Bài tập Sinh 12 Bài 21: Học thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại (27 bài tập)

Lớp 12 · Sinh Học Bài 21

Học thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại

Tiến hóa nhỏ, các nhân tố tiến hóa, hình thành đặc điểm thích nghi, loài sinh học, cách li sinh sản và các cơ chế hình thành loài mới

1
Tiến hóa nhỏ & đơn vị tiến hóa

Học thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại ra đời những năm 1930, kết nối học thuyết chọn lọc tự nhiên của Darwin với di truyền học. Theo đó, toàn bộ sinh giới đều tiến hóa từ tổ tiên chung (thống nhất trong đa dạng).

TIẾN HÓA NHỎ
Là quá trình thay đổi tần số allele và tần số kiểu gene của quần thể từ thế hệ này sang thế hệ khác, đến một lúc nào đó dẫn đến hình thành loài mới

▸ Đặc điểm của tiến hóa nhỏ

Diễn ra trong phạm vi hẹp (một quần thể hoặc nhóm quần thể), thời gian tương đối ngắn, có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm; kết quả là biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể, hình thành loài mới.

▸ Quần thể là đơn vị tiến hóa nhỏ

Cá thể KHÔNG là đơn vị tiến hóa vìQuần thể LÀ đơn vị tiến hóa vì
Có đời sống hữu hạn, kiểu gene không đổi suốt đời, không tự tạo biến đổi di truyền qua các thế hệLà đơn vị tồn tại, sinh sản của loài; có vốn gene đặc trưng và biến đổi được qua các thế hệ; cách li sinh sản ở mức độ nhất định với quần thể khác
💡
Phân biệt: tiến hóa nhỏ (thay đổi tần số allele/kiểu gene của quần thể, hình thành loài mới) khác với tiến hóa lớn (hình thành các đơn vị phân loại trên loài, quy mô rộng, thời gian hàng triệu năm).
2
Nhân tố tiến hóa: Đột biến & Phiêu bạt di truyền

Nhân tố tiến hóa là nhân tố làm thay đổi tần số allele hoặc tần số kiểu gene của quần thể. Có 5 nhân tố: đột biến, phiêu bạt di truyền, dòng gene, chọn lọc tự nhiên, giao phối không ngẫu nhiên.

▸ Đột biến

Đột biến gene làm xuất hiện allele mới hoặc biến allele này thành allele khác → thay đổi tần số allele. Đặc điểm: phát sinh ngẫu nhiên, vô hướng, tần số tự phát rất thấp ($10^{-6}$ đến $10^{-4}$), thay đổi tần số allele chậm.

🔑
Đột biến là nguồn nguyên liệu sơ cấp cho tiến hóa, làm phong phú vốn gene của quần thể, tạo nguyên liệu cho các nhân tố khác (đặc biệt là chọn lọc tự nhiên) tác động. Đây là nhân tố duy nhất tạo ra allele mới.

▸ Phiêu bạt di truyền (biến động di truyền)

Là quá trình thay đổi tần số allele của quần thể gây nên bởi các yếu tố ngẫu nhiên (bão tố, lũ lụt, hỏa hoạn…) làm chết các cá thể bất kể mang gene có lợi hay có hại. Tính chất vô hướng, làm thay đổi đột ngột tần số allele; quần thể càng nhỏ thì tác động càng mạnh.

Hậu quả: có thể đào thải hoàn toàn một allele (kể cả có lợi), làm nghèo vốn gene, giảm đa dạng di truyền. Hai dạng:

DạngĐặc điểm
Hiệu ứng sáng lậpMột nhóm nhỏ cá thể tách khỏi quần thể gốc, di cư đến nơi mới, lập quần thể mới với vốn gene khác biệt
Hiệu ứng thắt cổ chaiThiên tai, dịch bệnh làm quần thể giảm kích thước nghiêm trọng, chỉ còn ít cá thể sống sót → quần thể mới có cấu trúc di truyền khác hẳn
3
Nhân tố tiến hóa: Dòng gene & Chọn lọc tự nhiên

▸ Dòng gene (di – nhập gene)

Là sự di chuyển các allele vào hoặc ra khỏi quần thể thông qua sự di cư của cá thể hữu thụ hoặc giao tử. Tính chất vô hướng. Vai trò: có thể mang allele mới đến quần thể nhận, làm tăng/giảm tần số allele, làm giảm sự khác biệt vốn gene giữa các quần thể, có thể tăng đa dạng di truyền.

📐
Hệ số nhập cư (m) = tỉ số giữa số cá thể nhập vào trên tổng số cá thể của quần thể nhận sau khi nhập cư. Hệ số nhập cư càng lớn và chênh lệch tần số allele giữa quần thể cho – nhận càng lớn thì tần số allele thay đổi càng mạnh.

▸ Chọn lọc tự nhiên (CLTN)

Là quá trình làm tăng dần tần số allele và kiểu gene quy định đặc điểm thích nghi, đồng thời giảm dần tần số allele/kiểu gene quy định đặc điểm không thích nghi.

ĐẶC ĐIỂM QUAN TRỌNG NHẤT
CLTN là nhân tố tiến hóa DUY NHẤT có HƯỚNG, quy định chiều hướng tiến hóa (hướng thích nghi)

CLTN tác động trực tiếp lên kiểu hình, qua đó gián tiếp làm thay đổi tần số kiểu gene và allele. Tốc độ thay đổi phụ thuộc loại allele (tác động lên kiểu hình trội làm đổi tần số nhanh hơn lặn) và áp lực chọn lọc. Thường làm giảm đa dạng di truyền, nhưng một số trường hợp vẫn duy trì (khi kiểu hình thích nghi là dị hợp).

4
Giao phối không ngẫu nhiên & bảng tổng hợp 5 nhân tố

Giao phối không ngẫu nhiên gồm giao phối cận huyết (tự thụ phấn, giao phối họ hàng gần) và giao phối có chọn lọc (chọn bạn tình theo đặc điểm nhất định).

⚠️
Giao phối không ngẫu nhiên KHÔNG làm thay đổi tần số allele, chỉ làm thay đổi thành phần kiểu gene theo hướng tăng đồng hợp, giảm dị hợp → làm giảm đa dạng di truyền, làm xuất hiện nhiều cá thể đồng hợp lặn (biểu hiện tính trạng có hại).

▸ Bảng tổng hợp 5 nhân tố tiến hóa

Nhân tốĐổi tần số alleleCó hướng?Tạo allele mới
Đột biếnCó (chậm)Vô hướng
Phiêu bạt di truyềnCó (đột ngột)Vô hướngKhông
Dòng geneVô hướngCó thể
Chọn lọc tự nhiênCó hướngKhông
Giao phối không ngẫu nhiênKhôngKhông
GHI NHỚ QUAN TRỌNG
Duy nhất CÓ HƯỚNG: Chọn lọc tự nhiên
KHÔNG đổi tần số allele: Giao phối không ngẫu nhiên · Tạo allele mới: Đột biến
5
Hình thành đặc điểm thích nghi & tính tương đối

Đặc điểm thích nghi là đặc điểm di truyền làm tăng khả năng sống sót và sinh sản của cá thể trong môi trường nhất định. Mức độ thích nghi đo bằng giá trị thích nghi (số con sống sót đến lúc sinh sản).

▸ Cơ chế hình thành (3 nhân tố: đột biến – giao phối – CLTN)

Bước 1
Đột biến cung cấp nguồn nguyên liệu (biến dị di truyền)
Bước 2
CLTN giữ lại cá thể mang đột biến làm tăng khả năng sống sót, sinh sản
Bước 3
Số cá thể mang đột biến có lợi tăng dần qua các thế hệ
🔎 Ví dụ: kháng penicillin ở vi khuẩn
Đột biến kháng penicillin xuất hiện ngẫu nhiên ở một số rất ít vi khuẩn (kể cả khi môi trường chưa có penicillin).
Khi môi trường có penicillin, vi khuẩn kháng sống sót, sinh sản → số vi khuẩn kháng tăng nhanh.
Khi hầu hết vi khuẩn trong quần thể đều kháng penicillin → kháng penicillin trở thành đặc điểm thích nghi.

→ CLTN là nhân tố tiến hóa duy nhất làm cho một đặc điểm trở nên phổ biến (đặc điểm thích nghi) trong quần thể.

▸ Tính tương đối của đặc điểm thích nghi

Mọi đặc điểm thích nghi chỉ mang tính tương đối vì: (1) CLTN chỉ chọn lọc biến dị có sẵn (không hẳn tối ưu – ví dụ dơi không thể có cánh như chim); (2) đặc điểm mang tính dung hòa (chim công đực sặc sỡ thu hút bạn tình nhưng dễ bị săn mồi); (3) đặc điểm chỉ có lợi trong môi trường nhất định (chuột chũi thị giác kém, khi ra khỏi hang lại bất lợi).

6
Loài sinh học & cách li sinh sản
LOÀI SINH HỌC (Ernst Mayr)
Là một hoặc một nhóm quần thể gồm các cá thể có khả năng giao phối với nhau trong tự nhiên sinh ra đời con hữu thụ, nhưng cách li sinh sản với nhóm quần thể khác

Tiêu chuẩn quan trọng nhất để xác định hai cá thể có cùng loài hay không là cách li sinh sản.

Cách li sinh sản là những đặc điểm sinh học ngăn cản các cá thể giao phối với nhau, hoặc có giao phối cũng không sinh ra đời con hữu thụ.

▸ Cách li trước hợp tử (ngăn cản giao phối/hình thành hợp tử)

LoạiVí dụ
Cách li nơi ởCá tầng mặt không giao phối với cá tầng đáy
Cách li tập tínhCác loài chim có tiếng hót, điệu múa ve vãn khác nhau
Cách li thời gian (mùa vụ)Loài ếch này sinh sản mùa xuân, loài khác mùa hè
Cách li cơ họcCấu tạo cơ quan sinh sản không phù hợp (gà và vịt)

▸ Cách li sau hợp tử (ngăn cản tạo con lai/con lai hữu thụ)

LoạiVí dụ
Con lai không sống đượcCừu × dê tạo hợp tử nhưng hợp tử chết
Con lai sống nhưng bất thụNgựa × lừa → con la (bất thụ)
Con lai giảm khả năng sinh sảnMột số con lai thực vật
7
Cơ chế hình thành loài

▸ Hình thành loài KHÁC khu vực địa lí (dị địa lí)

1
Quần thể bị chia cắt bởi trở ngại địa lí (núi, sông, biển) → cách li địa lí
2
Cách li địa lí ngăn dòng gene → các nhân tố tiến hóa làm phân hóa vốn gene theo hướng khác nhau
3
Khác biệt vốn gene đủ lớn → xuất hiện cách li sinh sản → loài mới
⚠️
Cách li địa lí (ngăn dòng gene) là điều kiện cần nhưng chưa đủ; phải có thêm tác động của các nhân tố tiến hóa và cuối cùng là cách li sinh sản mới hình thành loài. Cách này phổ biến (cả động và thực vật), thường diễn ra chậm. Ví dụ: các loài chim sẻ đặc hữu trên quần đảo Galapagos.

▸ Hình thành loài CÙNG khu vực địa lí (đồng địa lí)

Cơ chếNội dung
Tự đa bộiCây tứ bội xuất hiện → lai với cây lưỡng bội cho tam bội bất thụ → tứ bội cách li sinh sản với lưỡng bội → loài mới
Lai xa + đa bội hóa (dị đa bội)Hai loài lai cho con lai bất thụ → đa bội hóa nhân đôi bộ NST → con lai đa bội giảm phân, sinh sản bình thường, cách li sinh sản với bố mẹ → loài mới
Cách li sinh tháiCác cá thể chiếm các ổ sinh thái khác nhau → phân hóa di truyền → cách li sinh sản → loài mới
🌾
Hình thành loài cùng khu vực địa lí xảy ra ở thực vật nhiều hơn động vật (thực vật thụ phấn tạo con lai sống được; ở động vật cơ chế cách li phức tạp, lai xa và đa bội dễ làm giảm sức sống). Ví dụ: lúa mì hiện đại được hình thành qua lai xa kết hợp đa bội hóa.
8
Phương pháp giải các dạng bài tập

▸ Dạng 1: Nhận biết & phân biệt các nhân tố tiến hóa

Câu hỏiNhân tố
Tạo ra allele mới?Đột biến
Có hướng?Chọn lọc tự nhiên
Không đổi tần số allele?Giao phối không ngẫu nhiên
Thay đổi đột ngột tần số allele do ngẫu nhiên?Phiêu bạt di truyền
Liên quan di cư/nhập cư?Dòng gene

▸ Dạng 2: Giải thích cơ chế hình thành đặc điểm thích nghi

Theo 4 bước: xác định nguồn biến dị (đột biến) → áp lực chọn lọc (môi trường) → phân tích biến dị có lợi/bất lợi → kết quả tích lũy qua các thế hệ.

🔎 Ví dụ: lá biến thành gai ở xương rồng
Đột biến tạo biến dị về hình dạng lá (lá thường / lá biến thành gai).
Môi trường sa mạc khô hạn (áp lực chọn lọc).
Lá biến thành gai → hạn chế thoát hơi nước, giữ nước tốt → sống sót, sinh sản tốt hơn → tần số tăng dần → đặc điểm thích nghi.

▸ Dạng 3: Phân biệt cách li trước & sau hợp tử

Dựa vào thời điểm: trước hợp tử = ngăn cản giao phối/hình thành hợp tử (nơi ở, tập tính, mùa vụ, cơ học); sau hợp tử = hợp tử đã hình thành nhưng con lai không sống được hoặc bất thụ.

9
Tổng kết & lỗi sai thường gặp
MẸO NHỚ 5 NHÂN TỐ
"ĐỘT – PHIÊU – DÒNG – CHỌN – GIAO"
Đột biến · Phiêu bạt · Dòng gene · Chọn lọc tự nhiên · Giao phối không ngẫu nhiên

▸ So sánh học thuyết Darwin & tiến hóa tổng hợp hiện đại

Dấu hiệuDarwinTổng hợp hiện đại
Nguyên liệuBiến dị cá thểĐột biến và biến dị tổ hợp
Đơn vị tiến hóaCá thểQuần thể
Thực chấtSống sót của cá thể thích nghi nhấtThay đổi tần số allele và thành phần kiểu gene của quần thể

▸ Những lỗi sai thường gặp

Lỗi saiCần nhớ đúng
Giao phối không ngẫu nhiên làm đổi tần số alleleChỉ đổi thành phần kiểu gene, KHÔNG đổi tần số allele
Mọi nhân tố tiến hóa đều vô hướngCLTN là nhân tố duy nhất có hướng
Cách li địa lí là đủ để hình thành loàiLà điều kiện cần nhưng chưa đủ; phải có nhân tố tiến hóa và cách li sinh sản
Cá thể hoặc loài là đơn vị tiến hóa nhỏĐơn vị tiến hóa nhỏ là quần thể
1
Điểm: 0/27
🧬

Cùng luyện Bài 21 – Học thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại!

27 câu: 22 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận

💡 Gợi ý
Cô Nguyễn Ngọc Châu

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú