Sự hình thành các đặc điểm thích nghi của sinh vật

I. Khái niệm , phân loại và các nhân tố chi phối 

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.

Phân biệt thích nghi kiểu hình và thích nghi kiểu gen

Thích nghi bằng sự biến đổi về kiểu gen hay thích nghi bằng sự biến đổi linh hoạt về kiểu hình đều có ý nghĩa đối với sự tồn tại, phát triển của sinh vật, nhưng thích nghi kiểu gen quan trọng hơn vì chính nó quy định khả năng thích nghi kiểu hình.

Vai trò của các nhân tố hình thành các đặc điểm  thích nghi

       Theo quan niệm hiện đại, sự hình thành mỗi đặc điểm thích nghi (thích nghi kiểu gen) trên cơ thể sinh vật là kết quả của một quá trình lịch sử chịu sự chi phối của 3 nhân tố chủ yếu: quá trình đột biến, quá trình giao phối và quá trình chọn lọc tự nhiên.

      - Quá trình đột biến : tạo ra alen  mới, tạo ra các kiểu hình mới cung cấp nguyên liệu ban đầu cho chọn lọc.

      - Quá trình giao phối phát tán đột biến có lợi, tạo các tổ hợp gen thích nghi.

      - Quá trình chọn lọc tự nhiên sàng lọc các kiểu hình , loại bỏ các kiểu hình bất lợi và củng cố các kiểu hình có lợi => làm tăng tần số tương đối của đột biến có lợi hay tổ hợp gen thích nghi.

II. Cơ chế di truyền của quá trình hình thành các đặc điểm thích nghi .

Các ví dụ hình thành đặc điếm thích nghi ở sinh vật

Ví dụ 1 : Sự hóa đen của bướm bạch dương

Ví dụ 2 : Sự thay đổi kích thước , màu sắc của côn trùng theo màu của môi trường

Ví dụ 3 : Sâu rau có màu xanh

Ví dụ 4 : Sự tăng cường kháng thuốc trù sâu DDT ở ruồi giấm

Cơ  chế chung hình thành các đặc điểm thích nghi của loài theo thuyết tiến hóa hiện đại

Trong quần thể ban đầu : Xuất hiện các đột biến nên tạo ra nhiều loại biến dị tổ hợp trong quần thể => xuất hiện nhiều loại kiểu hình ( có những kiểu hình chiếm ưu thế , và những kiểu hình kém ưu thế hơn ) => Phân hóa kiểu hình => Chọn lọc tự nhiên tác động củng cố và giữ lại các kiểu hình ưu thế và loại thải các kiểu hình kém ưu thế

Quá trình giao phối ngẫu nhiên làm gia tăng tỉ lệ các cá thể có kiểu hình ưu thế trong quần thể => xuất hiện kiếu hình 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.

III.  Các đặc điểm thích nghi chỉ hợp lí tương đối

       - 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...

IV. HIện tượng đa hình cân bằng .

 Có trường hợp trong quần thể song song tồn tại một số loại kiểu hình ở trạng thái cân bằng ổn định, không một dạng nào có ưu thế trội hơn hẳn để có thể hoàn toàn thay thế các dạng khác, gọi đó là hiện tượng đa hình cân bằng.

Ví dụ, ở người, tỉ lệ các nhóm máu A, B, AB, O là đặc trưng và ổn định cho từng quần thể.

     - Trong sự đa hình cân bằng, không có sự thay thế hoàn toàn một alen này bằng một alen khác mà là sự ưu tiên duy trì các thể dị hợp về một gen hoặc một nhóm gen. Các thể dị hợp thường tỏ ra có ưu thế so với thể đồng hợp tương ứng về sức sống, khả năng sinh sản, khả năng phản ứng thích nghi trước ngoại cảnh.

     - Theo quan niệm hiện đại, quần thể giao phối là đa hình về kiểu gen và kiểu hình. Quá trình đột biến và quá trình giao phối làm cho các cá thể trong quần thể không đồng nhất về kiểu gen và kiểu hình tạo ra một tiềm năng thích nghi to lớn của mỗi loài, đồng thời hình thành một nguồn nguyên liệu phong phú cho quá trình chọn lọc tự nhiên.

     - Nếu quần thể không có vốn gen đa hình thì khi hoàn cảnh sống thay đổi, sinh vật không có tiềm năng thích ứng sẽ dễ dàng bị tiêu diệt hàng loạt. Quan niệm về tính đa hình của quần thể giao phối cho thấy CLTN có một nguồn nguyên liệu phong phú đã bác bỏ quan niệm thích nghi trực tiếp với sự thay đổi ngoại cảnh của Lamác và củng cố, phát triển về vai trò của chọn lọc tự nhiên theo quan niệm Đacuyn.