BÀI 27: QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH QUẦN THỂ THÍCH NGHI I. KHÁI NIỆM ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI
- Đặc điểm thích nghi là những đặc điểm hình thái, tập tính hoạt động của cơ thể sinh vật phù hợp với điều kiện sống nhất định giúp chúng có khả năng sống sót và sinh sản tốt hơn.
- Ví dụ:
+ Con bọ lá có màu sắc và hình dạng giống chiếc lá.
+ Bọ, nhện và bướm biến đổi hình thái phù hợp với môi trường sống.
II. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH QUẦN THỂ THÍCH NGHI 1. Cơ sở di truyền của quá trình hình thành quần thể thích nghi
- Về bản chất, quá trình hình thành quần thể thích nghi là quá trình làm tăng tần số alen đột biến mới xuất hiện quy định một đặc điểm thích nghi nào đó.
- Sự hình thành quần thể thích nghi là kết quả của quá trình lịch sử lâu dài, chịu sự chi phối của 3 nhân tố chính: quá trình đột biến, quá trình giao phối và quá trình chọn lọc tự nhiên.
+ Quá trình đột biến: Cung cấp nguyên liệu ban đầu cho chọn lọc.
+ Quá trình giao phối: Phát tán các đột biến, tạo tổ hợp gen thích nghi.
+ Quá trình chọn lọc tự nhiên: Chọn lọc tự nhiên luôn đào thải những cá thể có kiểu hình kém thích nghi, chỉ giữ lại những cá thể có kiểu hình thích nghi.
Do đó, các alen quy định các kiểu hình thích nghi sẽ ngày càng gia tăng trong quần thể qua nhiều thế hệ. Chọn lọc tự nhiên chỉ đóng vai trò sàng lọc chứ không tạo ra các đặc điểm thích nghi.
- Quá trình hình thành quần thể thích nghi xảy ra nhanh hay chậm tùy thuộc vào: (1) quá trình phát sinh và tích lũy các gen đột biến ở mỗi loài, (2) tốc độ sinh sản của loài, (3) áp lực CLTN.
- Ví dụ: Khả năng kháng thuốc penixilin của vi khuẩn tụ cầu vàng Staphylococcus aureus.
+ Năm 1941, chưa xuất hiện chủng kháng thuốc, người ta đã sử dụng pênixilin để tiêu diệt một cách rất hiệu quả loài vi khuẩn này.
+ Năm 1944, xuất hiện một vài chủng có khả năng kháng thuốc.
+ Đến năm 1992, có 95% chủng vi khuẩn tụ cầu vàng có khả năng kháng pênixilin và các thuốc khác tương tự.
→ Nguyên nhân là do một số chủng vi khuẩn tụ cầu vàng có gen đột biến làm thay đổi cấu trúc thành tế bào làm cho thuốc không thể bám vào thành tế
bào được. Gen đột biến này nhanh chóng lan rộng trong quần thể bằng cách truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác (truyền dọc) hoặc từ tế bào này sang tế bào khác (truyền ngang). Việc gia tăng áp lực chọn lọc, cụ thể ở đây là gia tăng liều lượng thuốc, sử dụng nhiều loại thuốc khác nhau đã nhanh chóng làm cho loài Staphylococcus aureus nói riêng và các loài vi khuẩn gây bệnh nói chung ngày càng có khả năng kháng lại nhiều loại thuốc kháng sinh khác nhau.
2. Thí nghiệm chứng minh vai trò của CLTN trong quá trình hình thành quần thể thích nghi
Giải thích sự hoá đen của loài bướm Biston betularia ở vùng công nghiệp:
- Trong quần thể bướm trắng ban đầu đã có các đột biến ngẫu nhiên xuất hiện, trong đó có đột biến làm xuất hiện kiểu hình bướm đen.
- Khi môi trường chưa bị ô nhiễm: Thân cây bạch dương có màu trắng, các cá thể bướm trắng trên thân cây sẽ không bị chim sâu phát hiện, còn các cá thể bướm đen dễ bị chim phát hiện. Do đó số lượng bướm đen trong quần thể giảm, bướm trắng chiếm ưu thế.
- Khi môi trường bị ô nhiễm: Thân cây bạch dương bị chuyển sang màu đen, khi đó bướm đen trên thân cây khó bị chim phát hiện, còn các cá thể bướm trắng dễ bị chim phát hiện. Do đó số lượng bướm trắng trong quần thể giảm, bướm đen chiếm ưu thế.
III. SỰ HỢP LÍ TƯƠNG ĐỐI CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI - Các đặc điểm thích nghi chỉ mang tính tương đối vì mỗi đặc điểm thích nghi trên cơ thể sinh vật là sản phẩm của chọn lọc tự nhiên trong một hoàn cảnh nhất định nên chỉ có ý nghĩa trong hoàn cảnh phù hợp. Khi điều kiện sống thay đổi, một đặc điểm vốn có lợi trở thành bất lợi và bị thay thế bởi đặc điểm thích nghi hơn. Không thể có một sinh vật nào có nhiều đặc điểm thích nghi với nhiều môi trường khác nhau.
- Ngay cả khi môi trường sống ổn định thì đột biến và biến dị tổ hợp vẫn không ngừng phát sinh, chọn lọc tự nhiên vẫn không ngừng tác động. Vì vậy, trong lịch sử tiến hóa, những sinh vật sau mang nhiều đặc điểm thích nghi hợp lý hơn những sinh vật xuất hiện trước.
