Qu∏ tr◊nh h◊nh thành loài

I - H˘nh thành loài khác khu vực đ˚a l˙

1. Vai trò của cách li đ˚a l˙ trong quá tr˘nh h˘nh thành loài mới

Cách li đ˚a l˙ là những trở ng◊i về mặt đ˚a l˙ nh√ sông, núi, biển,... ngăn cản các cá thể của các quần thể cùng loài gặp gỡ và giao phối với nhau. Do có các trở ng◊i về mặt đ˚a l˙, một quần thể ban đầu đ√ợc chia thành nhiều quần thể cách li với nhau. Những quần thể nhỏ sống cách biệt trong các điều kiện môi tr√ờng khác nhau dần dần đ√ợc CLTN và các nhân tố tiến hoá khác làm cho khác biệt về tần số alen và thành phần kiểu gen. Sự khác biệt về tần số alen đ√ợc t˙ch luỹ dần và đến một lúc nào đó có thể xuất hiện các trở ng◊i dẫn đến cách li sinh sản.

Hiện nay, các nhà khoa học cũng ch√a biết đ√ợc sự khác nhau về mặt di truyền lớn đến mức nào hoặc khác biệt nh√ thế nào về tần số alen sẽ dẫn đến cách li sinh sản. Sự cách li đ˚a l˙ chỉ góp phần duy tr˘ sự khác biệt về tần số alen và thành phần kiểu gen giữa các quần thể đ√ợc t◊o ra bởi các nhân tố tiến hoá.

Sự cách li đ˚a l˙ không phải là sự cách li sinh sản mặc dù do có sự cách li đ˚a l˙

nên các cá thể của các quần thể cách li ˙t có cơ hội giao phối với nhau. Khi sự cách li sinh sản giữa các quần thể xuất hiện th˘ loài mới đ√ợc h˘nh thành.

Cách li sinh sản có thể nhận biết đ√ợc khi các quần thể khác nhau sống cùng nhau nh√ng vẫn không giao phối với nhau hoặc có giao phối với nhau nh√ng không t◊o ra đời con hoặc có t◊o ra đời con nh√ng l◊i b˚ bất thụ. Sự cách li sinh sản xuất hiện giữa các quần thể hoàn toàn mang t˙nh ngẫu nhiên. V˘ thế, có thể có những quần thể sống cách li với nhau về mặt đ˚a l˙ rất lâu nh√ng vẫn không h˘nh thành nên loài mới.

Quần đảo có các điều kiện l˙ t√ởng để một loài phát sinh thành nhiều loài khác nhau (h˘nh 29). M√ời ba loài chim sẻ trên quần đảo Galapagos mà Đacuyn mô tả đ√ợc cho là đã đ√ợc tiến hoá từ một số ˙t cá thể của một loài di c√ từ đất liền ra đảo.

tGiải th˙ch quá tr˘nh h˘nh thành loài trên h˘nh 29 và cho biết t◊i sao trên các đảo đ◊i d√ơng l◊i hay tồn t◊i các loài đặc hữu (loài chỉ có ở một nơi nào đó mà không có ở nơi nào khác trên Trái Đất).

H˘nh thành loài bằng con đ√ờng cách li đ˚a l˙ hay xảy ra đối với các loài động vật có khả năng phát tán m◊nh. Ch˙nh khả năng phát tán cao đã t◊o điều kiện cho chúng dễ h˘nh thành nên các quần thể cách li nhau về mặt đ˚a l˙ dẫn đến h˘nh thành loài mới.

Quá tr˘nh h˘nh thành loài bằng con đ√ờng cách li đ˚a l˙ th√ờng xảy ra một cách chậm ch◊p qua nhiều giai đo◊n trung gian chuyển tiếp.

Quá tr˘nh h˘nh thành loài th√ờng gfln liền với quá tr˘nh h˘nh thành quần thể th˙ch nghi. V˙ dụ, khi một nhóm cá thể di c√ đến vùng khác t√ơng đối cách biệt t◊o nên quần thể mới th˘ do có sự khác biệt về điều kiện môi tr√ờng nên CLTN th√ờng dẫn đến h˘nh thành quần thể sinh vật có các đặc điểm th˙ch nghi mới.

Tuy nhiên, quá tr˘nh h˘nh thành các quần thể với các đặc điểm th˙ch nghi không nhất thiết dẫn đến h˘nh thành loài mới. V˙ dụ, các chủng tộc ng√ời hiện nay khác biệt nhau về nhiều đặc điểm h˘nh thái, k˙ch th√ớc cơ thể, màu da,... là do th˙ch nghi với các điều kiện môi tr√ờng khác nhau nh√ng sự khác biệt về các đặc điểm th˙ch nghi này ch√a đủ dẫn đến cách li sinh sản nên các chủng tộc ng√ời hiện nay vẫn thuộc cùng một loài là Homo sapiens.

2. Th˙ nghiệm chứng minh quá tr˘nh h˘nh thành loài bằng cách li đ˚a l˙

Đốtđơ (Dodd) ở Tr√ờng Đ◊i học Yale (Mĩ) đã làm th˙ nghiệm để t˘m hiểu xem các quần thể khi sống cách li trong những điều kiện sống khác nhau th˘ sự cách li sinh sản sẽ xuất hiện nh√ thế nào. Bà đã chia một quần thể ruồi giấm, Drosophila pseudo obscura, thành nhiều quần thể nhỏ và nuôi bằng các môi tr√ờng nhân t◊o khác nhau trong những lọ thuỷ tinh riêng biệt. Một số quần thể đ√ợc nuôi bằng môi tr√ờng có chứa tinh bột, một số khác đ√ợc nuôi bằng môi tr√ờng có chứa đ√ờng mantôzơ.

Sau nhiều thế hệ sống trên các môi tr√ờng khác nhau, từ một quần thể ban đầu đã t◊o nên 2 quần thể th˙ch nghi với việc tiêu hoá tinh bột và tiêu hoá đ√ờng mantôzơ. Sau đó, Đốtđơ đã cho hai lo◊i ruồi này sống chung với nhau và xem chúng có giao phối ngẫu nhiên với nhau hay không. Bà đã nhận thấy “ruồi mantôzơ” có xu h√ớng th˙ch giao phối với “ruồi mantôzơ” hơn là với “ruồi tinh bột”. Trong khi đó, “ruồi tinh bột” có xu h√ớng th˙ch giao phối với “ruồi tinh bột”

hơn là với “ruồi mantôzơ”.

Nh√ vậy, sự cách li về mặt đ˚a l˙ (sống ở trong các lọ khác nhau) và sự khác biệt về điều kiện môi tr√ờng sống (tinh bột và đ√ờng mantôzơ) đã làm xuất hiện sự cách li về tập t˙nh giao phối dẫn đến cách li sinh sản giữa 2 quần thể ruồi.

Ta giải th˙ch nh√ thế nào về hiện t√ợng này ?

H˘nh 29. H˘nh thành loài bằng cách li đ˚a l˙

Đất liền A

A B

B

B C

C D

Một giả thuyết về gen đa hiệu đ√ợc các nhà khoa học đ√a ra. Các gen giúp ruồi tiêu hoá đ√ợc tinh bột và đ√ờng mantôzơ có tác động đồng thời lên tập t˙nh giao phối của ruồi. Ruồi giấm có tập t˙nh thu hút b◊n t˘nh bằng vũ điệu đặc thù cùng với sự rung cánh phát ra những bản “t˘nh ca” nh√ng không quên gửi đi các t˙n hiệu mùi v˚ hoá học từ lớp vỏ kitin của m˘nh. Có lẽ các alen quy đ˚nh sự tiêu hoá các lo◊i đ√ờng nhất đ˚nh cũng đồng thời ảnh h√ởng đến việc quy đ˚nh thành phần hoá học của vỏ kitin và do đó quy đ˚nh tập t˙nh giao phối của chúng.

Nh√ vậy, CLTN làm phân hoá về tần số alen giữa hai quần thể làm cho chúng th˙ch nghi với việc tiêu hoá các lo◊i thức ăn khác nhau. Việc tiêu hoá thức ăn khác nhau đó l◊i dẫn đến t˙ch luỹ thành phần hoá học khác nhau trong vỏ kitin. Kết quả là thành phần hoá học khác nhau của vỏ kitin làm xuất hiện các mùi khác nhau dẫn đến sự giao phối có chọn lọc và sự cách li sinh sản đ√ợc h˘nh thành.

−Cách li đ˚a l˙ là những trở ng◊i đ˚a l˙ làm cho các cá thể của các quần thể b˚ cách li và không thể giao phối với nhau. Cách li đ˚a l˙

có vai trò duy tr˘ sự khác biệt về vốn gen giữa các quần thể do các nhân tố tiến hoá t◊o ra.

−Do các quần thể đ√ợc sống cách biệt trong những khu vực đ˚a l˙

khác nhau nên CLTN và các nhân tố tiến hoá khác có thể t◊o nên sự khác biệt về vốn gen giữa các quần thể. Khi sự khác biệt về di truyền giữa các quần thể đ√ợc t˙ch tụ dẫn đến xuất hiện sự cách li sinh sản th˘ loài mới đ√ợc h˘nh thành.

C âu hãi và bài tÀp

1. Giải th˙ch vai trò của cách li đ˚a l˙ trong quá tr˘nh h˘nh thành loài mới.

2. T◊i sao quần đảo l◊i đ√ợc xem là phòng th˙ nghiệm nghiên cứu quá tr˘nh h˘nh thành loài mới ?

3. T◊i sao cách li đ˚a l˙ l◊i là cơ chế chủ yếu dẫn đến h˘nh thành loài mới ở động vật ?

4. Câu nào d√ới đây nói về vai trò của sự cách li đ˚a l˙ trong quá tr˘nh h˘nh thành loài là đúng nhất ?

A.Không có sự cách li đ˚a l˙ th˘ không thể h˘nh thành loài mới.

B.Cách li đ˚a l˙ có thể dẫn đến h˘nh thành loài mới qua nhiều giai đo◊n trung gian chuyển tiếp.

C.Cách li đ˚a l˙ luôn luôn dẫn đến cách li sinh sản.

D.Môi tr√ờng đ˚a l˙ khác nhau là nguyên nhân ch˙nh dẫn đến phân hoá thành phần kiểu gen của các quần thể cách li.

II - H˘nh thành loài cùng khu vực đ˚a l˙

Sự cách li đ˚a l˙ là rất cần thiết cho quá tr˘nh h˘nh thành loài mới. Tuy nhiên, các loài mới cũng có thể đ√ợc h˘nh thành mà không cần có các trở ng◊i về đ˚a l˙, miễn là giữa các quần thể có các trở ng◊i dẫn đến cách li sinh sản. Có nhiều cơ chế làm cho một quần thể của một loài đ√ợc phân hoá thành nhiều quần thể phân bố liền kề nhau, thậm ch˙ trên cùng một khu vực đ˚a l˙ nh√ng l◊i cách li sinh sản với nhau. Sau đây chúng ta sẽ xem xt một số cơ chế ch˙nh.

1. H˘nh thành loài bằng cách li tập t˙nh và cách li sinh thái

a) H˘nh thành loài bằng cách li tập t˙nh

Trong một hồ ở châu Phi, ng√ời ta thấy có 2 loài cá rất giống nhau về các đặc điểm h˘nh thái và chỉ khác nhau về màu sflc, một loài màu đỏ và một loài có màu xám. Mặc dù cùng sống trong một hồ nh√ng chúng không giao phối với nhau. Tuy nhiên, khi các nhà khoa học nuôi các cá thể của 2 loài này trong một bể cá có chiếu ánh sáng đơn sflc làm chúng trông cùng màu th˘ các cá thể của 2 loài l◊i giao phối với nhau và sinh con.

Ng√ời ta cho rằng 2 loài này đ√ợc tiến hoá từ một loài ban đầu theo cách sau : tho◊t đầu, những cá thể đột biến có màu sflc khác biệt dẫn đến thay đổi về tập t˙nh giao phối, nên các cá thể có cùng màu sflc th˙ch giao phối với nhau hơn (giao phối có lựa chọn) mà ˙t giao phối với cá thể b˘nh th√ờng. Lâu dần, sự giao phối có lựa chọn này t◊o nên một quần thể cách li về tập t˙nh giao phối với quần thể gốc. Quá tr˘nh này cứ tiếp diễn và cùng với các nhân tố tiến hoá khác làm phân hoá vốn gen của quần thể, dẫn đến sự cách li sinh sản với quần thể gốc và loài mới dần đ√ợc h˘nh thành. Có thể nói, hai loài cá mô tả ở trên đang trên con đ√ờng tách biệt h⁄n nhau.

Nh√ vậy, nếu các cá thể của một quần thể do đột biến có đ√ợc kiểu gen nhất đ˚nh làm thay đổi một số đặc điểm liên quan tới tập t˙nh giao phối th˘ những cá thể đó sẽ có xu h√ớng giao phối với nhau t◊o nên quần thể cách li với quần thể gốc.

Lâu dần, sự khác biệt về vốn gen do giao phối không ngẫu nhiên cũng nh√ các nhân tố tiến hoá khác cùng phối hợp tác động có thể sẽ dẫn đến sự cách li sinh sản và h˘nh thành nên loài mới.