Mở đầu: Quá trình tiến hóa hình thành loài và các đơn vị phân loại trên loài như chi, họ, bộ, lớp, ngành,... xảy ra như thế nào?
Lời giải:
- Quá trình tiến hóa hình thành loài và các đơn vị phân loại trên loài như chi, họ, bộ, lớp, ngành,... xảy ra trong thời gian dài với sự tích lũy các biến đổi nhỏ tạo nên các biến đổi lớn về cấu trúc, hình dạng và chức năng trong cơ thể sinh vật, cuối cùng dẫn tới tiến hóa lớn.
I. Loài và sự hình thành loài
Câu hỏi 1: Ngựa cái lai với lừa đực sinh ra con la không có khả năng sinh sản. Các con chó nhà đa dạng về hình dạng, kích thước cơ thể, màu sắc lông (hình 18.1) nhưng một số giống chó nhà khác nhau vẫn giao phối được với nhau và sinh con hữu thụ. Trong số cá thể này, những nhóm cá thể nào thuộc về cùng một loài sinh học, những nhóm cá thể nào thuộc các loài sinh học khác nhau?
Lời giải:
- Cùng loài: chó nhà
- Khác loài: ngựa và lừa
Câu hỏi 2: Dựa vào hình 18.2, hãy mô tả các cơ chế hình thành loài.
Lời giải:
- Cơ chế hình thành loài:
+ Trong hình thành loài khác khu, quần thể của loài ban đầu bị chia cắt bởi yếu tố địa lí hoặc một nhóm cá thể di cư tới vị trí cách xa quần thể ban đầu. Theo thời gian, các nhóm cá thể của quần thể ban đầu bị cách li ở hai khu phân bố chịu tác động khác nhau bởi các nhân tố tiến hoá dẫn tới sự khác nhau về cấu trúc di truyền và thích nghỉ theo các hướng khác nhau. Cuối cùng, cách li sinh sản xảy ra ở các nhóm cá thể này và hình thành loài mới.
+ Hình thành loài cùng khu xảy ra khi trong quần thể ban đầu phát sinh các đột biến lớn, lai xa và đa bội hoá, sự cách li sinh thái,... xảy ra ở cùng khu phân bố. Các quá trình đó dẫn tới sự phân hoá cấu trúc di truyền của một nhóm cá thể, làm cho chúng cách li sinh sản với các cá thể khác ở cùng khu phân bố và hình thành loài mới.
+ Trong hình thành loài liền khu, các cá thể của quần thể ban đầu sống hai ổ sinh thái liền kề bị ngăn cách nhau. Ở vùng tiếp giáp giữa hai ổ sinh thái, các thành viên của các cá thể cùng loài hiếm khi gặp nhau để giao phối và sinh sản. Điều kiện môi trường sống khác nhau dẫn đến sự khác biệt về cấu trúc di truyền giữa hai nhóm cá thể ở hai ổ sinh thái. Theo thời gian, các cá thể ở hai ổ sinh thái không còn giao phối và sinh con hữu thụ, loài mới hình thành.
Câu hỏi 3: Tại sao cách li địa lí là điều kiện cần cho sự hình thành loài khác khu?
Lời giải:
Cách li địa lí là điều kiện cần cho sự hình thành loài khác khu vì mặc dù cách li địa lí không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi tương ứng trên cơ thể sinh vật nhưng là nhân tố tạo điều kiện cho sự phân hóa trong loài:
- Cách li địa lí làm cho các quần thể trong loài bị cách li nhau trong những điều kiện địa lí khác nhau ⇒ Tạo điều kiện cho các nhân tố tiến hóa đặc biệt là chọn lọc tự nhiên tích lũy các đột biến và biến dị tổ hợp theo những hướng khác nhau.
- Cách li địa lí khiến các cá thể của các quần thể trong loài ít có điều kiện giao phối tự do ⇒ Duy trì sự khác biệt về cấu trúc di truyền của các quần thể. Khi sự khác biệt này đủ lớn dẫn đến cách li sinh sản thì loài mới được hình thành.
Câu hỏi 4: Vì sao sự hình thành loài mới bằng đa bội hoá đối với con lai khác loài xảy ra phổ biến ở các loài thực vật hơn so với động vật?
Lời giải:
- Sự hình thành loài mới bằng đa bội hoá đối với con lai khác loài xảy ra phổ biến ở thực vật hơn so với động vật do khả năng sinh sản sinh dưỡng, hệ thống nhiễm sắc thể linh hoạt, mức độ dung nạp đa bội cao và áp lực chọn lọc khác nhau.
II. Tiến hóa lớn
Câu hỏi 5: Các dấu hiệu nào cho thấy tiến hóa lớn xảy ra trong sinh giới?
Lời giải:
- Dấu hiệu cho thấy tiến hóa lớn xảy ra trong sinh giới: các biến đổi hình thành sinh vật nhân thực từ sinh vật nhân sơ, sự hình thành cấu trúc xương chỉ khi động vật chuyển từ nước lên cạn; sự tiến hoá của não bộ ở động vật có xương sống.
Luyện tập: Trong số các biến đổi tiến hóa sau đây, biến đổi nào là sự kiện tiến hóa nhỏ, biến đổi nào là sự kiện tiến hóa lớn: (a) sự tiêu giảm cấu trúc xương chi ở rắn và trăn; (b) sự tuyệt chủng của các loài khủng long; (c) thay đổi tần số allele quy định kích thước mỏ ở quần thể chim sẻ trên đảo; (d) sự hình thành lông vũ ở chim; (e) tần số chuột núi lông đen tăng lên, tần số chuột núi lông vàng giảm đi ở vùng đất đá xám đen?
Lời giải:
- Biến đổi là sự kiện tiến hóa nhỏ gồm: c, e.
- Biến đổi là sự kiện tiến hóa nhỏ gồm: a, b, d.
Câu hỏi 6: Quan sát hình 18.4:
a) Hãy so sánh mức độ gần – xa của mối quan hệ tiến hóa giữa các nhóm vi khuẩn và động vật với mối quan hệ tiến hóa giữa các nhóm thực vật và động vật.
b) Tại sao có thể khẳng định các nhóm sinh vật này đều có chung tổ tiên?
Lời giải:
a) Các nhóm vi khuẩn và động vật có mối quan hệ tiến hóa xa hơn so với các nhóm thực vật và động vật.
b) Có thể khẳng định các nhóm sinh vật này đều có chung tổ tiên dựa trên các đặc điểm tương đồng giữa các nhóm sinh vật này được rút ra khi phân tích các bằng chứng tiến hóa ở mọi cấp độ phân tử, nhiễm sắc thể, tế bào, hình thái, giải phẫu, tập tính,…
Vận dụng 1: Một loài ruồi sống kí sinh trên cây táo gai. Khi cây táo ăn quả được đưa vào trồng phổ biến ở cùng khu vực có cây táo gai, một nhóm ruồi kí sinh trên cây táo gai chuyển sang kí sinh trên cây táo ăn quả. Sau một thời gian dài, loài ruồi kí sinh trên cây táo ăn quả hình thành, được cho là bắt nguồn từ ruồi kí sinh trên cây táo gai. Loài ruồi kí sinh trên cây táo ăn quả hình thành từ cơ chế hình thành loài nào?
Lời giải:
- Loài ruồi táo ăn quả có thể được hình thành từ cơ chế hình thành loài bằng cách li sinh thái. Cách li sinh thái chọn lọc tự nhiên và sự khác biệt về kiểu gen và kiểu hình là những yếu tố quan trọng dẫn đến sự hình thành loài mới.
Vận dụng 2: Mỗi sinh vật trong hình 18.5 thuộc đơn vị phân loại sinh học nào sau đây: Lớp Cá sụn (Chondrichthyes), Lớp Cá vây tia (Actinopterygii), Lớp Thú (Mammalia)? Em dựa vào các đặc điểm nào để xác định nguồn gốc tiến hóa và vị trí phân loại của các nhóm sinh vật này?
Lời giải:
- Loài ruồi táo ăn quả hình thành từ cơ chế hình thành loài liền khu.
- Lớp Cá sụn (Chondrichthyes): b.
- Lớp Cá vây tia (Actinopterygii): c.
- Lớp Thú (Mammalia): a.
=> Em dựa vào các đặc điểm hình thái, tập tính và giải phẫu để xác định nguồn gốc tiến hoá và vị trí phân loại của các nhóm sinh vật này.