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.
I. HÌNH THÀNH LOÀI BẰNG CÁCH LI TẬP TÍNH VÀ CÁCH LI SINH THÁI
1. 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.
- Ví dụ: Sự hình thành các loài cá với màu sắc khác nhau trong một hồ nước ở Châu Phi [SGK].
2. 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 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.
→ 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.
II. HÌNH THÀNH LOÀI BẰNG CÁC ĐỘT BIẾN LỚN [HÌNH THÀNH LOÀI NHANH - HÌNH THÀNH LOÀI BẰNG CÁCH MẠNG DI TRUYỀN]
1. 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.
Ví dụ: chuối nhà 3n được hình thành từ chuối rừng 2n theo con đường tự đa bội.
Bước 1: Giao tử 2n × giao tử 2n → hợp tử 4n và cây 4n
Bước 2: Cây 4n tự thụ phấn → loài mới. [loài tứ bội 4n]
Kiểm tra: Cây 4n × cây 2n → cây 3n [bất thụ].
Theo tiêu chuẩn cách li sinh sản, quần thể 4n cách li sinh sản với quần thể 2n. [2 loài khác nhau]
2. Hình thành loài nhờ cơ chế lai xa và đa bội hóa
P : Loài A [2nA] × Loài B [2nB]
G : nA nB
F1 : [nA + nB] → không có khả năng sinh sản hữu tính [bất thụ]
Đa bội F1
F2 : [2nA + 2nB] →[thể song nhị bội] → có khả năng sinh sản hữu tính [hữu thụ].
- 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.
3. Hình thành loài nhờ 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.
Nhìn chung:
- Sự hình thành loài mới là một quá trình lịch sử, với sự tham gia của các nhân tố đột biến, giao phối, CLTN 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 đặc điểm thích nghi không nhất định dẫn đến hình thành loài mới. VD: Loài người có rất nhiều các quần thể khác nhau, đa màu da, đa sắc tộc nhưng vẫn là cùng một loài.
- Ngược lại, hình thành loài mới bao giờ cũng gắn liền với sự hình thành các đặc điểm thích nghi mới, vì thích nghi rồi, cộng thêm cơ chế cách li sẽ dẫn đến các loài mới.
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
BÀI 30: QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LOÀI [tiếp theo]
II. HÌNH THÀNH LOÀI CÙNG KHU VỰC ĐỊA LÍ:
1. Hình thành loài bằng cách li tập tính và cách li sinh thái:
+ Hình thành loài bằng cách li tập tính:
- Trong cùng 1 vùng phân bố có sự cách li về tập tính giao phối giữa các quần thể à loài mới.
- Ví dụ: hai quần thể cá trong cùng 1 hồ nhưng lại có tập tính sinh sản khác nhau, 1 quần thể thường đẻ trứng trong các khe đá, 1 quần thể lại thường đẻ trứng ven bờ dẫn đến cách li về mặt tập tính. Nếu sự cách li này diễn ra trong thời gian dài sẽ dẫn đến hình thành loài mới.
+ Hình thành loài bằng cách li sinh thái:
- Do có sự cách li nơi ở giữa các quần thể trong cùng 1 vùng phân bố địa lí cũng có thể dẫn đến hình thành loài mới.
- Ví dụ: quần thể cá hồi [Salmo trutta] trong hồ Xêvan [Acmêni] phân hóa về mùa đẻ trong năm và chỗ đẻ đã làm hình thành những nòi sinh thái khác nhau. Nếu sự cách li này diễn ra trong một thời gian dài có thể dẫn đến hình thành loài mới.
-Ví dụ sự hình thành loài mới bằng con đường sinh thái của các quần thể thực vật sống ở sông Vônga
2. 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 vì 1 lí do nào đó các cặp NST không phân li tạo thành giao tử 2n.
Ví dụ chuối nhà 3n được hình thành từ chuối rừng 2n theo con đường tự đa bội.
Bước 1: Giao tử 2n x giao tử 2n à hợp tử 4n à cây 4n
Bước 2: Cây 4n tự thụ phấn à loài mới. [loài tứ bội 4n]
Kiểm tra: Cây 4n x cây 2n à cây 3n [bất thụ].
Theo tiêu chuẩn cách li sinh sản, quần thể 4n cách li sinh sản với quần thể 2n. [2 loài khác nhau]
3. Hình thành loài nhờ cơ chế lai xa và đa bội hóa:
- Hình thành loài mới trong cùng 1 khu vực địa lí do sai khác NST à cách li sinh sản à loài mới
- Cơ thể lai khác loài thường bất thụ, đa bội hóa cơ thể lai khác loài để có cơ thể lai chức 2 bộ NST của bố mẹ, quá trình giảm phân bình thường và trở nên hữu thụ à loài mới. Loài mới đa bội cách li sinh sản với bố mẹ.
Ví dụ Loài bông trồng ở Mĩ có bộ NST 2n = 52, trong đó có 26 NST lớn và 26 NST nhỏ. Được hình thành bằng con đường lai xa và đa bội hóa từ loài bông của châu Âu có bộ NST 2n = 26 gồm toàn NST lớn và loài bông hoang dại ở Mĩ có bộ NST 2n = 26 NST nhỏ.
Ví dụ Sự hình thành lúa mì hiện đại nhờ quá trình lai xa và đa bội hoá
- Lai xa và đa bội hóa tạo nên loài mới thường xảy ra ở thực vật [vì ở thực vật có khả năng tự thụ phấn, sinh sản sinh dưỡng], ít xảy ra ờ động vật vì:
+ Hệ thần kinh của động vật phát triển.
+ Cách li sinh sản giữa 2 loài rất phức tạp.
+ Đa bội hóa thường gây nên rối loạn về giới tính.
BÀI TẬP :
Câu 1. Phân biệt nòi địa lý, nòi sinh thái, nòi sinh học.
- Nòi địa lí là nhóm quần thể phân bố trog một khu vực xác định. Hai nòi địa lí khác nhau có khu phân bố riêng biệt.
- Nòi sinh thái là nhóm quần thể thích nghi với những điều kiện sinh thái xác định. Trong cùng một khu vực địa lí có thể tồn tại nhiều nòi sinh thái, mỗi nòi chiếm một sinh cảnh phù hợp.
- 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.
Câu 2. Phân tích vai trò của điều kiện địa lí, cách li địa lí và chọn lọc tự nhiên trong phương thức hình thành loài bằng con đường địa lí thông qua một ví dụ cụ thể.
- Vai trò của điều kiện địa lí không chỉ làm cho các loài bị cách li nhau mà còn quy định các hướng chọn lọc cụ thể.
- Cách li địa lí do những vật cản địa lí như: sông, núi, đất liền... làm cho các quần thể trong loài bị cách li nhau.
- Trong phương thức hình thành loài bằng con đường địa lí, chọn lọc tự nhiên với vai trò tích lũy các biến dị di truyền theo những hướng khác nhau,dần dần tạo thành những nòi địa lí rồi tới loài mới.
Câu 3. Nêu đặc điểm của sự hình thành loài bằng con đường sinh thái, cho ví dụ minh hoạ. Vì sao phương thức này thường gặp ở thực vật và những nhóm động vật ít di chuyển xa?
- Phương thức này thường gặp ở thực vật và động vật ít di động.
- Các quần thể của loài được chọn lọc theo hướng thích nghi với những điều kiện sinh thái khác nhau đưa đến sự hình thành loài mới.
- Theo nghĩa hẹp, loài mới được hình thành từ một nòi sinh thái ngay trong khu phân bố của loài gốc.
- Ví dụ: quần thể cá hồi [Salmo trutta] trong hồ Xêvan [Acmêni] phân hóa về mùa đẻ trong năm và chỗ đẻ đã làm hình thành những nòi sinh thái khác nhau. Nếu sự cách li này diễn ra trong một thời gian dài có thể dẫn đến hình thành loài mới.
- Phương thức này thường gặp ở thực vật và động vật ít di chuyển vì chỉ có những loài ít hoặc không di chuyển khi sống trong cùng khu phân bố mới có thể tạo ra sự cách li nhất định về mặt địa lí. Cách li địa lí một thời gian dài thì sẽ kéo theo cách li sinh sản và dẫn đến hình thành loài mới.
- Tuy nhiên, các loài thực vật cũng có nhiều khả năng phát tán khác nhau tới các vùng địa lí. Ví dụ: phát tán nhờ gió, nhờ côn trùng, động vật …
Câu 4. Nêu các cơ chế hình thành loài bằng đột biến lớn. Vì sao hình thành loài bằng đa bội hoá hay gặp ở thực vật, ít gặp ở động vật?
- Đa bội khác nguồn: cơ thể đa bội mang bộ nhiễm sắc thể của 2 loài khác nhau
- Đa bội cùng nguồn: tăng theo bội số của bộ NST n của cùng một loài [3n, 4n, 5n…]
- Cấu trúc lại bộ NST: bằng các đột biến cấu trúc NST như đảo đoạn, chuyển đoạn là thay đổi chức năng của gen trong nhóm liên kết mới.
- Đa bội hóa thường gặp ở thực vật và ít gặp ở động vật: vì ở động vật cơ chế cách li sinh sản giữa hai loài rất phức tạp, sự đa bội hóa lại thường gây nên những rối loạn về giới tính.
Câu 5. Nêu thực chất của quá trình hình thành loài mới và vai trò của các nhân tố tiến hoá, các cơ chế cách li đối với quá trình này.
- Thực chất của quá trình hình thành loài mới là sự 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.
- Vai trò của các nhân tố tiến hóa:
- Các quá trình đột biến và giao phối cung cấp nguyên liệu cho quá trình chọn lọc
- Tác động của các nhân tố ngẫu nhiên, di – nhập gen làm thay đổi đột ngột tần số tương đối của các alen, nhờ đó làm tăng tốc quá trình hình thành loài mới.
- Quá trình CLTN là nhân tố định hướng sự hình thành loài, quy định chiều hướng và nhịp điệu thay đổi tần số tương đối của các alen, lựa chọn những tổ hợp alen, đảm bảo sự thích nghi với môi trường.
- Vai trò của các cơ chế cách li là thúc đẩy quá trình phân li tính trạng, tăng cường sự phân hóa vốn gen trong quần thể gốc, làm cho quần thể gốc nhanh chóng phân li thành những quần thể mới ngày càng khác xa nhau cho tới khi có sự cách li di truyền, nghĩa là tạo ra loài mới.
Bài 6: Từ một loài sinh vật không có sự cách li về mặt địa lí có thể hình thành nên các loài khác nhau được không? Giải thích.
Không có cách li địa lí thì loài mới vẫn có thể hình thành nếu giữa các tiểu quần thể cuối cùng một loài có sự cách li nào đó khiến các cá thể của các tiểu quần thể không giao phối với nhau hoặc có giao phối với nhau nhưng đời con sinh ra bị bất thụ. Các kiểu cách li có thể là cách li địa lí, cách li sinh thái, cách li sau hợp tử.
Bài 7: Loài bông trồng ở Mĩ có bộ NST 2n = 52 trong đó có 26 NST lớn và 26 NST nhỏ. Loài bông của châu Âu có bộ NST 2n = 26 gồm toàn NST lớn. Loài bông hoang dại ở Mĩ có bộ NST 2n = 26 NST nhỏ. Hãy giải thích cơ chế hình thành loài bông mới có bộ NST 2n = 52?
Loài cây bông này có lẽ đã được hình thành bằng cách lai xa kèm theo đa hội hoá.
Bài 8: Giải thích cơ chế hình thành loài mới bằng con đường đa bội hoá?
Con lai khác loài nếu được đa bội hoá làm cho các NST của mỗi loài đều có NST tương đồng thì chúng có thể sinh sản bình thường. Chúng được xem là một loài mới so với các loài bố mẹ vì khi lai trở lại với các loài bố mẹ thì sẽ cho ra con lai bất thụ [cách li sinh sản với các loài bố mẹ].
Bài 9: Tại sao lại phải bảo vệ sự đa dạng sinh học của các loài cây hoang dại cũng như các giống cây trồng nguyên thuỷ?
Cần phải bảo vệ sự đa dạng của các loài cây, ngay cả các cây hoang dại vì sau này chúng ta có thể khai thác những gen quý hiếm từ chúng hoặc tạo ra các giống cây trồng mới.
Bài 10: Hãy chọn câu đúng nhất.
Từ quần thế cây 2n người ta tạo ra được quần thể cây 4n quần thể cây 4n có thể xem là một loài mới, vì sao?
A. Quần thể cây 4n có sự khác biệt với quần thể cây 2n về số lượng NST.
B. Quần thể cây 4n không thể giao phấn được với các cây của quần thể cây 2n.
C. Quần thể cây 4n giao phấn được với các cây của quần thể cây 2n cho ra cây lai 3n bị bất thụ.
D. Quần thể cây 4n có các đặc điểm hình thái như kích thước các cơ quan sinh dưỡng lớn hơn hẳn các cây của quần thể 2n.
Đáp án đúng: C. Quần thể cây 4n giao phấn được với các cây của quần thể cây 2n cho ra cây lai 3n bị bất thụ.