Giáo trình Học thuyết tiến hóa hiện đại: Phần 2 - PGS.TS Trần Quốc Dung

Tiếp nối phần 1, phần 2 của cuốn Giáo trình Học thuyết tiến hóa hiện đại sẽ giới thiệu đến các bạn một số kiến thức về: các nhân tố tiến hóa, quá trình hình thành các đặc điểm thích nghi, loài và sự hình thành loài, nguồn gốc và chiều hướng tiến hóa của sinh giới, nguồn gốc sự sống, nguồn gốc của loài người. Cùng tham khảo phần 2 của giáo trình để nắm bắt toàn thể nội dung của tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Học thuyết tiến hóa hiện đại: Phần 2 - PGS.TS Trần Quốc Dung Chương 6 CÁC NHÂN TỐ TIẾN HÓA Nhân tố tiến hóa là các yếu tố chi phối sự phát triển của sinh giới, bao gồm quá trình đột biến, giao phối không ngẫu nhiên, di nhập gen, sóng quần thể, biến động di truyền và chọn lọc tự nhiên. 1. QUÁ TRÌNH ĐỘT BIẾN 1.1. Khái niệm quá trình đột biến Quá trình đột biến là một chuỗi nguyên nhân và cơ chế phức tạp dẫn tới kết quả phát sinh đột biến. Vai trò chính của quá trình đột biến là tạo ra nguồn nguyên liệu cơ sở cho quá trình tiến hóa làm cho mỗi tính trạng của loài đều có phổ biến dị phong phú. 1.2. Áp lực của quá trình đột biến Quá trình đột biến tạo ra nhiều alen mới. Alen này khác alen khác ở một hoặc một số cặp nucleotide nào đó. Các gen có cấu trúc bền vững thì có ít alen, những gen dễ đột biến thì có nhiều alen. 1.2.1. Quá trình đột biến thuận Giả sử tại một locus có 2 alen A và a. A bị đột biến thành a với tần số u tính trên số giao tử trong một thế hệ (0≤ u ≤ 1). Gọi p0: tần số tương đối của alen A ở thế hệ xuất phát p1, p2... pn: tần số tương đối của alen A ở thế hệ thứ nhất, thứ hai... thứ n. Ta có: - Tần số tương đối của alen A ở thế hệ thứ nhất là: p1 = p0 – up0 = p0 (1-u) - Tần số tương đối của alen A ở thế hệ thứ hai là: p2 = p1 –up1 = p1 (1-u) = p0 (1-u) (1-u) = p0 (1-u)2 - Tần số tương đối của alen A ở thế hệ thứ n là: pn = p0 (1-u)n * Nhận xét: - u càng lớn thì tần số tương đối của alen A càng giảm nhanh. Như vậy, quá trình đột biến đã gây ra một áp lực làm biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể. 72 - Áp lực của quá trình đột biến biểu hiện ở tốc độ biến đổi tần số tương đối của alen đột biến. - Nếu đột biến diễn ra liên tục theo chiều A → a thì cuối cùng alen A sẽ bị loại ra khỏi quần thể và được thay thế bởi alen a. Trong thực tế, tần số đột biến thường rất thấp, vì thế áp lực của quá trình đột biến là không đáng kể, nhất là đối với các quần thể lớn. 1.2.2. Quá trình đột biến thuận nghịch Đột biến có thể xảy ra ở một gen theo 2 chiều: đột biến thuận A → a với tần số u, đột biến nghịch a → A với tần số v. Gọi q0 là tần số alen a ở thế hệ xuất phát ∆p là sự biến đổi tần số alen A sau mỗi thế hệ. Giả sử tại gen A xảy ra đột biến thuận nghịch. Sau một thế hệ tần số tương đối của A sẽ là: p1 = p0 – up0 + vq0 ∆ p = p1 – p0 ∆p = (p0 –up0 + vq0) – p0 ∆p = vq0 – up0 Tần số tương đối p của A và q của a sẽ đạt thế cân bằng khi: ∆p = 0 ⇔ vq - up = 0 ⇔ v (1-p) - up = 0 v ⇔ p= u+v Tương tự ta được: u q= u+v Ví dụ 1: Giả sử trong một quần thể có tốc độ đột biến thuận là u=10-5 và tốc độ đột biến nghịch là v=10-6. Hãy tính tần số tương đối của alen A và tần số tương đối của alen a khi quần thể đạt trạng thái cân bằng mới. Gọi p tần số tương đối của alen A, q là tần số tương đối của alen a. v 10 −6 1 Ta có: p = = −5 −6 = = 0,09 u + v 10 + 10 11 u 10 −5 10 q= = −5 −6 = = 0,91 u + v 10 + 10 11 73 Ví dụ 2: Giả sử trong một quần thể có tốc độ đột biến nghịch v=10-6 và tốc độ đột biến thuận u=3v. Hãy tính tần số tương đối của alen A và tần số tương đối của alen a khi quần thể đạt trạng thái cân bằng mới. Gọi p tần số tương đối của alen A, q là tần số tương đối của alen a. u 3v 3 Ta có: q = = = = 0,75 u + v 3v + v 4 p = 1-q = 1- 0,75 = 0,25 Như vậy, nếu trong quần thể có 10×106 alen A và a thì lúc cân bằng trong quần thể sẽ có 2,5×106 alen A và 7,5×106 alen a. * Lưu ý: - Trong trường hợp có đột biến nghịch thì tần số tương đối của các alen biến đổi chậm hơn lúc chỉ có đột biến thuận. - Tần số tương đối của các alen thường không ở trạng thái cân bằng vì còn có những nhân tố tiến hóa khác tác động, đặc biệt là quá trình chọn lọc tự nhiên. - Giả thiết alen a là trung tính, alen A và alen a có sức sống ngang nhau. Trong thực tế, alen đột biến a thường có sức sống kém hơn và kiểu hình dại có khả năng sinh ra nhiều con cháu hơn kiểu hình đột biến. Tóm lại, qua phân tích thấy rằng quá trình đột biến là nhân tố tiến hóa có tác động ảnh hưởng tới sự biến đổi tần số alen trong quần thể nhưng áp lực của nó là không lớn. Cho nên khi đề cập đến quá trình đột biến, người ta nhấn mạnh chủ y ...