Sinh học 12 Bài 27: Quá trình hình thành quần thể thích nghi

a. Khái niệm

• Sự thay đổi hình thái, kích thước, sinh lí của sinh vật để phù hợp với các điều kiện của môi trường để giúp chúng sống sót tốt hơn. Những biến đổi đó được gọi là đặc điểm thích nghi
• Ví dụ: bọ, nhện và bướm biến đổi hình thái cơ thể theo môi trường sống

b. Đặc điểm

• Hoàn thiện khả năng thích nghi của các sinh vật trong quần thể từ thế hệ này sang thế hệ khác
• Làm tăng số lượng cá thể có kiểu gen quy định kiểu hình thích nghi trong quần thể từ thế hệ này sang thế hệ khác

a. Cơ sở di truyền của quá trình hình thành quần thể thích nghi

• 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.
• Quá trình hình thành quần thể thích nghi là quá trình tích lũy các alen qui định kiểu hình thích nghi. Môi trường chỉ đóng vai trò sàng lọc chứ không tạo ra các đặc điểm thích nghi.
• Ví dụ: khả năng kháng thuốc penixilin của vi khuẩn tụ cầu vàng Staphylococcus aureus. Năm 1941 à chưa xuất hiện chủng kháng thuốc, 1944 xuất hiện một vài chủng có khả năng kháng thuốc, đến 1992 có 95% chủng vi khuẩn tụ cầu vàng có khả năng kháng penixilin 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 hế hệ này sang thế hệ khác hoặc từ tế bào này sang tế bào khác

• 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

b. Thí nghiệm chứng minh vai trò của CLTN trong quá trình hình thành quần thể thích nghi

- Giải thích cơ chế hóa đen của bướm bạch dương

+ Quần thể ban đầu xuất hiện các đột biến bướm trắng và bướm đen

• Khi môi trường chưa ô nhiễm: Thân cây bạch dương màu trắng, bướm trắng đầu trên thân câu bạch dương ⇒ không bị chim sâu phát hiện, bướm đen đậu trên thân cây thì dễ bị phát hiện ⇒ Số lượng bướm đen trong quần thể giảm, bướm trắng chiếm ưu thế
• Khi môi trường bị ô nhiễm: Thân cây bạch dương bị khói bụi bám nên hóa đen, bướm trắng đầu trên thân câu bạch dương ⇒ dễ bị chim sâu phát hiện, bướm đen đậu trên thân cây thì khó bị phát hiện ⇒ Số lượng bướm trắng  trong quần thể giảm, bướm đen chiếm ưu thế.

- Giải thích cơ chế kháng thuốc DDT ở vi khuẩn

+ Khả năng kháng thuốc do 4 cặp gen phân li đọc lập với nhau quy định

• Các alen A, B, C, D không có khả năng kháng thuốc, sinh trưởng nhanh
• Các alen a, b, c, d có khả năng kháng thuốc, sinh trưởng chậm

+ Trong môi trường chưa có DDT: Trong quần thể ban đầu, vi khuẩn xuất hiện nhiều loại biến dị AABBCCDD, aabbccdd, Aabbccdd… trong đó các cá thể có kiểu hình trội AABBCCDD chiếm ưu thế, các cá thể có kiểu hình lặn sinh trưởng phát triển chậm không chiếm ưu thế

+ Trong môi trường có DDT:

• Khi phun thuốc trừ sâu hay uống thuốc kháng sinh thì dạng bình thường AABBCCDD bị đào thải nhanh, nhưng các thể đột biến nói trên tỏ ra có ưu thế hơn, do đó dần dần chiếm tỷ lệ ngày càng cao. 
• Liều lượng thuốc càng tăng nhanh thì áp lực chọn lọc càng mạnh, các thể đột biến có sức đề kháng cao hơn càng nhanh chóng thay thế các thể đột biến có sức đề kháng kém thua, làm cho các alen trội A,B,D,C ngày càng giảm và các alen lăn a, b, d, c ngày càng tăng.

⇒ Như vậy, khả năng đề kháng liên quan với những đột biến hoặc những tổ hợp đột biến đã phát sinh từ trước.

- Mỗi đặc điểm thích nghi là sản phẩm của chọn lọc tự nhiên trong hoàn cảnh nhất định nên chỉ có ý nghĩa trong hoàn cảnh phù hợp. Khi hoàn cảnh thay đổi, một đặc điểm vốn có lợi có thể trở thành bất lợi và bị thay thế bởi đặc điểm thích nghi hơn.

• Ví dụ: Cá đã thích nghi trong môi trường nước nếu đưa ra khỏi nước thì chết.

- Ngay trong hoàn cảnh sống ổn định thì các đột biến và biến dị tổ hợp không ngừng phát sinh, CLTN vẫn không ngừng tác động. Vì vậy trong lịch sử tiến hóa, những sinh vật xuất hiện sau mang nhiều đặc điểm hợp lý hơn những sinh vật xuất hiện trước.

• Ví dụ: Cây hạt kín hoàn thiện hơn cây hạt trần, cá xương hoàn thiện hơn cá sụn...

Giải thích sự hình thành đặc điểm thích nghi của sâu sồi?

Hướng dẫn giải

• Sâu sồi mùa xuân có hình dạng giống chùm hoa còn về mùa hè lại có hình dạng cành cây. Các hình dạng này là hình dáng thích nghi kiểu ngụy trang để trốn tránh kẻ thù. Việc thay đổi hình dạng theo mùa là do khi sâu nở vào mùa xuân chúng ăn hoa sồi nên sâu có hình dạng chùm hoa còn sâu mùa hè ăn lá sồi nên có hình dạng cành cây.
• Người ta đã thí nghiệm cho sâu mùa xuân ăn lá sồi ngay từ khi chúng mới nở, kết quả là chúng có hình dạng cành cây. Như vậy, thành phần thức ăn đã góp phần mở các nhóm gen tương ứng qui định các đặc điểm thích nghi này.

Câu 1: Hãy cho biết đặc điểm nào là đặc điểm thích nghi của con sâu trên cây sồi? Giải thích?

Câu 2: Phân tích mối quan hệ giữa quá trình hình thành đặc điểm thích nghi của cá thể và quá trình hình thành quần thể thích nghi?

Câu 3: Tại sao lúc đầu ta dùng một loại hoá chất thì diệt được tới trên 90% sâu tơ hại bắp cải nhưng sau nhiều lần phun thuốc thì hiệu quả diệt sâu của thuổc diệt lại giảm dần?

Câu 1: Quá trình hình thành quần thể thích nghi diễn ra nhanh đối với những loài nào?

A. Những loài có khả năng sinh sản thấp, thời gian thế hệ dài

B. Những loài có khả năng sinh sản thấp, thời gian thế hệ ngắn

C. Những loài có khả năng sinh sản cao, thời gian thế hệ ngắn

D. Những loài có khả năng sinh sản cao, thời gian thế hệ dài

Câu 2: Các nhân tố chủ yếu chi phối sự hình thành đặc điểm thích nghi ở cơ thể sinh vậttrong tiến hoá nhỏ là

A. đột biến, giao phối và chọn lọc tự nhiên

B. đột biến, di nhập gen và chọn lọc tự nhiên

C. đột biến, giao phối và di nhập gen

D. đột biến, giao phối và các nhân tố ngẫu nhiên

Câu 3: Sự hình thành một đặc điểm thích nghi ở sinh vật liên quan với gen như thế nào?

A. Không chỉ liên quan đến một alen nào đó mà còn là kết quả của sự kiên định một tổ hợp gen thích nghi

B. Chỉ liên quan với một alen lặn

C. Chỉ liên quan với sự kiên định một tổ hợp gen thích nghi

D. Chỉ liên quan với một alen trội

Câu 4: Vì sao có hiện tượng nhiều loại vi khuẩn tỏ ra “quen thuốc” kháng sinh?

A. Vì vi khuẩn có khả năng thích ứng trực tiếp bằng các biến đỏi sinh hoá

B. Vì đột biến kháng thuốc có trong vốn gen của quần thể

C. Vì vi khuẩn có khả năng thích ứng trực tiếp bằng các đột biến mới xuất hiện

D. Vì vi khuẩn vốn có khả năng thích ứng trước sự thay đổi của điều kiện môi trường

Câu 5: Sau 20 thế hệ chịu tác động của thuốc trừ sâu, tỉ lệ cá thể mang gen kháng thuốc trong quần thể sau có thể tăng lên gấp 500 lần, do đó để hạn chế tác hại cho môi trường, người ta càn nghiên cứu theo hướng

A. chuyển gen gây bệnh cho sâu

B. chuyển gen kháng sâu bệnh cho cây trồng

C. hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu sinh học

D. nuôi nhiều chim ăn sâu

Sau khi học xong bài này các em cần:

• Nêu được khái niệm đặc điểm thích nghi, cơ sở di truyền của quá trình hình thành quần thể thích nghi
• Trình bày được thí nghiệm chứng minh vai trò của CLTN trong quá trình hình thành quần thể thích nghi
• Giải thích được sự hợp li tương đối của các đặc điểm thích nghi trong tự nhiên