Quá trình hình thành quần thể thích nghi

I. Khái niệm đặc điểm thích nghi

- Là những đặc điểm trên cơ thể sinh vật giúp chúng có khả năng sống sót tốt hơn.

• Ví dụ: sâu ăn lá cây thường có màu xanh

II. Quá trình hình thành quần thể thích nghi

1. 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 qui 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 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 thế 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

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

a. 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.
• Trong môi trường có bụi than, thể đột biến màu đen trở thành có lợi cho bướm vì chim ăn sâu khó phát hiện, vì vậy được CLTN giữ lại. Số cá thể màu đen được sống sót nhiều hơn, qua giao phối và sinh sản con cháu của chúng ngày càng đông và thay thế dần dạng trắng.

b. Giải thích quá trình hình thành đặc điểm thích nghi của sâu sồi

• 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.

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

• Khả năng kháng thuốc do nhiều gen qui định. Dưới tác động của CLTN, các cá thể có kiểu gen kháng thuốc có sức sống cao hơn và ngày càng gia tăng về số lượng, có nghĩa là các gen kháng thuốc được tích luỹ ngày càng nhiều trong quần thể làm cho khả năng kháng thuốc ngày càng hoàn thiện.

3. Hãy đưa ra một giả thuyết giải thích quá trình hình thành một quần thể cây có khả năng kháng lại một loài côn trùng từ một quần thể ban đầu bị sâu phá hoại.

• Quá trình này có thể xảy ra như sau: Do đột biến gen hoặc biến dị tổ hợp, một số cây trồng tình cờ sản sinh ra một số chất độc (sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất). Chất này được tích lại trong không bào. Trong điều kiện bình thường, không có sâu hại, những cây có chứa các chất độc này phát triển chậm hoặc yếu hơn do phải tiêu tốn năng lượng để ngăn chặn chất độc đối với chính mình hoặc bài tiết chất độc ra ngoài nên số lượng cây này rất ít. Tuy nhiên, khi có sâu hại xuất hiện thì hầu hết các cây khác bị sâu tiêu diệt chỉ còn lại một số cây có chất độc trong lá hoặc thân có thể tồn tại và phát triển được. Số cây này nhanh chóng phát triển thành quần thể cây trồng kháng sâu nếu áp lực chọn lọc ngày càng tăng.

⇒ CLTN chỉ đóng vai trò sàng lọc và giữ lại những cá thể có kiểu gen qui định kiểu hình thích nghi mà không tạo ra các kiểu gen thích nghi.

III. Sự hợp lý tương đối của các đặc điểm thích nghi

- Không thể có một sinh vật nào có nhiều đặc điểm thích nghi với nhiều môi trường khác nhau. Đặc điểm thích nghi đó là có lợi trong môi trường (hoàn cảnh) này nhưng lại có thể trở nên bất lợi trong môi trường (hoàn cảnh) khác.

• Ví dụ: cá có mang thích nghi với môi trường nước nhưng khi lên cạn thì không thể sống được. Bướm trắng có màu trắng thích nghi với rừng bạch dương, nhưng khi môi trường thay đổi, thân bạch dương bị ô nhiễm chuyển sang màu đen thì màu trắng lại trở nên kém thích nghi.