Kiến thức cần nắm
LOÀI SINH HỌC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI
I. LOÀI SINH HỌC
1. Khái niệm loài sinh học
- Loài (tiếng Latinh là species) - nghĩa là một loại biểu hiện bề ngoài của một sinh vật, một kiểu hình giúp ta phân biệt các dạng sinh vật với nhau, ví dụ như giữa mèo và chó.
- Các loài sinh vật được gọi tên kép bằng tiếng Latinh, gồm 2 tiếng:
- Tiếng trước chỉ giống, chữ cái đầu tiên luôn viết hoa.
- Tiếng sau chỉ loài, luôn viết thường,
- Ví dụ: loài người Homo sapiens (Homo - giống người, sapiens - thông minh).
- Trong tự nhiên, có các trường hợp:
- Trong cùng một loài nhưng lại rất đa dạng về hình thái (ví dụ: người châu âu, châu á, châu phi thường rất khác nhau).
- Hai loài hoàn toàn khác nhau nhưng lại có kiểu hình tương đối giống nhau (ví dụ: bướm độc và bướm thường, một số loài chim sáo khác nhau có kiểu hình rất giống nhau)
(?) Làm thế nào để biết hai sinh vật nào đó thuộc cùng một loài hay là các loài khác nhau?
- Định nghĩa loài (giới hạn ở loài giao phối): Loài là một nhóm quần thể có vốn gen chung, có những tính trạng chung về hình thái, sinh lí, có khu phân bố xác định, trong đó các cá thể có khả năng giao phối tự nhiên với nhau sinh ra thế hệ con hữu thụ và được cách li sinh sản với những quần thể thuộc các loài khác.
- Từ định nghĩa, có 2 điểm cần lưu ý:
- Cách li sinh sản: nếu 2 cá thể không giao phối một cách tự nhiên được với nhau thì dù trong điều kiện nhân tạo ép chúng giao phối, sinh con hữu thụ => chúng vẫn thuộc 2 loài khác nhau.
- Cách li di truyền: nếu 2 cá thể có thể giao phối hoàn toàn tự nhiên với nhau nhưng sinh ra con bất thụ thì chúng cũng thuộc 2 loài khác nhau.
=> Cách thử xem hai sinh vật thuộc cùng một loài hay hai loài khác nhau là xem trong tự nhiên chúng có giao phối bình thường với nhau và tạo ra hậu thế hữu thụ hay không.
Lưu ý: Đối với các trường hợp không thể phân biệt 2 loài bằng dấu hiệu cách li sinh sản và cách li di truyền như trên (2 loài thuộc 2 nơi quá xa nhau hoặc các loài đã tuyệt chủng, các loài sinh sản vô tính, các loài vi sinh vật ...) thì ta có thể dựa vào một số tiêu chuẩn khác như hình thái, giải phẫu hoặc các tiêu chuẩn sinh lí, hoá sinh để phân biệt.
2. Các tiêu chuẩn để phân biệt hai loài thân thuộc (các loài có quan hệ gần gũi về nguồn gốc)
a. Tiêu chuẩn hình thái
- Các cá thể cùng loài có chung một hệ tính trạng giống nhau. Cá thể của 2 loài khác nhau có sự gián đoạn về một tính trạng nào đó.
- Tiêu chuẩn hình thái dễ vận dụng nhưng cũng kém chính xác vì có nhiều loài khác nhau nhưng hình thái lại rất giống nhau (loài đồng hình) => dễ nhầm lẫn và xếp chúng thành một loài. Ví dụ: Dòng muỗi Anôphen ở Châu Âu có 6 loài có hình thái giống nhau, chỉ khác nhau về mặt màu sắc trứng, sinh cảnh, có đốt người hay không, có truyền bệnh sốt rét hay không => dễ nhầm lẫn và sử dụng các thuốc diệt muỗi mà không đạt hiệu quả mong muốn.
b. Tiêu chuẩn địa lí - sinh thái
- Trường hợp đơn giản: mỗi loài có một khu vực phân bố riêng về mặt địa lí. Ví dụ: Loài ngựa hoang phân bố ở vùng Trung Á, loài ngựa vằn sống ở Châu Phi
- Trường hợp phức tạp: các loài phân bố cùng trong một khu vực địa lí thì lại thích nghi với những điều kiện sinh thái nhất định. Ví dụ: hai loài mao lương ở bãi cỏ ẩm và ở gần bờ mương, bờ ao... hoặc ví dụ: ở bang Texas có 40 loài ruồi giấm cùng sống trong một khu vực nhưng không hề có dạng lai.
c. Tiêu chuẩn sinh lí - sinh hoá
- Prôtêin tương ứng ở các loài khác nhau thường khác nhau ở một số đặc tính vật lí (giới hạn chịu nhiệt...) hoặc hoá sinh (trình tự các axit amin trong chuỗi pôlipeptit...). Ví dụ: prôtêin trong tế bào biểu bì, tế bào hồng cầu, tế bào trứng của loài ếch hồ miền Nam Liên Xô chịu nhiệt cao hơn các prôtêin tương ứng của loài ếch cỏ miền Bắc Liên Xô tới 3 - 4oC.
- Sự sai khác nhau trong cấu trúc của ADN, prôtêin cũng phản ánh mức độ thân thuộc giữa các loài. Các loài càng thân thuộc thì sự sai khác đó càng ít.
d. Tiêu chuẩn cách li sinh sản và cách li di truyền
- Các loài khác nhau thường không giao phối với nhau một cách tự nhiên (tồn tại các rào cản giữa các loài) hoặc giao phối không có kết quả (do bộ NST không tương đồng).
=> Sử dụng các tiêu chuẩn trên để phân biệt các đối tượng khác nhau:
- Đối với các loài giao phối: dùng tiêu chuẩn cách li sinh sản.
- Đối với vi sinh vật, các loài sinh sản vô tính: dùng tiêu chuẩn sinh lí - hoá sinh.
- Đối với động vật, thực vật: kết hợp cả tiêu chuẩn hình thái, địa lí và cách li sinh sản...
- Với các loài hoá thạch: dùng tiêu chuẩn hình thái, giải phẫu...
3. Sơ bộ về cấu trúc của loài
- Các cấp độ chủ yếu trong cấu trúc loài: cá thể => quần thể => nòi => loài.
- Khái niệm: trong tự nhiên, loài tồn tại như một hệ thống quần thể. Quần thể là đơn vị tổ chức cơ sở của loài. các quần thể hoặc nhóm quần thể có thể phân bố gián đoạn hay liên tục tạo thành các nòi. Các cá thể thuộc các nòi khác nhau của một loài vẫn có thể giao phối có kết quả với nhau.
- Các dạng: nòi địa lí, nòi sinh thái và nòi sinh học.
Nòi địa lí:
- Là nhóm quần thể phân bố trong một khu vực nhất định (có khu vực phân bố riêng).
- Hai nòi địa lí khác nhau có khu phân bố không trùm lên nhau.
- Mỗi nòi địa lí có đặc điểm hình thái ổn định nhưng vẫn có thể lai với nhau để sinh ra dạng lai ở những nơi tiếp giáp giữa khu phân bố của hai loài.
- Ví dụ: Chim chào mào ở nước ta có 2 nòi địa lí:
- Nòi phía bắc: mình nâu xẫm, vòng lông ở ngực nâu.
- Nòi phía nam: bé hơn, lông nâu nhạt, vòng lông ở ngực rõ hơn.
- Nòi phía bắc: mình nâu xẫm, vòng lông ở ngực nâu.
Nòi sinh thái:
- Là nhóm quần thể phân bố trong cùng một khu vực địa lí.
- Mỗi nòi sinh thái thích nghi với một điều kiện sinh thái khác nhau, chiếm những sinh cảnh xác định trong cùng khu vực phân bố.
- Ví dụ: các nòi sinh thái trên cùng một quả núi thích nghi với sinh cảnh ở các độ cao khác nhau.
- Nòi sinh học: là nhóm quần thể kí sinh trên loài vật chủ xác định hoặc trên những phần khác nhau của cơ thể vật chủ (thường gặp ở các loài động vật, thực vật kí sinh).
- Nòi sinh học: là nhóm quần thể kí sinh trên loài vật chủ xác định hoặc trên những phần khác nhau của cơ thể vật chủ (thường gặp ở các loài động vật, thực vật kí sinh).
=> Cấu trúc của loài:
4. Các cơ chế cách ly
- Tất cả các yếu tố ngăn cản sự giao phối tự do giữa các cá thể hoặc các nhóm cá thể được gọi là các cơ chế cách li (hàng rào).
- Có hai loại hàng rào có thể ngăn cản các loài có quan hệ thân thuộc không giao phối lẫn nhau:
- Hàng rào địa lí (cách li địa lí): sự xuất hiện của các vật cản địa lí như núi, sông, biển.... cách li giữa hai loài một cách hình thức khiến chúng không thể giao phối với nhau dầu vẫn có tiềm năng đó.
- Hàng rào sinh sản (cách li sinh sản): ngăn cản các quần thể thuộc các loài có quan hệ gần gũi không giao phối với nhau được ngay cả khi chúng sống chung trong một vùng lãnh thổ.
- Các cơ chế cách li sinh sản được hiểu là các trở ngại trên cơ thể sinh vật (trở ngại sinh học) ngăn cản các cá thể của các loài khác nhau giao phối với nhau hoặc ngăn cản việc tạo ra con lai hữu thụ giữa chúng.
- Các cơ chế cách li sinh sản gồm 2 loại: cách li trước hợp tử và cách li sau hợp tử.
a. Cách li trước hợp tử: ngăn cản sự giao phối và thụ tinh giữa các loài.
Cách li thời gian
- các cá thể của các loài khác nhau có thể sinh sản vào các mùa, ngày, giờ khác nhau trong năm => chúng không có điều kiện giao phối với nhau.
- Ví dụ 1: hai loài chồn hôi miền đông và miền tây có vùng lãnh thổ chồng chéo lên nhau nhưng có thời điểm giao phối khác nhau.
- Loài miền tây: giao phối vào mùa đông, tuyết rơi.
- Loài miền đông: giao phối vào mùa xuân, tuyết tan.
- Loài miền tây: giao phối vào mùa đông, tuyết rơi.
- Ví dụ 2: hai loài thông cùng mọc trên cùng một quả núi.
- Loài 1: tung phấn vào tháng 2.
- Loài 2: tung phấn vào tháng 4.
- Loài 1: tung phấn vào tháng 2.
- Vi dụ 3: Một số loài thực vật có hoa nở vào các mùa khác nhau, các ngày khác nhau hoặc các giờ khác nhau trong cùng một ngày => không thụ phấn được cho nhau.
Cách li nơi ở (cách li tổ sinh thái - cách li sinh thái)
- Giao phối của các loài diễn ra trong cùng một thời điểm nhưng lại ở các địa điểm (tổ sinh thái) khác nhau.
- Ví dụ:
- Hai loài cóc cùng có tập tính giao phối sau mùa mưa nhưng mỗi loài lại thích giao phối ở các ao khác nhau hoặc ở các vị trí khác nhau trong cùng một ao (bờ ao, đám lá cỏ giữa ao...).
Cách li tập tính
- Mỗi loài có một tập tính sinh dục khác nhau => rất ít hoặc hoàn toàn không có sức hấp dẫn sinh dục giữa các con cái và con đực của hai loài khác nhau.
- Ví dụ:
- Các loài đom đóm khác nhau có kiểu chớp sáng lập loè khác nhau => các con cái chỉ đáp ứng tín hiệu sáng của các con đực cùng loài.
- Các loài bướm cái khác nhau tiết ra các pherômôn khác nhau và chỉ hấp dẫn các con đực cùng loài.
- Một số loài có hình thức ve vãn khác nhau, thậm chí có một số loài sử dụng các động tác giống nhau nhưng lặp lại với trật tự khác nhau cũng giúp các con cái cùng loài nhận ra để giao phối.
- Một số loài như dế mèn, ếch, ve sầu, châu chấu, chim sử dụng các âm thanh khác nhau để thu hút bạn tính cùng loài.
Cách li cơ học
- Các loài khác nhau có cấu trúc cơ quan sinh sản không tương hợp với nhau => không giao phối hoặc không giao phấn được. Ví dụ: Hạt phấn nảy mầm nhưng chiều dài ống phấn không hợp => không thụ tinh được.
- Ở các loài thực vật giao phấn nhờ tác nhân sinh học (sâu bọ, chim...) có cấu tạo hoa phù hợp với những tác nhân đặc biệt giúp chúng thụ thấn. Ví dụ: Chim ruồi hút mật hoa và thụ phấn cho hoa có chiều dài của mỏ tương đương với chiều dài của ống hoa.
Cách li giao tử
- Các con đực và cái khác loài có thể giao phối với nhau nhưng các giao tử của chúng bị chết hay suy yếu, không tạo thành hợp tử được.
- Ví dụ:
- Ở nhiều loài động vật, tinh trùng của loài này thường bị chết trong ống dẫn sinh dục cái của loài kia do môi trường sinh lí, sinh hoá không hợp.
- Các giao tử cùng loài có các điểm thụ cảm nhận ra nhau => không cho tinh trùng của loài khác vào trứng.
b. Cách li sau hợp tử (ngăn cản con lai phát triển hay sinh sản)
- Hợp tử lai thiếu sức sống: hình thành được hợp tử nhưng hợp tử không sống được hoặc không phát triển được thành phôi, hoặc xảy thai, hoặc thai chết lưu trong bụng mẹ, hoặc đẻ non, hoặc chết trước khi thành thục sinh dục.
- Nguyên nhân: do bộ gen của bố mẹ không tương hợp. Sự sống của cơ thể không chỉ phụ thuộc vào một vài gen mà phụ thuộc vào sự tương tác lẫn nhau của tất cả các gen trong tế bào như một thể thống nhất.
- Ví dụ: Một số loài ếch thuộc giống Rana cùng sống chung trong cùng một nơi ở, có thể giao phối với nhau bình thường để tạo thành hợp tử nhưng hợp tử thường không sống được, nhiều trường hợp đẻ non hoặc con sinh ra rất yếu ớt và chết sau khi sinh ra.
- Con lai vô sinh: con lai phát triển khoẻ mạnh đến lúc thành thục sinh dục nhưng không tạo được giao tử hoặc giao tử quá yếu và ít => không thụ tinh được => không tạo ra được thế hệ sau.
- Nguyên nhân: do bộ NST của bố và mẹ không tương đồng => rối loạn quá trình tiếp hợp, giảm phân => không tạo được giao tử, hoặc các giao tử sống sót thì yếu và quá ít, không đủ để thụ tinh.
- Ví dụ: con la và con Bacđô là con lai giữa lừa và ngựa.
- Con lai đời hai bất thụ: thế hệ con đời 1 (F1) sống được và sinh sản được (hữu thụ), nhưng con lai đời hai (F2) nếu giao phối lẫn nhau hoặc giao phối trở lại với bố mẹ đều bất thụ do không thụ tinh được.
- Ví dụ: các loài bông khác nhau có thể cho ra các cây lai F1 hữu thụ, nhưng sang cây F2 thì không thụ tinh được => không tạo được hợp tử đời F3.
c. Vai trò và mối quan hệ giữa các cơ chế cách li với sự hình thành loài mới
- Hạn chế quá trình giao phối tự do trong quần thể.
- Tăng cường sự phân hoá trong nội bộ quần thể gốc, làm cho quần thể gốc phân li thành những nhóm cá thể có thành phần kiểu gen khác nhau => có thể dẫn tới hình thành loài mới từ quần thể ban đầu.
- Sự cách li địa lí và cách li sinh thái kéo dài => tích luỹ các đột biến theo những hướng khác nhau làm cho kiểu gen giữa các nhóm cá thể của quần thể ngày càng sai khác => cách li sinh sản (cách li di truyền), đánh dấu sự xuất hiện loài mới.
=> Cách li địa lí và cách li sinh thái => cách li sinh sản (cách li di truyền) là con đường chung của sự hình thành loài mới.
=> Cách li làm tăng cường quá trình phân li tính trạng trong chọn lọc tự nhiên.
5. Phân ly tính trạng trong chọn lọc tự nhiên - Cơ sở hình thành loài mới
- Trong cùng một nhóm đối tượng quần thể, chọn lọc tự nhiên có thể tích luỹ biến dị theo những hướng khác nhau vì cách li địa lí, cách li sinh thái trong thời gian dài.
- Những biến dị có lợi, đặc sắc thì sẽ được duy trì, tích luỹ, tăng cường thành những biến đổi lớn, thích
- Những dạng trung gian kém đặc sắc thì bị đào thải.
=> Kết quả: từ một dạng ban đầu, dần dần phát sinh ra nhiều dạng khác nhau và khác xa tổ tiên. Đó là quá trình phân li tính trạng (lan toả thích nghi).
- Theo con đường phân li tính trạng qua thời gian dài, từ một loài gốc phân hoá thành các nòi khác nhau rồi tới các loài khác nhau.
II. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI
Khái niệm: Hình thành loài là một quá trình lịch sử, cải biến thành phần kiểu gen của quần thể ban đầu theo hướng thích nghi, tạo ra kiểu gen mới cách li sinh sản với quần thể gốc. Đó là quá trình biến hệ di truyền hở của các quần thể trong loài thành hệ di truyền kín của loài mới.
Có 3 phương thức hình thành loài chủ yếu: khác khu, giáp khu và cùng khu.
1. Hình thành loài khác khu (Hình thành loài bằng con đường cách li địa lí)
a. Diễn biến
- Loài mở rộng khu phân bố hoặc khu phân bố của loài bị chia cắt do các chướng ngại địa lí (núi, sông...)
- Các quần thể của loài bị cách li địa lí với nhau.
- Điều kiện sống ở các khu vực địa lí khác nhau thì khác nhau và đặc trưng cho từng vùng, chọn lọc tự nhiên tích luỹ các đột biến và đột biến tổ hợp theo các hướng khác nhau.
- Các quần thể bị cách li địa lí dần dần phân li thành các nòi địa lí khác nhau rồi tới các loài mới khác nhau do:
- Tích luỹ các biến dị trong thời gian dài
- Đào thải các dạng trung gian chuyển tiếp.
- Các loài mới này có khu phân bố không trùng nhau (loài khác khu).
=> Sự cách li địa lí chỉ đóng vai trò ngăn cản sự trao đổi gen giữa các quần thể, thúc đẩy sự phân hoá cấu trúc di truyền chứ không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật. Nhân
Sơ đồ:
Lưu ý:
- Trong con đường địa lí, nếu có sự tham gia của nhân tố biến động di truyền thì sự phân hoá kiểu gen gốc diễn ra nhanh hơn. Ví dụ như sự hình thành các loài động vật, thực vật đặc hữu trên các đảo đại dương xuất phát từ những cá thể ban đầu trôi dạt đến đảo.
- Khi hình thành loài bằng con đường địa lí được thiết lập, vốn gen của 2 quần thể bị chia cắt có thể bắt đầu sai khác nhau qua một số cơ chế sau:
- Đột biến xảy ra ở các gen khác nhau.
- Giao phối có chọn lọc tích luỹ các đặc điểm sai khác giữa 2 quần thể (VD: nhiều cá thể của quần thể cùng bị bão cuốn trôi ra biển nhưng chỉ có các cá thể có màng bơi sống sót và định cư lại trên đảo => chúng giao phối với nhau (giao phối không ngẫu nhiên) => con cháu được thừa hưởng đặc tính có màng bơi. Quần thể trên đất liền chủ yếu là các cá thể không có màng bơi)
- Áp lực chọn lọc khác nhau do các cá thể sống ở 2 môi trường khác nhau.
b. Ví dụ về hình thành loài bằng con đường địa lí
- Ví dụ 1: Sự hình thành các loài chim sẻ ngô.
- Chim sẻ ngô mở rộng vùng phân bố trên hầu khắp thế giới, hình thành 3 nòi địa lí có sải cánh và màu lông khác nhau: nòi châu Âu, nòi Trung Quốc và nòi Ấn Độ:
- Giữa các nòi châu Âu và Ấn Độ: các cá thể có giao phối và sinh ra con cái hữu thụ => chưa cách li sinh sản => chưa hình thành loài mới.
- Giữa các nòi Trung Quốc và Ấn Độ: các cá thể có giao phối và sinh ra con cái hữu thụ => chưa cách li sinh sản => chưa hình thành loài mới.
- Giữa các nòi Trung Quốc và châu Âu: các cá thể không giao phối sinh ra con cái => đã có cách li sinh sản => hình thành 2 loài mới.
- Giữa các nòi châu Âu và Ấn Độ: các cá thể có giao phối và sinh ra con cái hữu thụ => chưa cách li sinh sản => chưa hình thành loài mới.
- Ví dụ 2: Sự hình thành các loài ruồi giấm "tinh bột" và "maltose" do cách li địa lí (thí nghiệm của Dodd - SGK).
2. Hình thành loài giáp khu
a. Diễn biến
- Trong quần thể, do vốn gen đa dạng nên có nhiều đột biến và biến dị tổ hợp khác nhau, phần lớn thích nghi với khu vực mà nó đang sinh sống.
- Quần thể mở rộng khu phân bố sang miền lân cận, điều kiện sống thích hợp với một phần nhỏ các cá thể mang đột biến trong quần thể và chọn lọc tự nhiên sẽ tích luỹ theo hướng này, tạo ra sự phân li thành 2 quần thể thích nghi với 2 môi trường khác nhau.
- Các dạng lai do 2 quần thể này tạo ra có thể kém thích nghi với cả hai loại môi trường và bị chọn lọc tự nhiên đào thải. Dần dần, cách li sinh sản được hình thành giữa hai quần thể => trở thành 2 loài mới.
- Hình thành loài giáp khu thường xảy ra đối với thực vật và động vật kém khả năng phát tán, không có các vật cản địa lí ngăn cách 2 loài.
b. Ví dụ:
- Loài cỏ thụ phấn nhờ gió (Agrostis tenius) mọc trên phế liệu của mỏ đồng Y- Coed ở vùng Wales.
- Loài cỏ ban đầu sống trong môi trường bình thường. Một số rất ít cá thể của loài này có khả năng chống chịu được đồng nên có khả năng mọc trên vùng đất mỏ cạnh đó.
- Các cá thể chịu được đất đồng kém phát triển hơn loại cỏ bình thường khi mọc trên đất bình thường. Ngược lại, các cá thể bình thường sẽ bị chết nếu rơi vào đất mỏ đồng.
- Hai dạng này lai với nhau tạo nên dạng lai kém phát triển ở cả hai sinh cảnh và bị chọn lọc tự nhiên đào thải.
- Trong hoàn cảnh đó, chọn lọc tự nhiên hỗ trợ xu hướng giao phối giữa các cá thể cùng loại dần dần, hình thành sự cách li sinh sản giữa hai quần thể mà không cần có trở ngại địa lí tồn tại ở vùng biên giới của 2 quần thể để ngăn cản chúng giao phối với nhau.
3. Hình thành loài cùng khu: loài mới được hình thành ngay trong khu phân bố của loài gốc.
- Có một số con đường: Hình thành loài bằng cách li sinh thái, hình thành loài bằng cách li tập tính và hình thành loài bằng các đột biến lớn.
a. Hình thành loài bằng cách li sinh thái
- Trong cùng một khu vực địa lí, các quần thể của loài được chọn lọc thích nghi với các điều kiện sinh thái khác nhau, hình thành các nòi sinh thái rồi đến các loài mới.
- Ví dụ:
- Sự hình thành các loài cá hồi ở hồ Xêvan do phân hoá về chỗ đẻ và mùa đẻ trong năm.
- Sự hình thành các loài thực vật (cỏ băng, cỏ sâu róm...) sống trên bãi bồi ở sông Vônga (SGK):
- Quần thể ở bãi bồi có chu kì sinh sản (kết hạt) vào thời điểm trước khi lũ về.
- Quần thể phía trong bờ sông kết hạt vào đúng mùa lũ
- Quần thể ở bãi bồi có chu kì sinh sản (kết hạt) vào thời điểm trước khi lũ về.
=> Cách li thời gian => cách li sinh sản => Loài mới.
- Sự hình thành các loài ruồi đẻ trứng vào táo ở Bắc Mĩ:
- Lúc đầu, loài ruồi này sinh sống trên cây táo gai dại.
- Khoảng 200 năm sau, một số quần thể xâm lấn sang các cây táo thường.
- Do các cây táo thường ra quả sớm hơn táo dại => các ruồi sống trên cây táo thường được chọn lọc theo hướng thành thục sớm hơn (kịp đẻ trứng khi táo chín) => lâu dần bị cách li thời gian so với loài gốc => cách li sinh sản => hình thành loài mới.
- Lúc đầu, loài ruồi này sinh sống trên cây táo gai dại.
b. Hình thành loài bằng cách li tập tính
- Do đột biến, các cá thể của quần thể có được kiểu gen nhất định làm thay đổi một số đặc điểm liên quan tới tập tính giao phối => các cá thể đó có xu hướng thích giao phối với nhau (giao phối có chọn lọc) => lâu dần, sự khác biệt về vốn gen do giao phối không ngẫu nhiên và do các nhân tố khác có thể dẫn tới cách li sinh sản => hình thành loài mới.
- Ví dụ: Sự hình thành các loài cá với màu sắc khác nhau trong một hồ nước ở Châu Phi (SGK).
- Có một số con đường: đa bội hoá cùng nguồn, đa bội hoá khác nguồn, cấu trúc lại bộ NST.
Đa bội hoá cùng nguồn.
- Đa bội hoá cùng nguồn là dạng đột biến làm tăng một số nguyên lần bộ NST đơn bội của loài (n>2).
- Các cơ chế phát sinh dạng đa bội hoá cùng nguồn:
- Trong nguyên phân:
- Trong giảm phân và thụ tinh:
- Các cơ thể 4n cách li sinh sản với loài gốc 2n vì tạo ra dạng 3n bất thụ. Nếu dạng 3n có thể sinh sản vô tính =>
- Các thực vật đa bội quen thuộc: khoai tây, chuối, mận, táo, mía, cà phê, lúa mì, bông...
Đa bội hoá khác nguồn
- Đa bội hoá khác nguồn là hiện tượng làm gia tăng số bộ NST đơn bội của 2 loài khác nhau trong một tế bào, thường được hình thành do cơ chế lai xa và đa bội hoá.
- Ví dụ: sự hình thành loài lúa mì (SGK), loài cỏ chăn nuôi...
Cấu trúc lại bộ NST
- Đột biến cấu trúc NST (đặc biệt là dạng đảo đoạn và chuyển đoạn) làm thay đổi hình thái NST => thay đổi nhóm gen liên kết => gây khó khăn trong quá trình giảm phân hình thành giao tử ở cơ thể con lai giữa các cá thể bình thường và các cá thể mang đột biến => con lai bất thụ => hình thành loài mới.
- Ví dụ:
- Sự hình thành các loài châu chấu không cánh ở Châu Đại dương.
- NST số 2 của người do sự sát nhập 2 NST của vượn người.
=> Quan điểm hiện đại về quá trình hình thành loài mới:
- Sự hình thành loài mới là một quá trình lịch sử, làm biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể gốc theo hướng thích nghi, tạo ra quần thể mới cách li sinh sản với quần thể gốc.
- Các nhân tố tham gia quá trình hình thành loài mới: đột biến, giao phối, chọn lọc tự nhiên và các cơ chế cách li.
- Mối quan hệ giữa quá trình hình thành loài mới và quá trình hình thành các đặc điểm thích nghi:
- Quá trình hình thành các đặc điểm thích nghi không nhất thiết dẫn đến hình thành loài mới, vì mỗi quần thể có đặc điểm thích nghi khác nhau nhưng vẫn giao phối được với nhau thì chưa dẫn đến các loài mới mà chỉ làm tăng tính đa dạng giữa các nòi trong cùng một loài. VD: Loài người có rất nhiều các quần thể khác nhau, đa màu da, đa sắc tộc nhưng vẫn là cùng một loài.