về tần số kiểu gen của quần thể còn đ√ợc gọi là cấu trúc di truyền hay thành phần kiểu gen của quần thể. Tần số alen và tần số kiểu gen có thể đ√ợc t˙nh nh√ sau :
−Tần số alen của một gen nào đó đ√ợc t˙nh bằng tỉ lệ giữa số l√ợng alen đó trên tổng số alen của các lo◊i alen khác nhau của gen đó trong quần thể t◊i một thời điểm xác đ˚nh. V˙ dụ, trong một quần thể cây đậu Hà Lan, gen quy đ˚nh màu hoa chỉ có 2 lo◊i alen : alen A quy đ˚nh màu hoa đỏ và alen a quy đ˚nh màu hoa trflng.
Cây hoa đỏ có kiểu gen AA chứa 2 alen A, cây hoa đỏ có kiểu gen Aa chứa 1 alen A và 1 alen a, cây hoa trflng có kiểu gen aa chứa 2 alen a. Giả sử quần thể đậu có 1000 cây với 500 cây có kiểu gen AA, 200 cây có kiểu gen Aa và 300 cây có kiểu gen aa. Vậy, tổng số alen A trong quần thể cây này sẽ là : (500 x2) + 200 = 1200.
Toàn bộ quần thể có 1000 cây sẽ chứa 1000 x2 = 2000 alen khác nhau (A + a) của gen quy đ˚nh màu hoa. Do vậy tần số alen A trong quần thể cây này sẽ bằng 1200/2000 = 0,6.
−Tần số của một lo◊i kiểu gen nào đó trong quần thể đ√ợc t˙nh bằng tỉ lệ giữa số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể có trong quần thể. Cũng với v˙ dụ về cây đậu Hà Lan nói trên ta có thể t˙nh đ√ợc tần số kiểu gen AA trong quần thể bằng 500/1000 = 0,5. Tần số kiểu gen Aa = 200/1000 = 0,2 và tần số kiểu gen aa = 300/1000 = 0,3.
Tuỳ theo h˘nh thức sinh sản của từng loài mà các đặc tr√ng về vốn gen cũng nh√
các yếu tố làm biến đổi vốn gen của quần thể ở mỗi loài có khác nhau. Sau đây, chúng ta sẽ xem xt cấu trúc di truyền của quần thể ở các loài sinh sản hữu t˙nh.
II – Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần
1. Quần thể tự thụ phấn
tGiả sử ta có một quần thể cây đậu Hà Lan gồm toàn cây d˚ hợp tử A a. X ác đ˚nh thành phần kiểu gen (tỉ lệ các kiểu gen A A : A a : aa) của quần thể qua các thế hệ tự thụ phấn bằng cách điền tiếp các số liệu vào bảng 16 d√ới đây :
Bảng 16. Sự biến đổi về thành phần kiểu gen của quần thể tự thụ phấn qua các thế hệ
Từ v˙ dụ trên ta thấy thành phần kiểu gen của quần thể cây tự thụ phấn qua các thế hệ sẽ thay đổi theo h√ớng tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp tử và giảm dần tần số kiểu gen d˚ hợp tử. Trên thực tế, quần thể tự thụ phấn th√ờng bao gồm các dòng thuần chủng về các kiểu gen khác nhau.
Thế hệ Kiểu gen
đồng hợp tử trội
Kiểu gen d˚ hợp tử
Kiểu gen đồng hợp tử lặn
0 Aa
1 1 AA 2 Aa 1 aa
2 4 AA 2 AA 4 Aa 2 aa 4 aa
3 24 AA 4 AA 8 Aa 4 aa 24 aa
... ... ... ... ... ...
n ?AA ?Aa ?aa
2. Quần thể giao phối gần
Đối với các loài động vật, hiện t√ợng các cá thể có cùng quan hệ huyết thống giao phối với nhau th˘ gọi là giao phối gần (cận huyết). V˙ dụ, các cá thể có chung bố mẹ giao phối với nhau hoặc bố, mẹ giao phối với con cái. Hiện t√ợng giao phối gần nh√ vậy sẽ dẫn đến làm biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể theo h√ớng tăng tần số kiểu gen đồng hợp tử và giảm tần số kiểu gen d˚ hợp tử.
tT◊i sao Luật Hôn nhân và gia đ˘nh l◊i cấm không cho ng√ời có họ hàng gần (trong vòng 3 đời) kết hôn với nhau ?
−Mỗi một quần thể sinh vật th√ờng có một vốn gen đặc tr√ng.
−Quần thể sinh sản bằng cách tự thụ phấn hoặc giao phối gần sẽ có cấu trúc di truyền với tỉ lệ các kiểu gen đồng hợp tử ngày một tăng và tỉ lệ kiểu gen d˚ hợp tử ngày một giảm.
C âu hãi và bài tÀp
1. Các quần thể cùng loài th√ờng khác biệt nhau về những đặc điểm di truyền nào ?
2. Tần số alen và tần số các kiểu gen của quần thể cây tự thụ phấn và quần thể động vật giao phối gần sẽ thay đổi nh√ thế nào qua các thế hệ ?
3. T◊i sao các nhà chọn giống th√ờng gặp rất nhiều trở ng◊i trong việc duy tr˘ các dòng thuần chủng ?
4. Hãy chọn ph√ơng án trả lời đúng.
Một quần thể khởi đầu có tần số kiểu gen d˚ hợp tử Aa là 0,40. Sau 2 thế hệ tự thụ phấn th˘ tần số kiểu gen d˚ hợp tử trong quần thể sẽ là bao nhiêu ?
A. 0,10 B. 0,20 C. 0,30 D. 0,40
III – Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối
1. Quần thể ngẫu phối
Quần thể sinh vật đ√ợc gọi là ngẫu phối khi các cá thể trong quần thể lựa chọn b◊n t˘nh để giao phối một cách hoàn toàn ngẫu nhiên. Tuy nhiên, một quần thể nào đó đ√ợc coi là ngẫu phối hay không còn tuỳ thuộc vào t˙nh tr◊ng mà ta xem xt.
V˙ dụ, quần thể ng√ời cũng có thể đ√ợc xem là quần thể ngẫu phối khi chúng ta lựa chọn b◊n đời không phụ thuộc vào ng√ời đó có nhóm máu g˘ hoặc ng√ời đó có các chỉ tiêu sinh hoá bên trong cơ thể nh√ thế nào. L˙ do cũng rất đơn giản, một là v˘ chúng ta không thấy các chỉ tiêu này có ảnh h√ởng g˘ đến cuộc sống vợ chồng và con cái sau này, hai là chúng ta không biết g˘ về các thông số này ở đối t√ợng mà m˘nh t˘m hiểu. Cũng quần thể ng√ời đó l◊i có thể đ√ợc coi là quần thể giao phối không ngẫu nhiên hay giao phối có lựa chọn v˘ khi kết hôn, ng√ời ta th√ờng dựa vào một số đặc điểm h˘nh thái của cơ thể hoặc t˙nh t˘nh, tôn giáo, tr˘nh độ học vấn,...
Quần thể ngẫu phối có đặc điểm di truyền g˘ nổi bật ? Trong quần thể ngẫu phối, các cá thể có kiểu gen khác nhau kết đôi với nhau một cách ngẫu nhiên sẽ t◊o nên một l√ợng biến d˚ di truyền rất lớn trong quần thể làm nguồn nguyên liệu cho quá tr˘nh tiến hoá và chọn giống.
Quần thể ngẫu phối có thể duy tr˘ tần số các kiểu gen khác nhau trong quần thể một cách không đổi trong những điều kiện nhất đ˚nh. Nh√ vậy, một đặc điểm quan trọng của quần thể ngẫu phối là duy tr˘ đ√ợc sự đa d◊ng di truyền của quần thể. Để thấy đ√ợc mức độ đa d◊ng di truyền nh√ thế nào trong quần thể ngẫu phối, chúng ta có thể xem xt về tần số của các kiểu gen quy đ˚nh nhóm máu A, B, AB, và O của ng√ời.
Trong quần thể ng√ời, gen quy đ˚nh nhóm máu A, B, AB và O có 3 alen khác nhau : IA, IBvà IO. Tuy nhiên, mỗi tế bào của cơ thể ng√ời l◊i chỉ chứa hai trong ba alen nói trên. Tổ hợp của các alen trong quá tr˘nh sinh sản đã t◊o ra các lo◊i kiểu gen sau đây trong quần thể : IAIA, IAIO, IAIB, IBIB, IBIO, IOIO. Chỉ với 3 lo◊i alen