các nhân tố tiến hóa và trạng thái cân bằng của quần thể pptx

Các nhân tố tiến hóa với trạng thái cân
bằng di truyền của quần thể.
Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Hồng An
Nguyễn Thế Dương
Đinh Thị Hương
Nguyễn Thị Kim Liên
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Hồng Vân
N i dung chínhộ
Ph n I: Các khái ni mầ ệ
TiếnTiến
1. Ti n hóa sinh h cế ọ

Tiến hoá (Evolution) là sự biến đổi có kế thừa trong thời gian dẫn tới sự hoàn thiện trạng thái ban đầu và sự
nảy sinh cái mới.

Tiến hoá của các nguyên tử là tiến hoá vật lý học

Tiến hóa của các phân tử là tiến hoá hoá học

Tiến hóa của các tổ chức sống là tiến hoá sinh học

Sự biến đổi tiến bộ của các phương thức sản xuất là tiến hoá xã hội.
1. Ti n hóa sinh h cế ọ

Tiến hoá sinh học (ến hoá hữu cơ) là sự ến hoá xảy ra trên cơ sở các quá trình tự nhân
đôi, tự đổi mới của các đại phân tử sinh học, sự sinh sản của các cơ thể sống, sự biến đổi
thành phần kiểu
gen của quần
thể, dẫn tới sự biến đổi các loài sinh vật.
2. Đ n v ti n hóa c sơ ị ế ơ ở


Theo Rixopxki, đơn vị tiến hóa cơ sở phải thỏa mãn các điều kiện sau:

Có tính toàn vẹn trong không gian và thời gian

Biến đổi cấu trúc di truyền qua các thế hệ

Tồn tại thực trong tự nhiên
Cá th là đ n v ti n hóa c s ?ể ơ ị ế ơ ở

Theo quan điểm của Dacwin: Biến dị cá thể → Cá thể thích nghi nhất → Tiến hóa
→
Cá thể là đơn vị tiến hóa

Cá thể không được coi là đơn vị tiến hóa cơ sở vì:

Phần lớn các loài đều sinh sản theo kiểu giao phối

Những biến đổi di truyền ở cá thể nếu không được nhân lên trong quần thể sẽ không đóng góp vào quá trình
tiến hóa
Loài là đ n v ti n hóa c s ?ơ ị ế ơ ở
Loài không phải là đơn vị tiến hoá vì
:

Là hệ thống di truyền kín  hạn chế khả năng cải biến thành phần kiểu gen.

Loài phân bố quá rộng.

Trong quá trình tiến hóa, loài sẽ phân hóa thành nhiều thế hệ con cháu trong cùng loài, nhưng mỗi một quần thể của loài
dần dần có được tính trạng mới ( để tiến hóa) thì không thể xem loài là đơn vị của tiến hóa.


Không có sự biệt lập giữa các quần thể  không có tính chất đặc thù vốn có của gen trong quần thể và chỉ có tính đặc thù
này mới quy định khả năng tiến hóa một cách độc lập.
Qu n th là đ n v ti n hóa c s ?ầ ể ơ ị ế ơ ở

Khái niệm quần thể: “Quần thể là một cộng đồng cá thể cùng loài, trải qua một thời gian tiến hoá lâu dài đã
cùng chung sống trong một khu vực xác định tạo thành một đơn vị sinh sản nhỏ nhất của loài, có hệ thống di
truyền độc lập, có ổ sinh thái riêng (A
.V. Iablokov, 1986) ”

Hai dấu hiệu cơ bản của quần thể:

Là đơn vị sinh sản của loài

Là 1 đơn vị tồn tại độc lập, có lịch sử phát triển
Qu n th là đ n v ti n hóa c s ?ầ ể ơ ị ế ơ ở

Quần thể là một tổ chức tồn tại khách quan

Cấu trúc tiến hóa độc lập

Đơn vị sinh sản của loài

Tính thống nhất toàn vẹn

Tuy đa hình về kiểu gen và kiểu hình nhưng vẫn đảm bảo tính toàn vẹn về mặt di truyền, tuy cách ly tương đối với
quần thể khác trong loài nhưng vẫn có khả năng trao đổi thông tin di truyền → Quần thể là đơn vị tiến hóa
cơ sở.
3. Tr ng thái cân b ng di truy n ạ ằ ề
trong qu n thầ ể


Định luật hay nguyên lý Hardy –Weinberg: " Trong
một quần thể có số lượng lớn, giao phối tự do và ngẫu
nhiên ở vào thế cân bằng, không có chọn lọc và cũng
không có đột biến thì tần số tương đối của các alen ở
mỗi gen có khuynh hướng duy trì không đổi từ thế hệ
này sang thế hệ khác"

Tần số của gen A là p, tần số của gen a là q (p + q = 1)

Định luật Hardy – Weinberg được biểu diễn bằng phân phối nhị thức: (p + q) = p
2
+ 2pq + q
2

Quần thể ở trạng thái cân bằng nếu: (p + q) = (p + q) = p
2
+ 2pq + q
2
= 1
Kiểu hình
Kiểu gen AA Aa aa
Tần số kiểu gen 0.36 0.48 0.16
Tần số alen 0.36 + 0.24 = 0.6B 0.24 + 0.16 = 0.4b
3. Tr ng thái cân b ng di truy n trong qu n thạ ằ ề ầ ể
3. Tr ng thái cân b ng di truy n ạ ằ ề
trong qu n thầ ể
Điều kiện để quần thể cân bằng

Kích thước quần thể lớn.


Giao phối ngẫu nhiên

Đột biến không xảy ra

Giao tử hình thành qua giảm phân với tỷ lệ và khả năng thụ tinh ngang nhau.

Không có chọn lọc tự nhiên, di nhập gen, dòng chảy gen xảy ra.
4. Nhân t ti n hóaố ế

Nhân tố tiến hóa là những lực tác động làm thay đổi cấu trúc di truyền của một quần thể, gây ra
những biến đổi so với cân bằng Hardy – Weinberg
Ph n II: các nhân t ti n hóa v i tr ng thái cân b ng di truy n c a qu n ầ ố ế ớ ạ ằ ề ủ ầ
thể
Trạng thái cân bằng
quần thể
Trạng thái cân bằng
quần thể
Quá trình đột biến
Quá trình đột biến
Chọn lọc tự
nhiên
Chọn lọc tự
nhiên
Giao phối không
ngẫu nhiên
Giao phối không
ngẫu nhiên
Di nhập gen
Di nhập gen
Kích thước quần thể

Kích thước quần thể
Phiêu bạt gen
Phiêu bạt gen
Sinh sản hữu tính và
sự tái tổ hợp
Sinh sản hữu tính và
sự tái tổ hợp
Quá trình đ t bi nộ ế

Đột biến là những biến đổi trong vật chất di truyền ở mức độ phân tử hoặc TB.

Đột biến gen là nguồn biến dị di truyền cơ bản cho tiến hóa

Đột biến gen có tần số thấp (10
4
– 10
6
) nhưng số gen là rất lớn  Tổng số đột biến khá cao.

Đột biến gen là vô hướng và có thể là thuận nghịch, tuy nhiên tần số các alen phụ thuộc vào áp lực đột
biến.

Sự lan truyền của đột biến gen phụ thuộc vào khả năng sống, khả năng sinh sản của thể đột biến.
Quá trình đ t bi nộ ế
Phần lớn đột biến gen là có hại nhưng vẫn có vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa vì:

Đột biến gen làm thay đổi tần số alen.

Tạo nguồn nguyên liệu sơ cấp cho quá trình tiến hoá.


Giá trị thích ứng của gen phụ thuộc vào điều kiện môi trường.

Giá trị thích ứng của gen phụ thuộc vào tổ hợp gen.

Là sự lan truyền gen từ quần thể nay sang quần thể khác.

Là nhân tố làm thay đổi tần số tương đối các alen và vốn gen của quần thể.
Quá trình đ t bi nộ ế

Quá trình đột biến là một nhân tố tiến hoá cơ bản có vai trò:

Tạo ra nguồn nguyên liệu cơ sở cho quá trình tiến hoá

Làm cho mỗi tính trạng có một phổ biến dị phong phú.

Áp lực của đột biến: làm thay đổi cấu trúc gen, tạo ra nhiều alen mới (các alen khác nhau do thay đổi ở một hay vài
cặp nuclêotit )

Quá trình đột biến  Áp lực đb  Biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể.

Áp lực của quá trình đột biến biểu hiện ở tốc độ biến đổi tần số tương đối của alen đột biến.
Quá trình đ t bi nộ ế

Ở một loài ruồi giấm từ ¼ đến 1/3 số NST đã nghiên cứu có đột biến gây chết
hoặc nửa gây chết. Trong môi trường quen thuộc thể đột biến thường tỏ ra có sức
sống kém hoặc kém thích nghi so với dạng gốc.

Đặt vào điều kiện mới nó có thể tỏ ra thích nghi hơn, có sức sống cao hơn. Ví dụ:
trong môi trường không có DDT thì dạng ruồi mang đột biến kháng DDT sinh
trưởng chậm hơn dạng ruồi bình thường nhưng khi phun DDT thì đột biến này lại

có lợi cho ruồi khi môi trường thay đổi thể đột biến có thể thay đổi giá trị của nó

Các quần thể rất ít khi cô lập hoàn toàn vì thường có sự dịch chuyển của một số cá thể từ quần thể này sang quần thể khác
một cách chủ động hoặc bị động (di chuyển, gió cuốn, chim chóc tha đi) và làm biến đổi cấu trúc quần thể. Hiện tượng
này gọi là sự di nhập gen.

Di nhập gen  thay đổi tần số gen, tỷ lệ kiểu gen, tăng biến dị.

Hai quần thể có tần số gen giống nhau  ít thay đổi

Hai quần thể có tần số gen khác nhau
 thay đổi lớn
Di nh p genậ
Di nh p genậ

Các hình thức di nhập gen giữa các quần thể sinh vật
•
Đối với các loài thực vật bậc thấp, sự di nhập gen được thực hiện qua sự phát tán của các bào tử
•
Đối với các loài thực vật bậc cao, sự di nhập gen được thực hiện qua sự phát tán của hạt phấn, quả và hạt
•
Đối với các loài động vật, sự di nhập gen xảy ra khi các cá thể từ một quần thể di chuyển vào một quần thể khác qua sự di
nhập cư
Di nh p genậ
Có 2 quần thể hoa dại gần nhau, 1 quần thể có hoa màu đỏ (RR), 1 quần thể có hoa màu trắng (rr). Hai quần thể này bị cách ly bởi một khoảng đất
rất rộng. Bình thường hạt phấn của 2 quần thể không thụ phấn cho nhau được vì gió không đủ mạnh để đưa hạt phấn vượt qua khoảng
không gian giữa 2 quần thể → hai quần thể không trao đổi chéo cho nhau
Khi có cơn gió đủ mạnh thổi qua làm cho các hạt phấn mang gen R từ quần thể hoa màu đỏ bay tới quần thể hoa trắng và rơi lên đầu nhụy hoa. Sự
thụ phấn có thể xảy ra, gen màu đỏ có thể đã di nhập vào vốn gen của quần thể hoa màu trắng
→ Sự di nhập gen đã xảy ra

Di nh p genậ
Ví dụ: Ứng dụng di nhập gen để diệt trừ ruồi Callitroga hominivorax đực ở gia súc. Loài ruồi này đẻ trứng trên lưng bò, dê, cừu, ấu
trùng nở ra đục sâu vào trong da để sống, làm hỏng da, gia súc thì gầy đi
Ruồi đực được xử lý bằng tia X trở thành bất dục. Ruồi cái bình thường giao phối với ruồi đực bất dục nên không sinh con được
Khi đem ứng dụng vào thực tế thì trong một mùa, qua từng đợt người ta thả 2 triệu ruồi được xử lý / lần. Bảy tuần sau khi tiến hành thí
nghiệm 100% mẫu trứng thu nhận được đều bất dục
Điều này chứng tỏ đã có sự di nhập của dòng những cá thể ruồi đực bất thụ vào quần thể ruồi bình thường. Chỉ sau 1 vụ đã tiêu diệt
được hết ruồi Callitroga hominivorax ở đảo Curaxao và Florida, đưa lại hiệu quả kinh tế cao
Di nh p genậ
Đối với quần thể người trong thời hiện đại, sự di cư và nhập cư diễn ra trên tất cả các quốc gia. Di nhập gen là nhân tố
quan trọng trong sự tiến hóa vi mô của các quần thể Người trước đây sống biệt lập
. Ví dụ: Ở Mỹ, có sự pha tạp về chủng
tộc do quá trình di nhập gen từ quần thể người da trắng Capca (Caucasian) sang quần thể người da đen Châu Phi (African)
Di nh p genậ
•
Hiện tượng dịch chuyển ngang (Horizontal transfer): là sự di nhập gen giữa các loài có quan
hệ xa. Hiện tượng này thường ít xảy ra
•
Ví dụ: M.Kidwell đã phát hiện ra yếu tố di truyền P được truyền từ Drosophila willistoni
sang Drosophila melanogaster. Hai loài ruồi này có quan hệ xa nhau và không thu được
dạng lai giữa chúng. Tuy nhiên, vùng phân bố của chúng gối nhau. Yếu tố P đã được chuyển
vào D.melanogaster qua một loại mạt ký sinh trên cả 2 loài này. Loài mạt này đục thủng bộ
khung ngoài của ruồi và hút "chất dịch". Các chất bao gồm cả ADN từ 1 loài ruồi có thể
được chuyển vào loài ruồi kia khi mạt hút dịch. Vì yếu tố P di chuyển tích cực trong genome
, khi đã xen vào genome của D.melanogaster thì tiếp sau đó sẽ lan rộng ra khắp loài. Các
dòng ruồi D.melanogaster thí nghiệm bắt được trước những năm 1940 nuôi giữ trong phòng
thí nghiệm không phát hiện có yếu tố P. Tất cả các quần thể tự nhiên ngày nay đều có mang
yếu tố này