Đáp án Sinh học 12 cánh diều Bài 17: Thuyết tiến hóa tổng hợp hiện đại (phần 1)

BÀI 17. THUYẾT TIẾN HÓA TỔNG HỢP HIỆN ĐẠI (PHẦN 1)

Mở đầu: Dựa vào định luật Hardy - Weinberg, hãy dự đoán các nhân tố nào có thể ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng di truyền của quần thể.

Hướng dẫn chi tiết:

Các nhân tố có thể ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng di truyền của quần thể:

• Đột biến
• Giao phối không ngẫu nhiên
• Phiêu bạt di truyền

I. TIẾN HÓA NHỎ

Câu 1: Tại sao biến đổi về tần số allele, tần số kiểu gene ở phạm vi quần thể là cơ sở của quá trình tiến hoá của sinh vật?

Hướng dẫn chi tiết:

Quá trình tiến hóa nhỏ làm thay đổi tần số allele, tần số kiểu gene qua các thế hệ quần thể. Trải qua thời gian đủ dài, những biến đổi trong cấu trúc di truyền của quần thể được tích luỹ, tạo nên các quần thể biến đổi đáng kể so với quần thể ban đầu. Tiến hóa nhỏ là cơ sở dẫn tới quá trình hình thành loài mới.

Câu 2: Tại sao quần thể là đơn vị tiến hoá nhỏ?

Hướng dẫn chi tiết:

Vì tiến hóa nhỏ là quá trình làm thay đổi vốn gene, thể hiện ở sự thay đổi tần số allele và tần số kiểu gene, dẫn đến thay đổi đặc trưng di truyền của quần thể qua các thế hệ. Nói cách khác, quần thể là đơn vị tiền hóa nhỏ.

II. CÁC NHÂN TỐ TIẾN HÓA

Câu 1: Trình bày vai trò của các nhân tố tiến hoá và nêu ví dụ minh hoạ.

Hướng dẫn chi tiết:

• Đột biến làm xuất hiện allele mới trong quần thể, thay đổi tần số allele của quần thể so với ban đầu, từ đó cung cấp nguyên liệu cơ sở cho quá trình tiến hóa.
• Phiêu bạt di truyền là sự thay đổi tần số allele của quần thể do giảm đột ngột số lượng cá thể trong quần thể bởi yếu tố ngẫu nhiên.
• Giao phối không ngẫu nhiên làm tăng tần số kiểu gene đồng hợp tử, giảm tần số kiểu gene dị hợp tử của quần thể.
• Chọn lọc tự nhiên là quá trình mà nhờ đó tần số allele có lợi tăng lên trong quần thể qua thời gian do các cá thể mang allele đó tăng khả năng sống sót và sinh sản thành công.

Câu 2: Sự phát sinh đột biến có tính định hướng hay vô hướng đối với khả năng sống sót và sinh sản của sinh vật?

Hướng dẫn chi tiết:

Sự phát sinh đột biến có tính vô hướng đối với khả năng sống sót và sinh sản của sinh vật.

Câu 3: Dựa vào hình 17.1, hãy mô tả sự kiện "cổ chai" và tác động của sự kiện này đến cấu trúc di truyền của quần thể.

Hướng dẫn chi tiết:

Hiệu ứng cổ chai là hiện tượng số lượng cá thể của quần thể giảm đột ngột bởi các yếu tố như thiên tai; nạn săn bắt, khai thác quá mức. Dưới tác động đó, sự sống sót hoặc chết của các cá thể xảy ra ngẫu nhiên, không liên quan đến khả năng sinh sản hoặc thích nghi của sinh vật với môi trường. Quần thể thế hệ mới hình thành từ các cá thể còn sống sót sau giai đoạn "cổ chai" có cấu trúc di truyền khác so với quần thể ban đầu.

Câu 4: Quan sát hình 17.2 và cho biết ảnh hưởng của phiêu bạt di truyền đối với tần số allele của quần thể phụ thuộc vào kích thước quần thể như thế nào.

Hướng dẫn chi tiết:

Phiêu bạt di truyền giảm mức biến dị trong quần thể. Ở quần thể kích thước nhỏ, khả năng cố định allele và mức giao phối gần cao, tần số kiểu gene dị hợp tử của quần thể giảm đi theo thời gian, phiêu bạt di truyền có thể ngẫu nhiên làm mất một allele hay cố định một allele sau nhiều thế hệ.

Luyện tập: Vì sao giao phối không ngẫu nhiên là một nhân tố tiến hoá?

Hướng dẫn chi tiết:

Giao phối không ngẫu nhiên không trực tiếp làm thay đổi tần số allele của quần thể nhưng có thể làm giảm tần số kiểu gene dị hợp và tăng dần số kiểu gene đồng hợp tử sau nhiều thế hệ nên giao phối không ngẫu nhiên là một nhân tố tiến hóa.

Câu 5: Một quần thể bướm đêm trong khu rừng với nhiều cây bạch dương có thân gỗ màu trắng. Bướm đêm là nguồn thức ăn của nhiều loài chim, động vật có vú và côn trùng khác. Các con bướm chủ yếu có màu trắng ngà, một số ít có cánh màu sẫm. Khi khói bụi từ khu công nghiệp ở vùng lân cận làm thân cây bạch dương phủ màu bụi sẫm, các con bướm có màu trắng ngà dễ bị phát hiện và bị ăn thịt. Qua thời gian dài, quần thể bướm đêm ở khu vực này có sự thay đổi về các tần số kiểu hình màu sắc thân (hình 17.3).

Dựa vào các thông tin nêu trên, hãy cho biết các yếu tố đóng góp vào sự thay đổi tần số kiểu hình màu sắc của bướm đêm.

Hướng dẫn chi tiết:

Sự thay đổi tần số kiểu hình sắc của bướm đêm trong khu vực này là kết quả của chọn lọc tự nhiên tác động lên biến dị di truyền trong quần thể.

III. ĐẶC ĐIỂM THÍCH NGHI

Câu 1: Quan sát hình 17.4 và trả lời câu hỏi: Màu sắc thân của thần lần và rắn vua, hình dạng và màu sắc của hoa lan mang lại lợi ích gì đối với mỗi nhóm sinh vật đó?

Hướng dẫn chi tiết:

Màu sắc thân của thằn lằn và rắn vua, hình dạng và màu sắc của hoa lan mang lại lợi ích tự vệ, thu hút bạn tình đối với mỗi nhóm sinh vật đó.

Câu 2: Hãy nêu một số ví dụ về đặc điểm thích nghi ở sinh vật.

Hướng dẫn chi tiết:

Ví dụ: tắc kè đổi màu cơ thể trùng với màu môi trường, gấu bắc cực có màu lông trắng, cây rụng lá vào mùa thu đông,...

Luyện tập: Tại sao nhiều động vật có vú như hổ, báo, sư tử,... có lớp lông mao bao phủ cơ thể nhưng động vật có vú sống ở nước như cá voi không có đặc điểm đó?

Hướng dẫn chi tiết:

Sự khác biệt về lớp lông mao giữa động vật có vú sống trên cạn và động vật có vú sống ở nước là kết quả của quá trình tiến hóa. Lớp lông mao ở động vật có vú sống trên cạn mang lại nhiều lợi ích, nhưng không phù hợp với môi trường nước. Do đó, động vật có vú sống ở nước đã mất đi đặc điểm này trong quá trình tiến hóa.

Vận dụng: Ở quần đảo Galápagos thuộc vùng Trung Mỹ, loài chim sẻ Geospiza fortis có kích thước mỏ đa dạng và phù hợp với các loại hạt cây mà chúng ăn: chim sẻ có mỏ nhỏ thường ăn hạt nhỏ, mềm; chim sẻ có mỏ lớn ăn các hạt to, cứng. Trong một nghiên cứu, kích thước mỏ trung bình của quần thể chim sẻ đo được năm 1976 là 9,4 mm. Năm 1977, một đợt hạn hán kéo dài làm phần lớn các cây có hạt nhỏ, mềm bị chết do chịu hạn kém. Trong thời gian đó, khoảng 80% chim sẻ bị chết, chủ yếu là chim ăn hạt nhỏ, mềm có mỏ nhỏ. Đến năm 1978, quần thể chim sẻ này có kích thước mỏ trung bình là 10,2 mm. Hãy phân tích ví dụ nêu trên để chứng minh:

1. a) Tiến hoá đang xảy ra ở quần thể chim sẻ ở đảo và đơn vị tiến hoá là quần thể.
2. b) Chim sẻ có đặc điểm thích nghi liên quan đến kích thước mỏ và đặc điểm thích nghi này có tính hợp lí tương đối.
3. c) Nếu hiện tượng mưa nhiều xuất hiện trở lại ở khu vực này, hãy dự đoán đặc điểm kích thước mỏ chim sẻ ở quần đảo này sau đó một vài năm.

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Năm 1976: Tần số alen quy định mỏ nhỏ cao hơn. Năm 1978: Tần số alen quy định mỏ lớn cao hơn do chim sẻ mỏ nhỏ bị chết nhiều hơn trong hạn hán. Điều này cho thấy tiến hóa đang xảy ra ở quần thể chim sẻ do tần số alen quy định kích thước mỏ thay đổi qua các thế hệ.
2. b) Khi môi trường sống thay đổi thì kích thước mỏ của chim sẻ thay đổi.
3. c) Nếu hiện tượng mưa nhiều xuất hiện trở lại ở khu vực này sẽ làm cho các cây có hạt nhỏ, mềm phát triển mạnh. Chim sẻ mỏ nhỏ sẽ có lợi thế hơn trong điều kiện này. Qua nhiều thế hệ, tần số alen quy định mỏ nhỏ sẽ tăng lên. Từ đó kích thước mỏ trung bình của quần thể chim sẻ sẽ giảm dần.