Các Phương Thức Hình Thành Loài Mới

Các cơ chế hình thành loài cùng khu vực địa lí: hình thành loài bằng cách li tập tính, cách li sinh thái, nhờ cơ chế tự đa bôi, lai xa và đa bội hóa.

Khi không có sự cách li địa lí, vẫn có nhiều cơ chế làm cho quần thể của loài ban đầu được phân hóa thành nhiều quần thể phân bố liền kề nhau, thậm chí trên cũng một khu vực địa lí nhưng lại cách li sinh sản với nhau.

Hình thành loài bằng cách li tập tính: do đột biến, các cá thể của quần thể có thể 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.

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.

Hình thành loài nhờ cơ chế tự đa bội: Hiện tượng tự đa bội có thể nhanh chóng hình thành loài mới từ 1 loài ban đầu mà không cần cách li địa lí. Tự đa bội thường xảy ra ở thực vật: trong giảm phân, các cặp NST không phân li tạo thành giao tử 2n.

Hình thành loài bằng lai xa và đa bội hóa: Cơ thể lai xa thường không có khả năng sinh sản hữu tính (bất thụ) do cơ thể lai xa mang bộ NST đơn bội của 2 loài bố, mẹ. Đa bội hóa có thể khắc phục được nhược điểm của lai xa → con lai có khả năng sinh sản hữu tính.

Cơ thể lai tạo ra cách li sinh sản với 2 loài bố mẹ, nếu được nhân lên tạo thành một quần thể hoặc nhóm quần thể có khả năng tồn tại như một khâu trong hệ sinh thái → loài mới hình thành.

Loigiaihay.com

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Sinh lớp 12 - Xem ngay

Khái niệm hình thành loài, diễn biến, đặc điểm quá trình hình thành loài bằng cách li địa lí, vai trò của cách li địa lí trong quá trình hình thành loài.

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.

Quá trình hình thành loài bằng con đường cách li địa lí:

- Loài mở rộng khu phân bố hoặc khu phân bố của loài bị chia cắt do các chướng ngại địa lí (núi, sông, biển...)

- 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 → CLTN tích luỹ các đột biến và tổ hợp gen theo các hướng khác nhau. Các quần thể không thể giao phối với nhau do chướng ngại địa lí.

- 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 đánh dấu bằng sự cách li sinh sản (cách li di truyền) → loài mới

Vai trò của cách li địa lí: Sự cách li địa lí không phải là cách li sinh sản mà chỉ đóng vai trò ngăn cản sự trao đổi gen giữa các quần thể, thúc đẩy sự phân hoá cấu trúc di truyền của quần thể gốc ban đầu chứ không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật. Cách li địa lí có vai trò duy trì sự khác biệt về vốn gen giữa các quần thể do các nhân tố tiến hóa tạo nên.

Đặc điểm quá trình hình thành loài bằng cách li địa lí:

- Có thể trải qua nhiều dạng trung gian

- Ở khu vực tiếp giáp các dạng trung gian chưa phân hóa loài mới do vẫn có khả năng trao đổi vốn gen với nhau.

- Tốc độ hình thành loài mới chậm.

- Tác động của yếu tố ngẫu nhiêu thì sự phân hoá kiểu gen gốc diễn ra nhanh hơn → Tăng sự hình thanh loài mới. 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.

Sơ đồ tư duy quá trình hình thành loài:

Loigiaihay.com

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Sinh lớp 12 - Xem ngay

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI

Hình thành loài mới là một quá trình lịch sử, cải biến thành phần kiểu gen của quần thể ban đầu theo hướng thích nghi, tạo ra các kiểu gen mới, cách li sinh sản với quần thể gốc.

1. Hình thành loài bằng con đường địa lí

1.1. Đặc điểm của phương thức hình thành loài bằng con đường địa lí

Trong quá trình mở rộng khu phân bố, các quần thể của loài có thể gặp các điều kiện địa lí khác nhau. Trong các điều kiện địa lí đó, chọn lọc tự nhiên tích luỹ các đột biến và biến dị tổ hợp theo những hướng khác nhau thích nghi với điều kiện địa lí tương ứng → tạo nên sự khác biệt về vốn gen giữa các quần thể, dần dần hình thành nòi địa lí rồi loài mới.

- Quá trình để hình thành loài bằng con đường địa lí có những đặc điểm sau:

+ Là phương thức gặp cả ở thực vật và động vật.

+ Cách li địa lí là nhân tố tạo điều kiện cho sự phân hóa trong loài.

+ Chướng ngại địa lí làm cho các quần thể trong loài bị cách li nhau, trong những điều kiện địa lí khác nhau, chọn lọc tự nhiên đã tích lũy các đột biến và biến dị tổ hợp theo những hướng khác nhau, dẫn đến tạo thành các nòi địa lí rồi tới các loài mới.

+ Điều kiện địa lí không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật mà là nhân tố chọn lọc những kiểu gen thích nghi.

1.2. Phân tích vai trò của điều kiện địa lí, cách li địa lí và của chọn lọc tự nhiên trong hình thành loài bằng con đường địa lí

- Điều kiện địa lí không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật mà là nhân tố chọn lọc những kiểu gen thích nghi.

- Cách li địa lí làm cho các quần thể trong loài bị cách xa nhau, giúp chúng không có điều kiện giao phối tự do với quần thể gốc và các quần thể khác cùng loài tạo điều kiện cho chọn lọc tự nhiên tác động.

- Chọn lọc tự nhiên trong những điều kiện địa lí khác nhau đã tích lũy các đột biến và biến dị tổ hợp theo những hướng khác nhau, dần dần hình thành nòi địa lí rồi sau đó hình thành loài mới.

2. Hình thành loài bằng cách li tập tính

Các cá thể của 1 quần thể do đột biến có được KG nhất định làm thay đổi một số đặc điểm liên quan tới tập tính giao phối thì những cá thể đó sẽ có xu hướng giao phối với nhau tạo nên quần thể cách li với quần thể gốc. Lâu dần, sẽ dẩn đến sự cách li sinh sản và hình thành nên loài mới.

3. Hình thành loài bằng cách li sinh thái

- Hai quần thể của cùng một loài sống trong 1 khu vực địa lí nhưng ở hai ổ sinh thái khác nhau thì lâu dần có thể dẫn đến cách li sinh sản và hình thành loài mới .

- Thường xảy ra ở động vật ít di chuyển.

4. Hình thành loài bằng lai xa và đa bội hóa

Hình thành loài bằng con đường địa lí hay con đường sinh thái diễn ra một cách chậm chạp, qua thời gian dài và đòi hỏi trải qua nhiều thế hệ. Tuy nhiên, có trường hợp sự hình thành loài diễn ra nhanh chóng liên quan đến những đột biến lớn như đa bội hóa, cấu trúc lại bộ NST.

- Tế bào của cơ thể lai khác loài có chứa hai bộ NST đơn bội của 2 loài bố mẹ. Do bộ NST này không tương đồng nên trong kì đầu của giảm phân I không xảy ra sự tiếp hợp, trở ngại cho việc phát sinh giao tử, do đó, cơ thể lai xa chỉ có thể sinh sản sinh dưỡng mà không thể sinh sản hữu tính được.

- Nếu thực hiện đa bội hóa (2n thành 4n) thì quá trình giảm phân sẽ tiến hành được và cơ thể lai xa có khả năng sinh sản hữu tính. Tế bào của cơ thể lai xa, sau khi tứ bội hóa sẽ chứa đựng 2 bộ NST lưỡng bội của 2 loài bố mẹ nên được gọi là thể song nhị bội.

Sự hình thành loài bằng lai xa và đa bội hóa là phương thức phổ biến ở thực vật, ít gặp ở động vật vì ở động vật cơ chế cách li sinh sản giữa 2 loài rất chặt chẽ và phức tạp, nhất là ở nhóm có hệ thần kinh phát triển, sự đa bội hóa thường gây nên những rối loạn về giới tính, sẩy thai, chết từ giai đoạn phôi. Trong khi đó ở thực vật, lai khác loài được thực hiện dễ dàng hơn, các cây đa bội đôi khi có nhiều ưu thế phát triển hơn các cây lưỡng bội. Vì vậy, đây là phương thức hình thành loài phổ biến ở thực vật.

I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

1. Thực chất: Quá trình hình thành loài mới.

Là quá trình lịch sử cải biến thành phần kiểu gen của quần thể ban đầu theo hướng thích nghi tạo ra hệ gen mới cách li sinh sản với quần thể gốc.

2. Các phương thức hình thành loài chủ yếu.

a. Hình thành loài bằng con đường địa lí:

- Cơ chế hình thành loài: Loài mở rộng khu phân bố và chiếm thêm những vùng lãnh thổ mới có điều kiện địa chất, khí hậu khác nhau hoặc khu phân bố của loài bị chia cắt do các vật cản địa lí làm cho các quần thể trong loài bị cách li với nhau. Trong điều kiện sống khác nhau, chọn lọc tự nhiên đã tích lũy các biên dị di truyền theo các hướng khác nhau dần dần tạo thành những nòi địa lí, những nòi này cách li di truyền lâu dài dẫn đến hình thành loài mới.

- Vai trò của điều kiện địa lí: Điều kiện địa lí tạo điều kiện cho sự phân hóa kiểu gen trong loài, điều kiện địa lí không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật mà là nhân tố chọn lọc những kiểu gen thích nghi.

- Vai trò của cách li địa lí: Ngăn cản hiện tượng tạp giao, làm cho quá trình phân li tính trạng được triệt để do đó củng cố và tăng cường sự phân hóa kiểu gen trong quần thể gốc.

b. Hình thành loài bằng con đường sinh thái.

- Cơ chế: trong cùng 1 khu phân bố địa lí, các quần thể của loài được chọn lọc theo hướng thích nghi với các điều kiện sinh thái khác nhau, hình thành nên các nòi sinh thái, giữa các nòi, dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên lâu dài và các nhân tố tiến hóa khác có thể dẫn tới cách li di truyền, cuối cùng hình thành loài mới. Đây là phương thức hình thành loài thường gặp ở thực vật và động vật ít di động xa.

- Vai trò của điều kiện sinh thái: Điều kiện sinh thái không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi trên cơ thể sinh vật mà là nhân tố chọn lọc kiểu gen thích nghi.

- Vai trò của cách li sinh thái: Ngăn cản sự giao phối tự do làm cho tính trạng phân li triệt để, củng cố tăng cường sự phân hóa kiểu gen trong quần thể gốc.

=> Rất khó để tách bạch con đường địa lí và sinh thái vì khi loài mở rộng khu vực địa lí thì nó cũng đồng thời gặp những điều kiện sinh thái khác nhau. Sự hình thành loài bằng con đường sinh thái được dùng với nghĩa hẹp là chỉ trường hợp loài mới được hình thành từ 1 nòi sinh thái ở ngay trong khu phân bố của loài gốc.

c. Hình thành loài bằng đột biến lớn (Phương thức hình thành loài nhanh).

- Đa bội khác nguồn: Tế bào của cơ thể lai khác loài chứa bộ NST của 2 loài bố mẹ, do đó bộ NST này không có cặp tương đồng nên trong kì đầu giảm phân 1 không xảy ra sự tiếp hợp đã gây trở ngại cho quá trình phát sinh giao tử làm cho cơ thể lai xa thường bất thụ. Tuy vậy, nòi mới vẫn có thể được hình thành từ con lai khác loài nếu xảy ra các trường hợp:

+ TH1: Con lai ngẫu nhiên có được khả năng sinh sản vô tính.

+ TH2: Con lai khác loài được đột biến làm nhân đôi toàn bộ số lượng NST (dị đa bội hóa).

=> Lai xa và đa bội hóa là con đường hình thành loài thường gặp ở thực vật, ít gặp ở động vật vì ở động vật có cơ chế sinh sản và cách li sinh sản phức tạp và sự đa bội hóa thường gây những rối loạn về giới tính.

- Đa bội cùng nguồn: Từ 1 số thể đa bội cùng nguồn tỏ ra thích nghi sẽ phát triển thành 1 quần thể đa bội mới và trở thành 1 loài mới. Phương thức hình thành loài từ thể đa bội cùng nguồn cũng là con đường hình thành loài phổ biến ở thực vật.

- Hình thành loài do cấu trúc lại bộ NST: Kiểu hình thành loài này đầu tiên xuất hiện ở 1 số cá thể mang đột biến đảo đoạn hoặc chuyển đoạn NST. Nếu tỏ ra thích nghi, chúng sẽ phát triển và chiếm 1 phần trong khu phân bố của dạng gốc, sau đó được phát tán rộng ra thành quần thể, có thể hình thành loài mới.

3. Vai trò của các nhân tố tiến hóa trong hình thành loài mới:

- Quá trình đột biến và quá trình giao phối nhằm cung cấp nguyên liệu cho chọn lọc tự nhiên, các yếu tố ngẫu nhiên, di nhập gen làm thay đổi đột ngột tần số tương đối của các alen qua đó làm tăng tốc độ hình thành loài mới.

- Quá trình chọn lọc tự nhiên là nhân tố định hướng quá trình hình thành loài, quyết định chiều hướng, nhịp độ biến đổi tần số alen, lựa chọn những tổ hợp alen đảm bảo sự thích nghi với môi trường.

=> Dù loài mới được hình thành theo phương thức nào thì loài mới cũng không xuất hiện với 1đột biến mà là sự tổ hợp của nhiều đột biến. Loài mới không xuất hiện với 1 cá thể duy nhất mà là 1 quần thể, 1 nhóm quần thể tồn tại như 1 khâu trong hệ sinh thái, đứng vững qua thời gian dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên.

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP

Bài 1: Trình bày quá trình hình thành loài mới bằng con đường địa lí.

Hướng dẫn giải

1) Cơ sở:

+ Loài mở rộng khu phân bố nên các nhóm quần thể của loài sống trong các điều kiện khí hậu khác nhau hoặc do sự phân chia các khu vực phân bố đã tạo sự cách li địa lí các quần thể trong loài. Do vậy chọn lọc tự nhiên đã trình bày các biến dị có lợi theo chiều hướng khác nhau tạo ra các loài địa lí rồi tới các loài mới.

+ Điều kiện địa lí không là nguyên nhân trực tiếp gây ra các biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật mà là những nhân tố chọn lọc những kiểu gen thích nghi.

+ Hình thành loài bằng con đường địa lí là phương thức thường gặp ở cả động, thực vật trong đó địa lí là nhân tố tạo điều kiện cho sự phân hóa trong loài.

2) Ví dụ: Loài chim sẻ ngô do khu vực phân bố địa lí khác nhau đã hình thành 3 nòi có những đặc điểm khác nhau về màu sắc lông và kích thước cánh.

Bài 2: Trình bày về con đường hình thành loài mới bằng các đột biến lớn.

Hướng dẫn giải

1) Đa bội hóa khác nguồn (lai xa kèm đa hội hóa)

a) Cơ sở:

+ Khi lai khác loài, cơ thể lai sẽ bất thụ vì tế bào chứa bộ đơn bội của loài bố mẹ và các cặp NST không tương đồng nên rối loạn trong cơ chế giảm phân. Do vậy đã không tạo được giao tử hay giao tử có sức sống yếu.

+ Dùng tác nhân gây đột biến đa bội tạo cơ thể tứ bội thì đó sẽ là loài mới hữu thụ do chứa 2 bộ NST lưỡng bội của hai loài bố mẹ, được gọi là thể song nhị bội.

+ Lai xa và đa bội hóa là con đường xảy ra phổ biến ở thực vật, rất ít gặp động vật vì ở động vật, cơ chế cách li sinh sản giữa hai loài rất phức tạp, nhất là ở nhóm có hệ thần kinh phát triển, gây ra những rối loạn về giới tính.

b) Ví dụ: Đem lai giữa cải củ (2n = 18) với cải bắp (2n = 18) thu được cải củ - bắp (2n = 18) có tính bất thụ. Dùng cônsixin gây đột biến tứ bội, tạo thể song nhị bội (4n = 36) hữu thụ. Đây là loài mới có năng suất cao.

2) Đa bội hóa cùng nguồn (tự đa bội):

+ Xử lí đột biến tứ bội ở hợp tử, tạo cây tứ bội 4n (do NST nhân đôi nhưng không phân li trong nguyên phân).

+ Lai hữu tính giữa hai cá thể tứ bội, tạo cây tứ bội (4n).

+ Lai hữu tính giữa cây tứ bộ (4n) với cây lưỡng bội (2n) tạo ra cây tam bội (3n).

+ Xử lí đột biến ở 1 trong 2 bên bố mẹ, tạo giao tử lưỡng bội (2n), đem thụ tinh với giao tử bình thường mang (n), tạo hựp tử có (3n).

3) Cấu trúc lại bộ NST:

- Gây đột biến cấu trúc NST (đảo đoạn, chuyển đoạn) làm đổi chức năng của gen trong nhóm gen liên kết mới, làm đổi hình dạng và kích thước của NST. Tóm lại, dù theo phương thức nào, loài mới cũng không xuất hiện với một cá thể nhất định mà phải là một quần thể hay nhóm quần thể, tồn tại và phát triển như một mắc xích trong hệ sinh thái, đứng vững qua thời gian dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên.

Bài 3: Nêu các nhân tố tiến hóa chi phối quá trình hình thành loài và vai trò cơ bản của mỗi nhân tố đó.

Hướng dẫn giải

a) Các nhân tố: quá trình đột biến, quá trình giao phối, quá trình chọn lọc tự nhiên và các cơ chế cách li.

b) Vai trò:

b1- Quá trình đột biến: Cung cấp nguyên liệu cho chọn lọc.

b2- Quá trình giao phối: Phát tán đột biến, tạo ra nguyên liệu thứ cấp (biến dị tổ hợp).

b3- Chọn lọc tự nhiên: Đào thải tổ hợp gen kém thích nghi, giữ lại các tổ hợp gen thích nghi.

b4- Các cơ chế cách li: Tạo điều kiện phân hóa nhanh các tổ hợp gen mới thích nghi, cách li sinh sản với quần thể gốc.