Nguyên liệu tiến hoá cơ sở 1. KHÁI NIỆM ĐỘT BIẾN Đột biến là những biến đổi gián đoạn trong vật chất di truyền, có liên quan rất phức tạp với môi trường trong cơ thể và môi trường ngoài. Đột biến khi đã biểu hiện thành kiểu hình thì gọi là “thể đột biến”. Nhưng không phải tất cả các đột biến đều biểu hiện kiểu hình ngay, vì đa số đột biến là lặn, ở trong cơ thể lưỡng bội nó chỉ biểu hiện trong cặp gen đồng hợp hay lúc cơ thể gặp điều kiện môi trường thuận lợi . 2. NGUYÊN NHÂN PHÁT SINH ĐỘT BIẾN TỰ NHIÊN Nền phóng xạ tự nhiên Sinh vật chịu ảnh hưởng của nền phóng xạ tự nhiên, với liều lượng trung bình 0,12 - 0,23r/năm, do các tia vũ trụ chiếu xuống quả đất (tia gama, tia cực tím, tia tử ngoại .) do các chất đồng vị phóng xạ của vỏ quả đất phát ra (K40, C14, Sr90 .) Ví dụ: - Sr90 tích luỹ chủ yếu trong mô xương, tác dụng với tế bào máu gây bệnh máu trắng. - Cs137 phân bố đều trong các mô làm buồng trứng, tinh hoàn nhiễm xạ gama. Nhiệt độ Nhiệt độ cao hoặc biến đổi nhiệt độ đột ngột trong thời gian ngắn (sốc nhiệt) là một tác nhân gây đột biến. Ví dụ ấu trùng ruồi giấm: 3 ngày tuổi đặt ở 36 - 380C trong 12 - 14 giờ tần số đột biến tăng gấp đôi khi ở nhiệt độ 170C. Đặt Vào 60C trong 25 - 40 phút tần số đột biến tăng gấp 3 . Nhân tố hoá học Là một trong những tác nhân gây đột biến mạnh. Tùy theo nguyên tắc tác động của chúng, người ta chia làm 9 loại: các hợp chất ankyl, peoxyt, anđehyt, hyđrôxylamin, axitnitơ, các chất chống chuyển hoá, muối kim loại nặng, các thuốc nhuộm có tính bazơ, nhóm đất thơm (alcalôit, một số dược liệu thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ .). Các nhân tố hoá học thường gây hậu quả kéo dài về sau. ví dụ E.coli chỉ một lần xử lý nhân tố hoá học mà tới thế hệ thứ 12 hiệu quả gây đột biến chống thể ăn khuẩn vẫn còn. Nhân tố sinh hoá Nhiều sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hoá nội bào là tác nhân gây đột biến. Ví dụ dịch chiết từ củ hành gây đột biến nhiễm sắc thể ở rễ hành. Dịch chiết từ củ tỏi gây đột biến trên rễ hành tây. Một số axit amin (agrinin, histidin), urea cũng là tác nhân gây đột biến. Nhân tố sinh lý Trạng thái sinh lý của cơ thể làm thay đổi độ mẫn cảm của tế bào với tia phóng xạ. Ví dụ thiếu Ca thực vật sẽ mẫn cảm với phóng xạ hơn. Hạt lúa mì để quá già đem gieo sẽ giảm độ hữu độ phát sinh nhiều đột biến nhiễm sắc thể. Nhân tố di truyền Trong phân tử ADN có những gen làm tăng tần số đột biến của một số tiền khác hoặc toàn bộ kiểu gen. Ví dụ ở ruồi giấm Drosophila melanogaster, gen Hi ở trạng thái dị hợp làm tăng tần số đột biến của một số gen khác lên hai lần, ở trạng thái đồng hợp sẽ làm tăng tần số đột biến của các gen khác lên 3 lần. Các nhân tố phóng xạ, nhiệt độ, hoá học là môi trường ngoài, còn các nhân tố sinh hoá, sinh lý, di truyền là môi trường trong cơ thể ảnh hưởng đến quá trình đột biến. 3. CÁC LOẠI ĐỘT BIẾN Đột biến gen (đột biến điểm). Đột biến nhiễm sắc thể. Đột biến gen tế bào chất. 4. TÍNH CHẤT CỦA ĐỘT BIẾN Đột biến biểu hiện ngẫu nhiên, không định hướng. Phần lớn đột biến là có hại cho cơ thể, làm cho cơ thể mất khả năng sống hoặc chết non. Theo Ch. Auerơbac (1959), đột biến có hại vì nó phá vỡ các mối quan hệ hoàn thiện trong nội bộ cơ thể và giữa cơ thể với môi trường vốn đã được hình thành qua quá trình chọn lọc tự nhiên lâu đời. Phần lớn các alen đột biến là alen lặn, vì vậy ở cơ thể dị hợp tử nó sẽ không biểu hiện thành kiểu hình, chỉ khi nào ở trạng thái đồng hợp tử gen lặn mới biểu hiện thành kiểu hình. 5. VAI TRÒ CỦA ĐỘT BIẾN TRONG TIẾN HOÁ Một thể đột biến có thể thay đổi giá trị thích nghi khi điều kiện môi trường thay đổi. Ví dụ ruồi thể đột biến kháng DDT, ở điều kiện không có DDT thì sinh trưởng chậm hơn dạng bình thường. Nhưng khi môi trường có DDT thì đột biến kháng DDT lại trở thành có lợi cho ruồi. Giá trị thích nghi của một số đột biến còn thay đổi tuỳ từng tổ hợp gen. Có những đột biến đứng riêng rẽ thì có hại, nhưng khi tác dụng bổ sung cho nhau lại tạo ra sức sống cao hơn dạng gốc. Đột biến khi đã phát sinh sẽ được sao chép cho thế hệ sau. Qua sinh sản nó được phát tán trong quần thể. Đột biến được xem là nguồn nguyên liệu cơ sở, sơ cấp từ đó tạo ra nguồn nguyên liệu thứ cấp là các biến dị tổ hợp. Trong các đột biến thì đột biến gen là nguồn nguyên liệu chủ yếu nhất, vì so với đột biến nhiễm sắc thể chúng phổ biến hơn, ít ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức sống và sự sinh sản của cơ thể. Về vai trò của đột biến lớn và đột biến nhỏ trong tiến hoá: (i). Đột biến lớn là những đột biến gây nên những biến đổi ở tiêu chuẩn phân loại. (ii). Đột biến nhỏ là những đột biến gây nên những sai khác nhỏ ở kiểu hình gốc. Ví dụ, đột biến cánh nhăn, cánh ngắn ở ruồi giấm. Đa số ý kiến cho rằng, vai trò chính thuộc về các đột biến nhỏ, vì mỗi đột biến nhỏ chỉ gây hiệu quả nhỏ về kiểu hình có thể theo hướng có lợi hoặc bất lợi. Một alen phát sinh do đột biến nhỏ có thể tồn tại trong kiểu gen đã có mà không ảnh hưởng gì. Hàng loạt các đột biến nhỏ xảy ra các lôcut khác nhau có thể gây nên hiệu quả thích nghi đáng kể. Số ít ý kiến cho rằng vai trò chính thuộc về đột biến lớn. Theo Grant (1977), đột biến lớn đôi khi cũng mở ra cho loài khả năng mới có giá trị thích nghi. Ví dụ ở những quần đảo thường xuyên gió mạnh thì những đột biến không cánh là có lợi cho sâu bọ vì bắt buộc chúng phải bò trên mặt đất nếu không sẽ bị gió quật chết. Nhưng đột biến lớn không phải bao giờ cũng tác dụng độc lập, tác dụng của chúng được điều chỉnh bằng hàng loạt gen sửa đổi, mà mỗi gen đó gây hiệu quả không đáng kể. Trong trường hợp như vậy, sự tiến hoá liên quan đến tác dụng đồng thời của một đột biến lớn đối với những đột biến nhỏ. 6. VAI TRÒ CỦA THƯỜNG BIẾN TRONG TIẾN HOÁ [...]...Thường biến là những biến đổi ở kiểu hình không liên quan đến sự biến đổi vật chất di truyền nên không di truyền được Vì vậy, thường biến không phải là nguyên liệu tiến hoá Tuy nhiên, nhờ sự phản ứng linh hoạt về kiểu hình mà từng cá thể có thể tồn tại trước những thay đổi nhất thời hoặc theo chu kỳ của điều kiện sống, nhờ đó các cá thể trong loài mới có thể... thêm, mới có điều kiện trong quần thể sẽ phát sinh những đột biến Như vậy, thường biến có ý nghĩa quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của cá thể, do đó, chúng có ý nghĩa gián tiếp đối với sự tiến hoá của loài . nguồn nguyên liệu cơ sở, sơ cấp từ đó tạo ra nguồn nguyên liệu thứ cấp là các biến dị tổ hợp. Trong các đột biến thì đột biến gen là nguồn nguyên liệu chủ. Nguyên liệu tiến hoá cơ sở 1. KHÁI NIỆM ĐỘT BIẾN Đột biến là những biến đổi gián đoạn trong