MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA PHẦN I – MỞ ĐẦU Nhân tố tiến hóa :"chọn lọc tự nhiên " phần thiếu kỳ thi tuyển sinh đại học, kì thi học sinh giỏi nước quốc tế Làm để học sinh tiếp thu, hiểu vận dụng kiến thức nhân tố:"chọn lọc tự nhiên " cách đơn giản nhất? Từ sở trên, phân loại dạng tập đưa phương pháp giải chung; đồng thời có hướng dẫn giải tập chọn lọc từ đề thi đại học từ 2009 đến 2013, đề HSG quốc gia, quốc tế… Mong chuyên đề giúp cho học sinh học tập nghiên cứu tốt đồng thời giúp thân giảng dạy tốt Mã: SI19 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA PHẦN II NỘI DUNG A.CƠ SỞ LÝ LUẬN: BIẾN DỊ DI TRUYỀN VÀ CHỌN LỌC TỰ NHIÊN Sự nghiên cứu tính di truyền có liên quan đến truyền lại alen bố mẹ đến Chúng ta biết hầu hết loài, sinh vật có alen kiểu gen, kiểu hình thường xác định alen Dĩ nhiên, cá thể tiến hóa đặc tính di truyền ổn định sinh Nhưng quần thể cá thể có khả giao phối với nhau, tiến hóa qua thời gian I.DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ Vốn gen (Gene pool) Ðể hiểu tiến hóa biến đổi thành phần gen quần thể qua hệ kế tiếp, cần hiểu đôi điều di truyền học quần thể Những nghiên cứu di truyền học cá thể đặt sở kiểu gen, cấu trúc di truyền cá thể Những nghiên cứu di truyền quần thể sở vốn gen, cấu trúc di truyền quần thể Vốn gen tổng gen có tất cá thể quần thể Nó bao gồm tổng alen tất locus gen toàn cá thể quần thể Tần số alen tần số kiểu gen Như biết, thông thường gen thể lưỡng bội chứa tối đa alen gen Nhưng hạn chế vốn gen quần thể Nó chứa số dạng alen khác gen Vốn gen gen xác định tần số alen gen quần thể Nếu tần số alen thay đổi theo thời gian thay đổi tiến hóa Vì vậy, muốn xác định nhân tố gây tiến hóa, cách xác định nhân tố gây thay đổi tần số alen Làm tính toán tần số kiểu gen diện quần thể nầy hệ tiếp theo? Nếu giả định quần thể lớn MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA tất kiểu gen có hội sống sót tính toán nầy không khó thực Kết cho thấy tần số kiểu gen hệ quần thể giúp biết quần thể tiến hóa Ðịnh luật Hardy-Weinberg: Theo định luật Hardy-Weinberg, điều kiện định, lòng quần thể giao phối (quần thể sinh sản hữu tính) tần số tương đối alen gen có xu hướng trì không đổi từ hệ sang hệ khác Tần số alen kiểu gen quần thể trạng thái cân bằng: p2 +2pq +q2= Trong p tần số alen A q tần số alen a (p + q luôn 1) Sự tiến hóa xảy có tác động làm xáo trộn cân di truyền Ðiều ghi nhận lần vào năm 1908 G.H.Hardy W.Weinberg Chúng ta khảo sát điều kiện mà định luật Hardy-Weinberg phải có vốn gen quần thể trạng thái cân di truyền Chúng bao gồm: (1) Quần thể phải đủ lớn để tác động ngẫu nhiên làm biến đổi tần số alen (2) Không xảy đột biến đột biến thuận đột biến nghịch (3) Không có di cư nhập cư (4) Sự giao phối phải hoàn toàn ngẫu nhiên theo kiểu hình (5) Các cá thể quần thể có KG khác nhau, phải có sức sống sinh sản Ðịnh luật Hardy-Weinberg chứng minh biến dị di truyền hai sở chọn lọc tự nhiên, biến dị hay di truyền gây tiến hóa Nếu có biến dị di truyền, điều kiện định luật thỏa, tần số alen không thay đổi tiến hóa xảy Trong thực tế, điều kiện không hoàn toàn thỏa tiến hóa xảy Hiện định luật Hardy-Weinberg cung cấp sở để xem xét liệu quần thể tự nhiên Khi xem lại nhân tố tác động lên quần thể, thấy nhân tố nhân tố tác động lên quần thể quan trọng MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Với điều kiện thứ nhất, quần thể phải lớn để ngẫu nhiên yếu tố làm biến đổi tần số alen Dĩ nhiên, thực tế quần thể lớn , có nhiều quần thể tự nhiên đủ lớn để tác động ngẫu nhiên gây biến đổi tần số alen vốn gen chúng Ví dụ quần thể với 10.000 cá thể độ tuổi sinh sản có lẽ không bị ảnh hưởng thay đổi ngẫu nhiên Nhưng tần số alen quần thể nhỏ, có 100 cá thể độ tuổi sinh sản chịu ảnh hưởng nhiều tác động ngẫu nhiên, dễ dàng dẫn đến alen vốn gen Ðiều kiện thứ hai (Không xảy đột biến đột biến thuận đột biến nghịch), điều thấy quần thể đột biến luôn xảy Hầu hết gen đột biến lần triệu đến 100 triệu lần chép Sự cân đột biến hiếm: số lượng đột biến thuận đơn vị thời gian số lượng đột biến nghịch Như đột biến gây thay đổi chậm tần số alen quần thể Các alen bền vững có khuynh hướng tăng tần số, alen dễ bị đột biến có khuynh hướng giảm tần số Mặc dù áp lực đột biến diện, nhân tố tạo thay đổi tần số alen quần thể giai đoạn ngắn Theo điều kiện thứ ba cho cân di truyền, vốn gen nhận loài nhập cư từ quần thể khác để đưa vào alen làm tăng tần số alen có, di cư làm thay đổi tần số alen Tuy nhiên, số lớn quần thể tự nhiên, có lượng nhỏ gen di cư, gọi dòng gen (gene flow), nhân tố có khuynh hướng làm tăng biến dị, phá vỡ cân Hardy-Weinberg dẫn đến tiến hóa Sự tiến hóa - nghĩa thay đổi tần số alen, giai đoạn ngắn, không cần có chọn lọc tự nhiên Vì kết luận điều kiện thứ ba cho cân di truyền gặp tự nhiên Hai điều kiện cuối cho cân gen quần thể giao phối sinh sản hoàn toàn ngẫu nhiên Trong số lớn nhân tố tác động đến giao phối sinh sản lựa chọn cá thể giao phối, tần số giao phối, MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA thành thục, tổng số hợp tử tạo lần giao phối, phần trăm hợp tử phát triển thành phôi sinh ra, sống sót đến độ tuổi sinh sản, thành thục cá thể sống sót cá thể trưởng thành sau sinh sản Ðể cho giao phối sinh sản hoàn toàn ngẫu nhiên, phải có độc lập kiểu gen để chọn lọc tự nhiên tiến hành Ðiều kiện có lẽ không gặp quần thể thật Như vậy, chọn lọc tự nhiên luôn tác động quần thể, luôn có áp lực chọn lọc làm phá vỡ cân Hardy-Weinberg gây tiến hóa Tóm lại, năm điều kiện cần thiết để đạt cân di truyền mô tả định luật Hardy-Weinberg liên quan đến năm nhân tố tác động tiến hóa Thứ nhất, biến động di truyền, thường quan trọng quần thể nhỏ không cần có chọn lọc tự nhiên Thứ hai, đột biến, luôn tác động, thời gian ngắn thường có ý nghĩa Giống biến động di truyền, đột biến độc lập với chọn lọc tự nhiên, giai đoạn đầu Thứ ba, di nhập cư ảnh hưởng đến tiến hóa không thiết phải có chọn lọc tự nhiên Thứ tư thứ năm, áp lực chọnlọc tự nhiên giao phối không ngẫu nhiên biến dị sinh sản, luôn quan trọng lịch sử tiến hoá loài II BIẾN DỊ 1.Biến dị từ tái tổ hợp: Các cá thể quần thể dù có số đặc điểm quan trọng chúng khác theo nhiều cách, số rõ nét, số tinh vi biến dị từ tái tổ hợp Chọn lọc tự nhiên đào thải số dạng biến dị quần thể giữ lại biến dị khác, tất thành phần quần thể biến đổi theo thời gian Biến dị phát sinh từ nguồn chính: trao đổi chéo (crossing over) giảm phân, tổ hợp hai giao tử đơn bội (sinh sản hữu tính) đột biến Hai trình đầu không tạo thành alen mà tái tổ hợp alen có Sự đột MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA biến, bao gồm đột biến điểm tái tổ hợp exon tỉ lệ lớn, nguồn tạo alen hoàn toàn Tóm lại, trình tạo alen mới, tổ hợp alen cung cấp biến dị di truyền, dựa vào chọn lọc tự nhiên tác động để tạo biến đổi quần thể Biến dị kiểu hình Mặc dù nhấn mạnh tầm quan trọng biến dị tiến hóa, có vài loại biến dị không liên quan đến chọn lọc tự nhiên Chọn lọc tự nhiên tác động lên biến dị di truyền biểu kiểu hình Một alen lặn không đồng hợp hoàn toàn tránh khỏi tác động chọn lọc tự nhiên, có biến dị ảnh hưởng đến cách thức hoạt động thể chịu tác động chọn lọc Các biến dị phát sinh tác động điều kiện môi trường khác đối tượng chọn lọc tự nhiên, chọn lọc tự nhiên ảnh hưởng lên toàn yếu tố di truyền quần thể Các kiến thức di truyền học rõ phát triển thể lực rèn luyện thường xuyên, phát triển lực trí tuệ giáo dục trì sức khỏe phần trị liệu bịnh tật thuốc men làm biến đổi gen tế bào sinh dục Như chọn lọc tự nhiên có tác động lên biến dị rèn luyện, giáo dục, dinh dưỡng, thuốc men mang lại tiến hóa sinh học Tương tự, biến dị phát sinh đột biến xoma nguyên liệu cho tiến hóa thể Ðột biến tế bào dinh dưỡng làm biến đổi gen tế bào sản sinh giao tử Vì dẫn đến tiến hóa sinh vật sinh sản hữu tính III CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ SỰ THÍCH NGHI 1.Sự thay đổi tần số alen cá thể Giả sử quần xuất phát, tần số alen A 0,9 và a 0,1; tần số kiểu gen AA :0,81 , Aa:0,18 aa:0,01 Theo định luật Hardy-Weinberg, thiếu yếu tố tiến hóa, tần số nầy thay đổi theo thời gian Bây MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA khảo sát nhân tố quan trọng tiến hóa áp lực chọn lọctự nhiên Giả sử chọn lọc tác động chống lại kiểu hình trội áp lực chọn lọc nầy làm giảm tần số alen A hệ từ 0,9 0,8 trước sinh sản xảy (dĩ nhiên có gia tăng tương ứng tần số alen a từ 0,1 lên 0,2 số cá thể sống sót, tổng hai tần số phải Chúng ta tính tần số kiểu gen tạo hợp tử hệ thứ hai: Giao tử 0,8A 0,2a 0,8 A 0,64 AA 0,16 Aa 0,2 a 0,16 Aa 0,04 aa Chúng ta thấy tần số kiểu gen hợp tử hệ thứ hai khác biệt so với tần số hệ bố mẹ; thay 0,81AA , 0,18 Aavà 0,01aa tần số 0,64AA , 0,32Aa 0,04aa Nếu chọn lọc tiếp tục tác động với kiểu hình trội hệ này, tần số alen A tiếp tục giảm , tần số kiểu gen hệ thứ ba khác tần số kiểu gen hai hệ trước( tần số AA thấp tần số aa cao hơn) Nếu áp lực chọn lọc nầy tiếp tục nhiều hệ tần số AA xuống thấp aa lên cao Như chọn lọc tự nhiên tạo thay đổi từ quần thể có 99% cá thể mang kiểu hình trội 1% mang kiểu hình lặn thành quần thể có kiểu hình trội hầu hết kiểu hình lặn Sự tiến hóa từ ưu kiểu hình chuyển sang ưu kiểu hình khác kết chọn lọc tự nhiên, không cần có đột biến Chúng ta xem tượng chọn lọc tự nhiên tạo thay đổi tận gốc tần số alen Chẳng sau phát hoạt tính kháng sinh penicillin, vi khuẩn Staphylococcus aureus nhanh chóng kháng lại thuốc nầy Ðể giết chết vi khuẩn, liều lượng penicillin cần sử dụng ngày cao Rõ ràng theo liều lượng cao penicillin, quần thể vi khuẩn tiến hóa Nhưng nhiều nghiên cứu cho thấy thuốc không gây đột biến đề kháng mà tác nhân chọn lọc cách giết chết vi khuẩn nhạy cảm thuốc Rõ ràng vài gen kháng penicillin diện với tần số thấp hầu hết quần thể , xuất từ sớm đột biến Do cá thể có gen kháng penicillin sống sót MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA xử lý kháng sinh, chúng sinh sản truyền lại gen quần thể (những cá thể nhạy cảm bị giết chết), hệ có tính kháng rõ rệt với penicillin Nếu gen quần thể bị xử lý penicillin, cá thể sống sót quần thể bị tiêu diệt Sự tác động áp lực chọn lọc nghĩa đột biến làm tăng sức đề kháng Thực vậy, tiếp tục chọn lọc với penicillin sức đề kháng tăng đặn mà chắn sống sót cá thể có đột biến làm tăng sức đề kháng Nhưng hoàn toàn ngẫu nhiên : môi trường chứa penicillin đột biến có lợi xuất chọn lọc giữ lại; đột biến tương tự xuất với tỉ lệ penicillin, không chọn lọc để đối phó với kháng sinh Sự tiến hóa tính kháng thuốc vi khuẩn hoàn toàn so sánh với tiến hóa sinh vật sinh sản hữu tính, chọn lọc làm thay đổi tần số gen nhanh sinh vật vô tính đơn bội sinh vật hữu tính Sự tái tổ hợp hệ loài hữu tính thường tái lập kiểu gen bị loại bỏ hệ trước (điều nầy không xảy sinh vật vô tính) Tuy nhiên, dù áp lực chọn lọc nhỏ tạo thay đổi lớn tần số gen quần thể sinh sản hữu tính có thời gian sinh trưởng ngắn (Thí dụ: ruồi dấm có 30 hệ /năm) Các kiểu chọn lọc tự nhiên a Chọn lọc vận động tính trạng đa gen Chúng ta thảo luận trường hợp lý tưởng bao gồm hai kiểu hình riêng biệt xác định alen gen Nhưng thực tế, số lớn đặc tính chịu tác động chọn lọc tự nhiên bị chi phối nhiều gen khác nhau, mà phần lớn gen có nhiều alen quần thể; nữa, biểu nhiều đặc tính chịu ảnh hưởng rõ rệt điều kiện môi trường Bởi vậy, đặc tính chiều cao- thường thay đổi liên tục giới hạn rộng Nếu điều kiện môi trường thay đổi, tạo biến đổi áp lực chọn lọc Ðể minh họa điều nầy, ta giả sử điều kiện làm tăng trưởng tốt xác định mặt di truyền Với lượng mưa hàng năm số quần thể tăng trưởng tốt MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Quần thể có tăng trưởng tốt lượng mưa hàng năm khoảng 32cm hay lượng mưa 48cm Những tăng trưởng tốt lượng mưa hàng năm khoảng 36cm 44cm phổ biến quần thể Sự đa dạng kiểu hình trì thay đổi quanh trị số trung bình, đến năm khô hạn bất thường, chẳng hạn, nhóm với lượng mưa hàng năm khoảng 32cm có lợi Vì năm có chọn lọc cho kiểu hình cực thuận, cực thuận thay đổi Vì lượng mưa trung bình 40cm nên tương ứng thích nghi thời kỳ dài chúng dạng phổ biến Sự thay đổi quần thể thực vật giả định đáp ứng với chọn lọc định hướng thay đổi lượng mưa Giả sử lượng mưa trung bình hàng năm vùng tăng chậm qua nhiều năm đến đạt 44 cm Trong điều kiện môi trường này, tương ứng với lượng mưa 44 cm mọc tốt trước đó; chúng sống sót nhiều sinh sản, tần số chúng tăng Tương tự, khác lại tăng trưởng tốt lượng mưa hàng năm khoảng 48 cm tần số chúng tăng trước Ngược lại tăng trưởng tốt lượng mưa hàng năm khoảng 36cm không tăng trưởng tốt trước, tần số chúng giảm Còn 32 cm, có sống sót lượng mưa hàng năm khoảng 44 cm Nếu lượng mưa hàng năm tiếp tục tăng qua nhiều năm đến đạt 48 cm , 44 cm, 48 cm tăng tần số, 36 cm giảm tần số 32 cm biến Nếu lượng mưa hàng năm từ từ tăng đến 52 cm, tạo thay đổi tần số Như vậy, thay đổi điều kiện môi trường dẫn đến chọn lọc định hướng (directional selection) làm cho quần thể tiến hóa theo hướng chức riêng Nếu quần thể đủ biến dị di truyền để có khả thay đổi môi trường biến đổi bị suy giảm, chí bị tuyệt diệt Trước lượng mưa trung bình bắt đầu tăng, có chọn lọc hàng năm theo hướng hướng khác, tuỳ thuộc vào lượng mưa năm nhỏ hay lớn mức bình thường Ðiều dẫn đến phân bố quanh lượng mưa trung bình 40cm năm * Sự tạo thành kiểu hình thông qua chọn lọc tự nhiên MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Cần lưu ý quần thể thực vật giả sử trên, chọn lọc định hướng không làm chuyển dịch đỉnh đường cong bên phải, xảy biến dị vốn gen nhỏ Thay vào đó, chúng làm toàn đường cong - hai biên đỉnh - chuyển dịch bên phải Sự chuyển dịch nầy thật lớn đến mà lớp thực vật (X) quần thể ban đầu trở thành lớp lớn Nhưng vấn đề X, Y, Z từ trước, làm chúng xuất quần thể cháu ? Một khả là, hoàn toàn ngẫu nhiên, số gen alen xuất làm cho cá thể có mang chúng tăng trưởng tốt vùng ẩm ; gen alen chịu tác động mạnh mẽ chọn lọc lan nhanh chóng quần thể Nhưng độ ẩm ảnh hưởng đến nhiều gen khác nhau, kiểu hình X,Y,Z xuất mà không cần đến biến dị di truyền mới, đơn giản gia tăng phân ly tần số alen có sẵn, sau chúng xuất chung với nhiều tạo kiểu hình Như vậy, tái tổ hợp chọn lọc, vắng alen mới, tạo kiểu hình tổ hợp gen cũ theo cách mới, tạo tổ hợp b Chọn lọc phân hóa (disruptive selection) Ðôi đặc điểm đa gen quần thể đối tượng để hai (hay nhiều) áp lực chọn lọc định hướng tác động đến hai cực đường cong phân bố Giả sử quần thể chim có nhiều biến dị chiều dài mỏ Giả sử thêm điều kiện thay đổi, cung cấp thức ăn tốt cho chim có mỏ ngắn dài tăng lên, lại giảm chim có chiều dài mỏ trung bình Ðiều xảy quần thể thực vật sinh trái thích hợp cho chim có mỏ trung bình bắt đầu suy giảm có loài di cư đến cạnh tranh có hiệu trái vào mùa thu hoạch Kết chọn lọc này, trước mắt phân chia quần thể thành hai kiểu riêng biệt, có mỏ ngắn có mỏ dài Hoạt động phối hợp hai áp lực ngược hướng làm đứt đoạn đường cong kiểu hình quần thể; loại chọn lọc nầy gọi chọn lọc phân hóa (hay chọn lọc phân ly) Thí dụ quan trọng chọn lọc phân hóa tượng lưỡng hình giao tử : noãn lớn tinh trùng (hoặc hạt phấn) nhỏ Nếu giả sử tất giao tử lúc đầu có kích thước, thấy nhiểu loài nguyên thủy, 10 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Câu 10 (đề quốc gia 2011) Hiệu chọn lọc tự nhiên phụ thuộc vào yếu tố nào? Giải thích Hướng dẫn chấm: - Phụ thuộc vào alen chọn lọc trội hay lặn Chọn lọc chống lại alen trội nhanh chóng làm thay đổi tần số alen quần thể, alen trội biểu kiểu hình trạng thái dị hợp Còn chọn lọc đào thải alen lặn làm thay đổi tần số alen chậm alen lặn bị đào thải trạng thái đồng hợp tử - Áp lực chọn lọc: Nếu áp lực chọn lọc lớn tốc độ thay đổi tần số alen cao ngược lại - Loài sinh sản vô tính hay hữu tính: Loài sinh sản hữu tính tạo nhiều đột biến tổ hợp nên dễ thích nghi điều kiện môi trường thay đổi Còn loài sinh sản vô tính đa dạng di truyền nên môi trường có biến động dễ bị chọn lọc tự nhiên đào thải hàng loạt - Tốc độ sinh sản loài: Nếu loài sinh sản nhanh, vòng đời ngắn hiệu chọn lọc nhanh ngược lại Ngoài hiệu chọn lọc phụ thuộc vào loài đơn bội hay lưỡng bội Nếu loài đơn bội tất gen biểu kiểu hình nên hiệu chọn lọc nhanh ngược lại Câu 11 (đề quốc gia 2012) Tại quần thể sinh vật tự nhiên chịu tác động chọn lọc tự nhiên nguồn biến dị di truyền quần thể đa dạng mà không bị cạn kiệt? Hướng dẫn chấm: - Đột biến gen lặn có hại trì trạng thái dị hợp tử từ hệ sang hệ khác, sau qua sinh sản hữu tính tổ hợp lại tạo nhiều biến dị tổ hợp Một số gen lặn có hại tổ hợp gen định bị gen khác át chế không biểu có biểu gặp môi trường lại trở nên có lợi bổ sung nguồn biến dị cho chọn lọc tự nhiên (0,5 đ) 18 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA - Nhiều đột biến xuất đột biến trung tính Một gen trung tính, không chịu tác động chọn lọc tự nhiên môi trường môi trường khác lại trở nên có lợi (0,5 đ) - Chọn lọc ủng hộ cá thể có kiểu gen dị hợp Khi cá thể dị hợp tử có sức sống khả sinh sản cao cá thể đồng hợp tử alen có hại trì quần thể mức độ cân định.(0,5 đ) - Chọn lọc phụ thuộc vào tần số khiến tần số kiểu gen dao động quanh giá trị cân định Khi tần số kiểu hình định trì mức độ thấp có ưu chọn lọc gia tăng mức lại bị chọn lọc tự nhiên đào thải xuống mức độ thấp chừng lấy lại ưu chọn lọc (0,5 đ) Chú ý: học sinh lấy ví dụ cụ thể minh họa, cá miệng trái cá miệng phải màu sắc bắt chước thay cho giải thích điểm tối đa phần này) Câu 12 (đề quốc gia 2012) Tại nói chọn lọc tự nhiên nhân tố tạo nên tiến hoá thích nghi? Hướng dẫn chấm: - Các nhân tố có vai trò làm thay đổi tần số alen quần thể di nhập gen, yếu tố ngẫu nhiên, đột biến chọn lọc tự nhiên Di nhập gen, đột biến yếu tố ngẫu nhiên làm thay đổi tần số alen không theo hướng xác định Nghĩa làm tăng giảm tần số alen có lợi quần thể chí làm tăng tần số alen có hại quần thể hình thành quần thể với đặc điểm thích nghi (0,5 đ) - Chọn lọc tự nhiên nhân tố liên tục làm gia tăng tần số alen có lợi theo hướng định làm gia tăng mức độ sống sót khả sinh sản, tạo nên thích nghi quần thể qua hệ theo thời gian lâu dần tạo nên quần thể thích nghi với môi trường dẫn đến hình thành loài thích nghi với điều kiện môi trường xác định (0,5 đ) (đề quốc gia 2012) 19 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA 2.HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI DẠNG 1- Nghiên cứu thay đổi thành phần kiểu gen quần thể để xác định quần thể chịu tác động nhân tố tiến hoá Bài tập : Nghiên cứu thay đổi thành phần kiểu gen quần thể sau: Quần thể thứ nhất: Có thay đổi thành phần kiểu gen qua hệ liên tiếp thu kết sau: Thế hệ Kiểu gen AA Kiểu gen Aa Kiểu gen aa F1 0,49 0,42 0,09 F2 0,49 0,42 0,09 F3 0,4 0,2 0,4 F4 0,25 0,5 0,25 F5 0,25 0,5 0,25 Quần thể thứ hai: Có thay đổi thành phần kiểu gen qua hệ liên tiếp thu kết sau: Thế hệ Kiểu gen AA Kiểu gen Aa Kiểu gen aa F1 0,49 0,42 0,09 F2 0,36 0,48 0,16 F3 0,25 0,5 0,36 F4 0,16 0,48 0,36 Một học sinh cho quần thể chịu tác động nhân tố tiến hoá CLTN Nhận xét hay sai? Giải thích Hướng dẫn giải: - Muốn biết quần thể chịu tác động nhân tố tiến hoá phải xác định tần số alen quần thể qua hệ nghiên cứu Quần thể thứ nhất: 20 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA - Xác định tần số alen A alen a qua hệ: Thế hệ Tân số A Tân số a F1 0,7 0,3 F2 0,7 0,3 F3 0,5 0,5 F4 0,5 0,5 F5 0,5 0,5 - Ta thấy tần số alen A alen a thay đổi cách đột ngột giai đoạn từ hệ F2 sang hệ F3, sau trì ổn định Điều chứng tỏ quần thể chịu tác động yếu tố ngẫu nhiên, không chịu tác động CLTN Vì có yếu tố ngẫu nhiên làm thay đổi tần số alen cách đột ngột Quần thể thứ hai: - Xác định tần số alen A alen a qua hệ quần thể thứ 2: Thế hệ Tần số A Tần số a F1 0,7 0,3 F2 0,6 0,4 F3 0,5 0,5 F4 0,4 0,6 - Ta thấy tần số alen A alen a thay đổi qua hệ theo hướng alen trội giảm, alen lặn tăng dần Điều chứng tỏ quần thể chịu tác động CLTN với hình thức chọn lọc vận động Kết luận: Muốn biết quần thể chịu tác động nhân tố tiến hoá phải xác định tần số alen quần thể qua hệ nghiên cứu Nếu tần số alen không thay đổi theo hướng xác định quần thể chịu tác động giao phối không ngẫu nhiên Nếu tần số thay đổi theo hướng xác định quần thể chịu tác động chọn lọc tự nhiên Nếu tần số thay đổi cách đột ngột quần thể chịu tác động yếu tố ngẫu nhiên 21 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA DẠNG : Giá trị thích nghi hệ số chọn lọc Mặt chủ yếu chọn lọc tự nhiên phân hoá khả sinh sản tức khả truyền gen cho hệ sau Khả đánh giá hiệu suất sinh sản, ước lượng số trung bình cá thể hệ So sánh hiệu suất sinh sản dẫn tới khái niệm giá trị chọn lọc hay giá trị thích nghi (giá trị chọn lọc hay giá trị thích ứng), kí hiệu w, phản ánh mức độ sống sót truyền lại cho hệ sau kiểu gen (hoặc alen) Nếu kiểu gen khác có độ phù hợp khác tần số kiểu gen sau chọn lọc là: độ phù hợp nhân với số ban đầu Ví dụ: Trong quần thể, tân số kiểu gen AA = 0,25, Aa = 0,5 Aa = 0,25 Nếu độ phù hợp tương ứng kiểu gen 1,0,8 0,5, tính tần số kiểu gen tần số alen sau hệ chọn lọc Trước hết ta tính tần số kiểu gen sau chọn lọc: AA = (1) (0,25) = 0,25 Aa = (0,8) (0,5) = 0,40 aa = (0,5) (0,25) = 0,125 Lưu ý tổng tần số không 1, số cá thể bị chọn lọc đào thải Bây giờ, tần số kiểu gen tính tần số kiểu gen/ tổng tần số: AA = 0,25/0,775 = 0,322 Aa = 0,4/0,775 = 0,516 aa = 0,125/0,775 = 0,162 Ta tính tần số alen = tần số đồng hợp tử + 1/2 tần số dị hợp tử p(A) = 0,322 + 1/2(0,516) = 0,58 q(a) = 0,162 + 1/2(0,516) = 0,42 Tần số alen lặn sau hệ chọn lọc qs = q (1 - sq)/(1-sq2), với s = hệ số chọn lọc Ví dụ: Tần số alen quy định cấu tạo hợp tử chuyển động chậm enzym (q) khởi đầu 0,7 Nếu hệ số chọn lọc 0,6, tính tần số alen sau hệ chọn lọc qs = q (1 - sq)/(1-sq2) = (0,7)[(1 - 0,6)]/[(1 - (0,6)(0,7)2) = (0,7 - 0,42)/(1 - 0,294) = 0.28/0,706 = 0,396 Nếu kiểu gen đồng hợp tử lặn gây chết tần số alen sau hệ chọn lọc q/(1 + q) Ví dụ: Trong quần thể, alen lặn khởi đầu trung tính có tần số 0,3 Môi trường sống biến đổi làm cho kiểu gen đồng hợp tử lặn chết hoàn toàn Tính tần số alen sau hệ chọn lọc 22 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA q1 = q/(1 + q) = 0,3/1,3 = 0,230 Để tính cho hệ thứ hai, phải bắt đầu với tần số alen mới: q2 = 0,23/1,23 = 0,187 Phải ý cần nhiều hệ để loại bỏ alen Nó tồn trạng thái di hợp tử Nếu dị hợp tử có ưu chọn lọc so với đồng tử, tần số alen lặn trạng thái cân (q^) là: s1 , với s1 = hệ số chọn lọc cho đồng tử trội, s2 = hệ s1 + s2 số chọn lọc cho đồng tử lặn Ví dụ: Những người có kiểu gen dị hợp tử hemoglobin hình liềm có ưu chọn lọc vùng sốt rét lưu hành Những người mắc bệnh hồng cầu hình liềm thường chết Nếu hệ số chọn lọc đồng hợp tử có kiểu hình bình thường 0,2, tính tần số alen hồng cầu hình liềm trạng thái cân Cho s2 = hệ số chọn lọc Hbs/Hbs s1 = hệ số chọn lọc HbA/HbA Vì cá thể hồng cầu hình liềm chết, nên s2 = Vậy q^ = 0,2/(1 + 0,2) = 1,7 Chú ý q^ = s2/(s1 + s2) = 1/1,2 = 0,83 Nếu đột biến chọn lọc tác động tần số alen alen lặn trạng thái cân sau hệ chọn lọc khoảng µ / s alen trội µ/s Ví dụ: ngô, tốc độ đột biến alen quy định độ đường bình thường thành alen lặn 2,5 x 10-6 hệ số chọ lọc 0,1 Tính tần số alen lặn quần thể trạng thái cân q^ = 2, x10−6 / 10−1 = 0,005 Một lần cần lưu ý q^ không phụ thuộc vào tần số alen ban đầu TÓM TẮT Tần số alen trạng thái cân phụ thuộc vào tần số đột biến thuận nghịch, hệ số chọn lọc Tần số alen lặn sau hệ chọn lọc qs = q(1 - sq)(1 - sq2) Nếu đồng hợp tử gây chết, tần số alen lặn sau hệ chọn lọc q/(1+q) Các dị hợp tử trì quần thể chúng có ưu chọn lọc so với hai đồng tử 23 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Bài tập 1: a Một quần thể xuất phát trạng thái cân di truyền tần số alen A 0,6 Sau điều kiện môi trường thay đổi, cá thể bị tác động chọn lọc (nhưng quần thể không bị tác động nhân tố tiến hoá khác) dẫn đến hình thành hệ có thành phần kiểu gen 0,44 AA, 0,46 Aa 0,10aa Hãy xác định hệ số chọn lọc kiểu gen quần thể xuất phát b Giả sử quần thể xuất phát nêu phần (a) di truyền đến sống môi trường mà cá thể có kiểu gen aa bị tác động chọn lọc tự nhiên với hệ số 0,5, cá thể có kiểu gen AA Aa có giá trị thích nghi Tần số alen a quần thể hệ sau bao nhiêu? Giải thích Hướng dẫn giải: a Quần thể ban đầu có cấu trúc: 0,36 AA + 0,48 Aa + 0,16 aa = AA Aa aa 0,44 : 0,36 = 1,22 0,46 : 0,48 = 0,95 0,10 : 0,16 = 0,62 1,22 : 1,22 = 0,95 : 1,22 = 0,78 0,62 : 1,22 = 0,50 S=0 S = - 0,78 = 0,22 S = - 0,5 = 0,5 b Quần thể ban đầu có cấu trúc: 0,36 AA + 0,48 Aa + 0,16 aa = à Cấu trúc quần thể hệ tiếp theo: 0,36 AA x + 0,48 Aa x1 + 0,16 x 0,5 aa = 0,92 à 0,39 AA + 0,52 Aa + 0,09 aa = à Tần số alen a hệ tiếp theo: q1 = 0,52/2 + 0,09 = 0,35 Bài tập 2: Gen A quần thể có kiểu gen AA; Aa; aa với giá trị thích nghi tương ứng 0,85; 1; 0,65 Xác định tỉ lệ kiểu gen quần thể đạt trạng thái cân di truyền Hướng dẫn giải: Khi trạng thái cân bằng, tần số tương đối alen tương ứng là: Hệ số chọn lọc A = - 0,85 = 0,15 A= 0,35 = 0, 0,15 + 0,35 Hệ số chọn lọc a = - 0,65 = 0,35 a= 24 0,15 = 0,3 0,15 + 0,35 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Theo công thức định luật Hacdi - Vanbec tỉ lệ kiểu gen quần thể trạng thái cân di truyền là: 0,49AA: 0,42Aa: 0,09aa Bài tập : Nếu quần thể giao phối trạng thái cân ,xét gen với tần số A=(p0); a=(q0) với p0 + q0 = 1, hệ số chọn lọc s =1.Sự thay đổi tần số alen qua hệ nào? Hướng dẫn giải: Nếu QTGP trạng thái cân tần số A=(p0); a=(q0) với p0 + q0 = 1, hệ số chọn lọc( s =1) : Tần số alen trội lặn sau n hệ chịu chọn lọc là: p(A) = p0 + nq0 / p0 + (n+1)q0 = 1+ (n-1)q0 / 1+ nq0 q(a) = q0 / p0 + (n+1)q0 = q0 / 1+ nq0 Bài tập : Tần số alen a ban đầu 0,96 Quá trình chọn lọc pha lưỡng bội diễn qua 16 hệ làm tần số alen a giảm xuống bao nhiêu? Cho biết hệ số chọn lọc S = Hướng dẫn giải: Tần số alen lặn sau 16 hệ chọn lọc là: q(a) = q0 / 1+ nq0 = 0,96 / +16 x 0,96 Bài tập : Một quần thể trạng thái cân gen có alen A, a Trong tần số p = 0,4 Nếu trình chọn lọc đào thải thể có kiểu gen aa xảy với áp lực S = 0,02 Hãy xác định cẩu trúc di truyền quần thể sau xảy chọn lọc Hướng dẫn giải: - Quần thể cân di truyền, nên ta có: pA + qa = → qa = – 0,4 = 0,6 - Cấu trúc di truyền quần thể cân là: (0,4)2AA + 2(0,4 x 0,6)Aa + (0,6)2aa = → 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa -Sau chọn lọc tỉ lệ kiểu gen aa lại là: 0,36 (1 – S) = 0,36(1 – 0,02) = 0,3528 Mặt khác, tổng tỉ lệ kiểu gen sau chọn lọc là: 0,16 + 0,48 + 0,36(1 – S) = 0,9928 - Vậy cấu trúc di truyền quần thể xảy chọn lọc là: 0,3528 0,16 AA : 0,483Aa : aa ↔ 0,161AA : 0,483Aa : 0,356aa 0,9928 0,9928 25 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Bài tập : (đề quốc gia 2013) Một quần thể có tỉ lệ KG trước sau thời gian bị tác động chọn lọc sau: Tần số kiểu gen AA Aa aa Trước chọn lọc 0,36 0,48 0,16 Sau thời gian bị tác động chọn lọc 0,36 0,60 0,04 a) Xác định hệ số chọn lọc KG quần thể chịu tác động CLTN b) Quần thể bị chi phối hình thức chọn lọc nào? Giải thích c) Xác định tần số alen sau chọn lọc quần thể trạng thái cân di truyền Hướng dẫn chấm: a) Hệ số chọn lọc kiểu gen tính sau: Hệ số thích nghi tuyệt đối (AA) = 0,36 / 0,36 = 1,0 Hệ số thích nghi tuyệt đối (Aa) = 0,60 / 0,48 = 1,25 Hệ số thích nghi tuyệt đối (aa) = 0,04 / 0,16 = 0,25 Vì Hệ số thích nghi tuyệt đối Aa cao nhất, nên coi hệ số thích nghi tương đối (W) kiểu gen Aa (WAa) = 1,0 ⇒ (WAA) = 1,0 / 1,25 = 0,80 ⇒ (Waa) = 0,25 / 1,25 = 0,20 Vậy, hệ số chọn lọc S (= – W) KG SAA = 0,20 ; SAa = 0,0 Saa = 0,80 (0,50 điểm) b) Trong quần thể chọn lọc tác động làm suy giảm cá thể có kiểu gen đồng hợp tử ⇒ hình thức chọn lọc chọn lọc ưu dị hợp (0,50 điểm) c) Tần số alen quần thể trạng thái cân di truyền : (0,50 điểm) Cách : p’(A) = Saa/(SAA+Saa) = 0,80/(0,20+0,80) = 0,8 ⇒ q’(a) = – 0,8 = 0,2 Cách 2:q’(a)=SAA/(SAA+Saa) = 0,20/(0,20+0,80) = 0,2 ⇒ p’(A) =1–0,2 = 0,8 (Thí sinh cần tính theo cách trên, trực tiếp từ tần số kiểu gen quần thể kết đúng, cho điểm đáp án) Bài tập 7: (đề quốc gia 2012) 26 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Thế hệ thứ quần thể động vật trạng thái cân di truyền có q(a) = 0,2; p(A) = 0,8 Thế hệ thứ hai quần thể có cấu trúc 0,672AA : 0,256Aa : 0,072aa a) Xác định cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ ba Biết cách thức giao phối tạo hệ thứ ba giống cách thức giao phối tạo hệ thứ hai b) Thế hệ thứ có tỷ lệ kiểu gen trạng thái cân quần thể bị biến đổi mà từ hệ thứ thứ lại có thành phần kiểu gen vậy? Nếu trình tiếp tục diễn qua nhiều hệ kết cục quần thể nào? Giải thích Trả lời a) (1,0 đ) - Thế hệ thứ có q = 0,2 , p = 0,8 nên cấu trúc quần thể trạng thái cân 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa - So với quần thể thứ hệ thứ hai có tăng tỉ lệ thể đồng hợp giảm tỉ lệ dị hợp - Thế hệ thứ hai có qa = 0,072 + 0,256/2 = 0,2; → pA = 0,8 chứng tỏ tần số alen không đổi quần thể xảy giao phối cận huyết hay nội phối - Tỉ lệ Aa giảm: 0,32 - 0,256 = 0,064 => Fpq = 0,064 => hệ số nội phối F = 0,064: 0,32 = 0,2 - Thế hệ thứ ba có Aa = 0,256 x 0,8 = 0,2048 => Aa giảm : 0,256 - 0,2048 = 0,0512 => AA aa tăng thêm 0,0512 : = 0,0256 => AA = 0,672 + 0,0256 = 0,6976 aa = 0,072 + 0,0256 = 0,0976 Cấu trúc di truyền hệ thứ ba 0,6976 AA : 0,2048 Aa : 0,0976 aa Chú ý : Thí sinh giải theo cách khác hợp lý cho đủ điểm b) (1,0 đ) - Từ quần thể giao phối ngẫu nhiên có kích thước lớn chuyển sang giao phối cận huyết kích thước quần thể bị suy giảm mức, quần thể dễ bị giao phối cận huyết dẫn đến giảm đa dạng di truyền quần thể làm tăng tỉ lệ chết, giảm khả sinh sản (0,5 đ) - Khi kích thước quần thể nhỏ, yếu tố ngẫu nhiên làm giảm đa dạng di truyền quần thể dẫn đến tăng tỷ lệ chết giảm tỷ lệ sinh Như hai nhân tố tiến hóa giao phối không ngẫu nhiên (giao phối cận huyết hay nội phối) yếu tố ngẫu nhiên làm suy giảm nhanh chóng kích thước quần thể Nếu tình trạng kéo dài quần thể rơi vào vòng xoáy tuyệt chủng dẫn đến diệt vong (0,5 đ) 27 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA CÁC CÂU HỎI LÝ THUYẾT TỰ GIẢI Câu Tại nói chọn lọc tự nhiên nhân tố tiến hóa quy định chiều hướng nhịp điệu trình tiến hoá? Câu Tại loài ngẫu phối, alen lặn gây hại nằm nhiễm sắc thể bị đào thải hoàn toàn khỏi quần thể tác động Chọn lọc tự nhiên? Câu Tại phần lớn đột biến gen có hại cho thể sinh vật đột biến gen coi nguồn phát sinh biến dị di truyền cho CLTN? Câu Tại kích thước quần thể bị giảm mạnh tần số alen lại thay đổi nhanh chóng? Câu Tại CLTN làm thay đổi tần số alen quần thể vi khuẩn nhanh so với quần thể sinh vật lưỡng bội? Câu Tại loài sinh vật bị người săn bắt khai thác mức làm giảm mạnh số lượng dễ bị tuyệt chủng? Câu Thuyết tiến hoá đại phát triển quan niệm Darwin chọn lọc tự nhiên nào? Câu 8: Vai trò chọn lọc cá thể vai trò chọn lọc thể tiến hóa ? Câu 9: Motoo Kimura cho rằng: “các yếu tố ngẫu nhiên nhân tố chinh1duy trì tính đa hình di truyền quần thể, chọn lọc tự nhiên có vai trò khiêm tốn? Câu 10 Cho ví dụ chứng minh chọn lọc tự nhiên gây áp lực làm thay đổi tần số alen quần thể? 28 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA 4.CÁC BÀI TẬP TỰ GIẢI DẠNG 1- Nghiên cứu thay đổi thành phần kiểu gen quần thể để xác định quần thể chịu tác động nhân tố tiến hoá Bài tập : Nghiên cứu thay đổi thành phần kiểu gen quần thể qua hệ liên tiếp thu kết sau: Thế hệ Kiểu gen AA Kiểu gen Aa Kiểu gen aa F1 0,25 0,5 0,25 F2 0,28 0,44 0,28 F3 0,31 0,38 0,31 F4 0,34 0,32 0,0,34 Quần thể chịu tác động nhân tố tiến hóa sau đây? A Chọn lọc tự nhiên B Các yếu tố ngẫu nhiên C Di - nhập gen D Giao phối không ngẫu nhiên Bài tập :Nghiên cứu thay đổi thành phần kiểu gen quần thể qua hệ liên tiếp thu kết sau: Thế hệ Kiểu gen AA Kiểu gen Aa Kiểu gen aa F1 0,49 0,42 0,09 F2 0,18 0,24 0,58 F3 0,09 0,42 0,49 F4 0,09 0,42 0,49 Quần thể chịu tác động nhân tố tiến hóa sau đây? A Giao phối không ngẫu nhiên B Các yếu tố ngẫu nhiên C Đột biến D Chọn lọc tự nhiên Bài tập : Nghiên cứu thay đổi thành phần kiểu gen quần thể qua hệ liên tiếp thu kết sau: Thế hệ Kiểu gen AA Kiểu gen Aa Kiểu gen aa F1 0,64 0,32 0,04 F2 0,64 0,32 0,04 F3 0,21 0,38 0,41 29 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA F4 0,26 0,28 0,46 F5 0,29 0,22 0,49 Quần thể chịu tác động nhân tố tiến hóa sau đây? A Đột biến gen giao phối không ngẫu nhiên B Chọn lọc tự nhiên yếu tố ngẫu nhiên C Các yếu tố ngẫu nhiên giao phối không ngẫu nhiên D Đột biến gen chọn lọc tự nhiên DẠNG : Giá trị thích nghi hệ số chọn lọc Bài tập : (Đề quốc gia 2014) a/ Hãy cho biết hình thức chọn lọc có tốc độ tích luỹ đột biến sai nghĩa (thay axit amin) có xu hướng cao tốc độ tích luỹ đột biến đồng nghĩa (thay nuclêôtit không làm thay đổi axit amin)? b/ Một quần thể có kiểu gen AA, Aa aa với giá trị thích nghi là: 0,8; 1,0 0,4 Quần thể bị chi phối hình thức chọn lọc nào? Giải thích Xác định cấu trúc di truyền quần thể trạng thái cân di truyền Bài tập : Các kiểu gen AA, Aa aa có tần số quần thể Nếu độ phù hợp tương ứng kiểu gen 1,0, 0,8 0,3 đột biến Hãy tính tần số kiểu gen tần số alen cho hệ sau 0,478 AA, 0,378 Aa, 0,144 aa; p = 0,67; q = 0,33 Bài tập : Hai alen transferrin Tf A Tf B tìm thấy chim bồ câu Trứng chim dị hợp tử kháng khuẩn trứng hai loại chim đồng hợp tử Nếu hệ số chọn lọc trứng có kiểu gen Tf A/Tf B A 0,31 có kiểu gen Tf /Tf B 0,22, tính tần số alen trạng thái cân Bài tập : Tần số alen lặn b 0,2 hệ số chọn lọc 0,8 Hãy tính tần số alen sau hệ Bài tập : Nếu tần số alen d 0,25 quần thể di nhập 0,5 quần thể hỗn hợp, tốc độ di nhập 0,1 Tính tần số alen d quần thể ban đầu Bài tập : Nếu tốc độ đột biến từ chuột lang thành không lang x 10-5 hệ số chọn lọc alen không lang 0,2, tính tần số alen trạng thái cân 30 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Bài tập : Chứng còi cọc người alen trội nhiễm sắc thể thường quy định Ước tính tần số đột biến từ bình thường thành còi cọc 4,5 x 10-5 độ phù hợp alen còi cọc 0,25 Tính tần số alen còi cọc trạng thái cân Bài tập : Nếu s = 0,8 q = 0,4, hay tính tần số kiểu gen B1B1, B1B2 B2B2 Bài tập : Warfarin giết chết thỏ làm cho máu thỏ không đông được; may, thỏ xuất tính kháng lại nhờ đột biến nhạy thành kháng Khi có mặt warfarin, độ phù hợp kiểu gen ss, rs rr 0,68, 0,37 Hãy tính tần số trạng thái cân sau sử dụng lâu dài warfarin Bài tập 10 : Tần số cá thể bị tác động alen trội, nhiễm sắc thể thường x 10-6 Nếu 70% số cá thể chịu tác động alen chết trước sinh sản, tính tốc độ đột biến từ alen bình thường thành đột biến Bài tập 11 : Trong quần thể tần số kiểu gen sau: AA Aa aa 0,984064 0,015872 0,000064 Nếu tốc độ đột biến A → a = x 10-6 tốc độ ngược biến ngược 0, tính hệ số chọn lọc cho a Bài tập 12 : Nếu q = 0,01 đồng tử lặn chết con, tính tần số alen sau hệ 31 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trên sở phân tích nội dung, tập có hướng dẫn giải tập tự giải, chuyên đề bước đầu xây dựng, định hướng giúp cho học sinh tiếp thu, hiểu vận dụng kiến thức nhân tố:"chọn lọc tự nhiên " Trong phạm vi hẹp, chuyên đề đề cập tới mối quan hệ đặc tính di truyền, biến dị nhân tố chọn lọc tự nhiên tiến hóa quần thể, đồng thời nêu kĩ giải số dạng phần chọn lọc quần thể Với thời gian nghiên cứu hạn chế, viết không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp quý báu thầy cô đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! 32 [...]... → a = 5 x 10-6 và tốc độ ngược biến ngược bằng 0, hãy tính hệ số chọn lọc cho a Bài tập 12 : Nếu q = 0,01 và các đồng tử lặn chết trong dạ con, hãy tính tần số alen sau 1 và 2 thế hệ 31 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trên cơ sở phân tích nội dung, bài tập có hướng dẫn giải và bài tập tự giải, chuyên... khiêm tốn? Câu 10 Cho ví dụ chứng minh chọn lọc tự nhiên gây áp lực làm thay đổi tần số alen của quần thể? 28 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA 4.CÁC BÀI TẬP TỰ GIẢI DẠNG 1- Nghiên cứu sự thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể để xác định quần thể đang chịu tác động của nhân tố tiến hoá nào Bài tập 1 : Nghiên cứu sự thay đổi thành... hợp tử lặn gây chết thì tần số alen sau một thế hệ chọn lọc bằng q/(1 + q) Ví dụ: Trong một quần thể, một alen lặn khởi đầu là trung tính và có tần số là 0,3 Môi trường sống biến đổi làm cho kiểu gen đồng hợp tử lặn chết hoàn toàn Tính tần số alen sau 1 và 2 thế hệ chọn lọc 22 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA q1 = q/(1 + q) = 0,3/1,3... thể khi xảy ra chọn lọc là: 0,3528 0,16 AA : 0,483Aa : aa ↔ 0,161AA : 0,483Aa : 0,356aa 0,9928 0,9928 25 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Bài tập 6 : (đề quốc gia 2013) Một quần thể có tỉ lệ các KG trước và sau một thời gian bị tác động bởi chọn lọc như sau: Tần số kiểu gen AA Aa aa Trước chọn lọc 0,36 0,48 0,16 Sau một thời gian bị... CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA F4 0,26 0,28 0,46 F5 0,29 0,22 0,49 Quần thể đang chịu tác động của nhân tố tiến hóa nào sau đây? A Đột biến gen và giao phối không ngẫu nhiên B Chọn lọc tự nhiên và các yếu tố ngẫu nhiên C Các yếu tố ngẫu nhiên và giao phối không ngẫu nhiên D Đột biến gen và chọn lọc tự nhiên DẠNG 2 : Giá trị thích nghi và hệ số chọn lọc Bài tập 1 : (Đề quốc gia 2014)... gen và không có hướng (0,25 điểm) 17 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA Câu 10 (đề quốc gia 2011) Hiệu quả của chọn lọc tự nhiên phụ thuộc vào các yếu tố nào? Giải thích Hướng dẫn chấm: - Phụ thuộc vào alen được chọn lọc là trội hay lặn Chọn lọc chống lại alen trội thì nhanh chóng làm thay đổi tần số alen của quần thể, vì alen trội biểu... thể - Chọn lọc tự nhiên (CLTN) tác động trực tiếp lên kiểu hình qua nhiều thế hệ dẫn tới chọn lọc kiểu gen - CLTN chống lại alen trội (Kiểu hình trội có hại) sẽ làm thay đổi tần số alen nhanh hơn so với chọn lọc chống lại alen lặn (KH lặn có hại) Khi đó sẽ làm tăng tần số alen a, giảm tần số alen A 12 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA... định bị các gen khác át chế có thể không được biểu hiện hoặc có được biểu hiện nhưng gặp môi trường mới lại trở nên có lợi bổ sung nguồn biến dị cho chọn lọc tự nhiên (0,5 đ) 18 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA - Nhiều đột biến xuất hiện là đột biến trung tính Một gen có thể trung tính, không chịu tác động của chọn lọc tự nhiên trong. .. động của nhân tố tiến hoá CLTN Nhận xét này là đúng hay sai? Giải thích Hướng dẫn giải: - Muốn biết 2 quần thể trên đang chịu tác động của nhân tố tiến hoá nào thì phải xác định tần số alen của quần thể qua các thế hệ nghiên cứu Quần thể thứ nhất: 20 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA - Xác định tần số alen A và alen a qua các thế hệ:... tố chọn lọc + Ngoại cảnh xác định hướng chọn lọc, thể hiện: 14 MỘT SỐ NHÂN TỐ LIÊN QUAN ĐẾN CHỌN LỌC TỰ NHIÊN VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP “CHỌN LỌC TỰ NHIÊN” TRONG TIẾN HÓA - Ngoại cảnh thay đổi à chọn lọc vận động, hình thành đặc điểm thích nghi mới - Ngoại cảnh ổn định à chọn lọc ổn định, duy trì đặc điểm thích nghi đã có - Ngoại cảnh không đồng nhất à chọn lọc phân hoá b Có sự khác nhau về điều kiện sống