Quan niệm của Lamarck – Darwin về nguồn gốc và đặc điểm phát sinh trên cơ thể loài người (4 điểm)
Quan niệm của Lamarck - Darwin
- Theo J. B. Lamarck ( 1809), loài người phát sinh từ một loài vượn bậc cao, do nguyên nhân nào đó mất thói quen leo trèo, chuyển xuống sống trên mặt đất và đi bằng 2 chân sau. Lối sống bầy đàn thuận lợi cho sự phát sinh tiếng nói.
- Theo Ch.R. Darwin (1871), người là một loài có vú hậu thế của những loài có vú khác.
- Darwin công bố tác phẩm "Nguồn gốc loài người và chọn lọc giới tính" cho rằng "Chúng ta cần công nhận rằng con người hãy còn duy trì trong tổ chức cơ thể của mình những dấu vết từ sinh vật bậc thấp".
Theo S. R. Darwin, con người khác với khỉ vượn ở 4 đặc tính căn bản:
- (l) Sự di chuyển bằng hai chân; (2) Có khả năng lao động kỹ thuật tiến bộ; (3) Não bộ lớn và phức tạp; (4) Có sự giảm đáng kể các răng nanh.
- Đặc điểm tình cảm và luân lí riêng ở người là hiện tượng đặc biệt và các hoạt động săn bắt đã tạo thuận lợi cho việc đi bằng hai chân, giải phóng đôi tay, sự chế tạo vũ khí và công cụ. Những hoạt động đó thúc đẩy sự phát triển bộ não và sự suy giảm răng nanh.
Darwin đã đưa ra những tiên đoán chính xác:
- Loài người hình thành trong kỷ thứ 3 của đại tân sinh, tổ tiên loài người là loài vượn người sống trên cây. Nơi phát sinh loài người là châu Phi, các dạng vượn người ngày nay không phải là tổ tiên loài người mà là anh em họ hàng với người.
- Dùng các nhân tố biến dị - di truyền - chọn lọc tự nhiên, đấu tranh sinh tồn để giải thích sự hình thành các đặc điểm trên cơ thể loài người.
Ví dụ: Bộ não to, trí tuệ phát triển là biến dị có lợi trong cuộc đấu tranh sinh tồn nên đã được tăng cường dần. Tư thế đứng thẳng là một biến dị có lợi nên được củng cố qua chọn lọc tự nhiên.
- Dùng lý luận chọn lọc giới tính để giải thích các đặc điểm chủng tộc
Nguồn gốc của sinh giới theo quan điểm của tiên thành luận và tân sinh luận, thuyết thang sinh vật và thang vật chất (4 điểm)
Tiên thành luận
- Theo quan niệm tiên thành luận thì trong phôi có sẵn một cơ thể thu nhỏ với đầy đủ bộ phận, từ đó chỉ phát triển thêm về kích thước chứ không xuất hiện cơ quan nào mới.
- Tiên thành luận cho rằng cơ thể con với đầy đủ các bộ phận đã nằm sẵn trong các tế bào tinh trùng, còn tế bào trứng và cơ thể mẹ chỉ cung cấp chất dinh dưỡng cho nó lớn lên.
Thuyết thang sinh vật
- Thuyết này là một hình thức của tiên thành luận mở rộng cho toàn bộ sinh giới. Ch. Bonnet (1720 - 1793) xếp tất cả các dạng vô cơ và hữu cơ thành một cái thang nhiều bậc. Phơluýt, lửa, không khí, nước, đất, kim loại, khoáng chất, thực vật, côn trùng, rắn, cá, chim, thú, người, thiên thần.
- Mỗi loài là sự triển khai của mầm phôi đã có sẵn từ thời nguyên thuỷ.
Tân sinh luận
- Tân sinh luận cho rằng các cơ quan trong cơ thể không hình thành sẵn mà lần lượt xuất hiện trong quá trình phát triển phôi, từ mô chưa phân hoá.
Thuyết thang vật chất
- Thuyết thang vật chất nhằm giải thích nguồn gốc sinh giới trên cơ sở xem vận động là thuộc tính bên trong của vật chất và thời gian là một điều kiện gắn liền với sự phát triển.
- Radisep (1749 - l802) cho rằng, từ vật chất vô cơ đến thực vật, động vật và con người đã trải qua quá trình phát triển liên tục có tính kế thừa.
- Có thể hình dung như một cái thang nhiều bậc, nhưng hoàn toàn không phải do lực lượng siêu tự nhiên quy định.
Trình bày cơ chế của sự thích nghi. Thế nào là thích ứng phóng xạ ? Lấy ví dụ về đặc điểm thích nghi tương tự và tương đồng. (4 điểm)
Cơ chế của sự thích nghi
- Thích nghi là kết quả của sự cạnh tranh giữa các cơ thể của một loài cụ thể qua nhiều thế hệ với môi trường thường xuyên thay đổi, bao gồm cả thực vật và động vật. Các cơ thể này sẽ tạo ra nhiều con cháu hơn.
- Một bằng chứng của sự thích nghi là sự bắt chước. Một số loài lẩn trốn kẻ ăn thịt bằng cách ngụy trang hòa lẫn vào môi trường của chúng, một số khác bắt chước màu sắc của các loài mà kẻ ăn thịt sự hãi
Thích ứng phóng xạ
- Các loài khác nhau sống trong cùng một điều kiện môi trường dẫn đến sự chọn lọc những sự thích nghí cùng hướng, bao gồn cả sự đồng thích nghi của các loài khác nhau tiến hóa cùng nhau (ví dụ : sự tiến hóa của hoa và côn trùng thụ phấn cho hoa).
- Sự phân ly có thể xảy ra cùng một lúc trong một quần thể của một loài đơn và được gọi là thích ứng phóng xạ. Các thành viên của loài mở rộng rất nhanh chiếm lĩnh những vùng sống khác nhau có nhiều thuận lợi về thức ăn và chỗ ở trong môi trường sống cuat chúng.
- Các loài được hình thành theo con đường này cách ly về mặt di truyền nhưng chúng tương tự nhau về hình thái và thường xảy ra khi một loài chiếm được môi trường sống mới mà ở đó có ít hoặc chưa có đối thủ cạnh tranh
Tương tự và tương đồng
- Khi so sánh các loài khác nhau, một vài đặc điểm thích nghi có thể được xem xét như là những đặc điểm tương tự hoặc tương đồng.
- Ví dụ : Các cấu trúc để bay (cánh chim, cánh côn trùng) là các cấu trúc tương tự, chúng có nguồn gốc khác nhau nhưng thực hiện chức năng giống nhau.
- Các cấu trúc có cùng nguồn trong phôi nhưng được sử dụng với các chức năng khác nhau (chi trước của chuột và cánh dơi) là những cơ quan tương đồng
Nguồn gốc của sinh giới theo quan điểm của biến hình luận (4 điểm)
- Tư tưởng biến hình cho rằng, dưới tác dụng của ngoại cảnh, sinh vật đã biến đổi từ loài này sang loài khác
Buffon (1701-1788)
- Theo quan điểm của Buffon, các phân tử hữu cơ được hình thành trong đại dương nguyên thủy từ các chất vô cơ dưới tác dụng của nhiệt độ và ánh sáng.
- Các phân tử hữu cơ hình thành và tổ hợp với nhau theo nhiều cách khác nhau tạo ra vô số các sinh vật khác nhau.
- Bằng lối “tự sinh”, từ những phân tử hữu cơ như vậy đã làm xuất hiện một số ít dạng nguyên thủy ban đầu.
- Sự biến hình đã tạo ra nhiều dạng khác nhau từ một số ít dạng nguyên thủy, dưới tác dụng của khí hậu, thức ăn và sự lai giống
Saint Hilaire (1772-1844)
- Thuyết “Thể thức cấu tạo thống nhất của động vật”: tất cả các loài động vật đã được xây dựng theo một thể thức cấu tạo thống nhất, hợp lý
- Do ảnh hưởng trực tiếp của điều kiện ngoại cảnh, thể thức cấu tạo chung đó bị biến đổi theo “nguyên tắc cân bằng”: một cơ quan nào đó phát triển mạnh lên thì một số cơ quan khác lại tiêu giảm đi.
- Sự thống nhất về thể thức cấu tạo phản ánh sự thống nhất về nguồn gốc và sự đa dạng của sinh vật, là kết quả của sự biến đổi của cơ thể dưới tác dụng của ngoại cảnh
- Các loài biến đổi dưới tác dụng của ngoại cảnh, từ một số ít dạng nguyên thủy ban đầu đến nhiều dạng phong phú ngày nay, không phải chúng được sinh ra cùng một lần do thượng đế
- Điều kiện sống làm thay đổi chức phận hoạt động của các cơ quan dẫn tới sự thay đổi hình thái cấu tạo của chúng, không có một bộ phận, cơ quan nào được quy định bởi một mục đích từ trước
Nêu những đặc trưng sinh thái cơ bản của quần thể (4 điểm).
Khu phân bố
- Mỗi quần thể có một khu phân bố nhất định. Kích thước của khu phân bố của các quần thể khác nhau thì không giống nhau
- Kích thước của khu phân bố của một quần thể còn phụ thuộc vào tầm hoạt động của cá thể. Đối với các loài động vật, bán kính khu phân bố được tính từ trung tâm đến nơi gặp nhau và giao phối của 2 cá thể đực và cái
- Đối với các loài thực vật, tầm hoạt động được xác định bằng khoảng cách mà hạt phấn, hạt hay các phần sinh dưỡng di chuyển đến và có khả năng cho ra cây mới đầu tiên
- Khu phân chủ yếu đề cập tới khu vực sinh sản của quần thể và do đó, khu phân bố của các quần thể khác nhau sẽ khác nhau tùy từng quần thể, loài.
Số lượng cá thể của quần thể
- Mỗi quần thể thường có một số lượng các thể đặc trưng, được duy trì ổn định trong thời gian dài
- Sự thay đổi số lượng các thể lớn trong quần thể có liên quan tới sự tồn tại và diệt vong của quần thể đó. Số lượng cá thể quá ít, quần thể có nguy cơ bị diệt vong
- Ngoài ra, mật độ cá thể của quần thể là dấu hiệu đặc trưng cho mỗi quần thể.
- Thành phần tuổi và thành phần giới tính cũng là dấu hiệu đặc trưng cho mỗi quần thể.
Chọn lọc giới tính là gì? Nêu các hình thức chọn lọc giới tính (4 điểm)
- Chọn lọc giới tính là một hình thức đặc biệt của chọn lọc tự nhiên chi phối riêng giống đực hoặc giống cái trong loài, phụ thuộc vào sự cạnh tranh giữa các cá thể cùng giới tính, thường là giữa các con đực để giành con cái.
- Trong giới động vật, cá thể đực và cá thể cái khác nhau về 2 loại đặc tính: đặc tính sinh dục sơ cấp và đặc tính sinh dục thứ cấp.
- Đặc tính sinh dục sơ cấp là các tuyến sinh dục và những cơ quan trực tiếp cần thiết cho động tác giao phối. Loại đặc tính này thích nghi với chức năng sinh sản, đặc biệt có sự thích nghi tương quan giữa đực và cái.
- Đặc tính sinh dục thứ cấp là những dấu hiệu khác nhau giữa đực và cái nhưng không liên quan trực tiếp với sự sinh sản như màu sắc bộ lông, tiếng hót.
- Sự khác nhau giữa đực và cái về loại dấu hiệu phụ này được gọi là hiện tượng lưỡng hình giới tính, rất rõ ở chim, thú và sâu bọ.
Darwin phân biệt 2 hình thức chọn lọc giới tính:
- Hình thức thứ nhất diễn ra khi các con đực tranh giành con cái, sự chọn lọc dẫn đến sự tăng cường sức mạnh của các con đực, phát triển các cơ quan như sừng, cựa, răng, nanh mà ở các con cái không có hoặc ít phát triển
- Lấy ví dụ
- Hình thức thứ hai là hình thức ôn hòa, diễn ra khi các con cái lựa chọn con đực. Trong trường hợp này sự chọn lọc hình thành ở con trống những hình thức hấp dẫn con mái, đặc biệt trong mùa sinh sản
- Lấy ví dụ
Chứng minh rằng chọn lọc tự nhiên có vai trò sáng tạo các đặc điểm thích nghi (4 điểm)
Chọn lọc tự nhiên có vai trò sáng tạo các đặc điểm thích nghi
- Theo Ch. R. Darwin, trong các dạng quan hệ phức tạp giữa sinh vật với hoàn cảnh sống, cạnh tranh sinh học cùng loài giữa các cá thể mang những biến dị khác nhau trong cùng hoàn cảnh sống là động lực chủ yếu của chọn lọc tự nhiên.
- Khi hoàn cảnh sống thay đổi, những biến dị có lợi cho bản thân sinh vật, sẽ được tích luỹ, tăng cường, trải qua nhiều thế hệ sẽ trở thành những đặc điểm thích nghi phổ biến. Còn biến dị bất lợi hay kém thích nghi thì bị đào thải ra khỏi quần thể do tác động của chọn lọc tự nhiên.
- Sự cạnh tranh sinh học có thể diễn ra giữa các cá thể trong một nhóm hoặc giữa các thứ khác nhau trong một loài dẫn đến sự tiêu diệt cá thể kém thích nghi và đào thải chúng ra khỏi quần thể. Đồng thời, chọn lọc tự nhiên bảo tồn, tích luỹ và tăng cường các đặc điểm thích nghi.
- Hiệu quả của chọn lọc tự nhiên phụ thuộc vào cường độ đào thải các cá thể kém thích nghi và mức độ phát sinh biến dị trong quần thể.
Có thể xét vai trò sáng tạo của chọn lọc tự nhiên qua một số ví dụ điển hình sau:
- Hình dáng và màu sắc tự vệ là những đặc điểm phổ biến ở sâu bọ và các lớp động vật có xương sống. Có 4 hình thức chính được biểu hiện là màu sắc nguỵ trang, màu sắc báo hiệu, hình dáng nguỵ trang và hình dáng bắt chước.
- Một số động vật có màu sắc hoà lẫn vào môi trường xung quanh. Do màu sắc nguỵ trang hoà lẫn với màu môi trường nên các loài đó khó bị kẻ thù phát hiện và tiêu diệt. Còn bọn thú ăn thịt rình mồi có hiệu quả vì con mồi không phát hiện ra...
- Một số động vật lại có màu sắc sặc sỡ nổi bật trên nền môi trường. Màu sắc sặc sỡ báo hiệu nguy hiểm: thường là những loài cơ thể có chất độc không ăn được, tiết ra mùi hăng mà chim ăn sâu không thích.
- Một số động vật hoà lẫn vào môi trường bằng hình dạng nguỵ trang. Ví dụ.
Nêu các sự kiện chính diễn ra trong giai đoạn tiến hóa tiền sinh học (4 điểm)
- Tiến hoá tiền sinh học - Giai đoạn này hình thành mầm mống những cơ thể đầu tiên, bắt đầu có sự chi phối của quy luật sinh học, gồm 4 sự kiện quan trọng:
- Sự tạo thành các giọt coasecva; Sự hình thành màng; Sự xuất hiện các enzyme; Sự xuất hiện cơ chế tự sao chép.
Xét về thời gian diễn ra các sự kiện đó có thể chia làm hai giai đoạn :
- Giai đoạn l: Hình thành giọt Coaxecva
- Tổng hợp coaxecva bằng thực nghiệm: Tiến hành trộn các dung dịch keo với nhau. Ví dụ trộn dung dịch gelatin + dung dịch albumin được dung dịch đục. Đưa dung dịch quan sát trên kính hiển vi có những giọt nhỏ ngăn cách với môi trường. Đó là các giọt Coaxecva.
- Theo Oparin, trong đại dương nguyên thuỷ chứa đầy chất hữu cơ hoà tan đã xảy ra quá trình hình thành các giọt Coaxecva tương tự như quan sát trong thí nghiệm.
- Trong sự tạo thành các giọt coasecva, các chất hữu cơ càng phức tạp, có khối lượng phân tử lớn, theo các trận mưa rào liên tục hàng nghìn năm, hầu hết các chất hữu cơ phức tạp đó hoà tan trong đại dương nguyên thuỷ tạo thành các dung dịch keo coasecva.
- Các giọt coaxecva có độ bền vững khác nhau, một số giọt tồn tại thời gian ngắn rồi bị phân huỷ, những giọt khác nhờ trao đổi chất với môi trường lớn lên, phức tạp hoá cấu trúc đạt kích thước nhất định thì phân chia tạo thành những giọt con.
- Các giọt coasecva có khả năng hấp thụ chất hữu cơ trong dung dịch, nhờ đó chúng có thể lớn lên, biến đổi cấu trúc bên trong và dưới tác động của các tác nhân vật lý,...chúng bắt đầu phân chia thành các giọt mới.
- Coaxecva là một hệ mở, trong đó diễn ra cả hai quá trình phân giải và tổng hợp. Tuy coaxecva chưa phải là những cơ thể sinh vật, nhưng chúng có những dấu hiệu nguyên thuỷ của sự trao đổi chất, sinh trưởng, sinh sản.
- Ngay giai đoạn coasecva đã bắt đầu xuất hiện mầm mống của chọn lọc tự nhiên, giữ lại những giọt coasecva có những đặc tính sơ khai về trao đổi chất, sinh trưởng và sinh sản. Trên cơ sở đó, cấu trúc và thể thức phát triển (tiến hoá) của các coasecva ngày càng hoàn thiện.
- Sự hình thành màng là yếu tố rất cần thiết cho sự hình thành giọt coasecva, trong đó lớp màng có vai trò ngăn cách coasecva với môi trường, bao gồm những phân tử protein và lipit sắp xếp, liên kết với nhau theo trình tự xác định Qua lớp màng này coasecva thực hiện quá trình trao đổi chất với môi trường.
Giai đoạn 2
- Hình thành các hệ có khả năng tự nhân đôi, tự đổi mới gồm protein và axit nucleic. Xuất hiện các enzyme, mà thực chất là do sự phân hoá chức năng của protein đóng vai trò xúc tác dẫn tới sự tổng hợp và phân giải chất hữu cơ nhanh hơn.
- Khi tiến hoá hoá học đạt tới mức nhất định sẽ hình thành nhiều hệ tương tác phức tạp giữa các đại phân tử, như giữa protein- lipit, gluxit- protein, protein-protein, protein- axit nucleic;...
- Qua tác động của chọn lọc tự nhiên chỉ có hệ tương tác giữa protein-axit nucleic có thể phát triển thành cơ thể sinh vật có khả năng tự nhân đôi và tự đổi mới.
- Trong quá trình tiến hoá lâu dài, từ các giọt coasecva đã hình thành các dạng sống chưa có cấu tạo tế bào, rồi đến đơn bào và cuối cùng hình thành cơ thể đa bào.
Quá trình phân ly dấu hiệu và nguồn gốc các loài diễn ra như thế nào? (4 điểm)
- Khái niệm: Phân ly dấu hiệu là quá trình từ một vài dạng ban đầu biến đổi theo những hướng khác nhau
- Trong chọn lọc nhân tạo, phân ly dấu hiệu dẫn đến hình thành nhiều thứ khác nhau trong phạm vi một loài. Trong chọn lọc tự nhiên, phân ly dấu hiệu dẫn đến hình thành nhiều loài mới từ một loài ban đầu.
- Sự phân ly dấu hiệu thực hiện được là dựa vào đặc tính biến dị và di truyền của sinh vật.
- Trong loài luôn phát sinh biến dị theo nhiều hướng. Những hướng biến dị có lợi sẽ được bảo tồn và tích luỹ, những hướng biến dị trung gian, không có lợi theo một hướng đặc sắc nào sẽ bị đào thải.
- Kết quả của quá trình phân ly là từ một vài dạng ban đầu dần dần hình thành nhiều dạng ngày càng khác nhau và khác xa dạng ban đầu.
- Trong chọn lọc tự nhiên, trải qua thời gian dài, hàng vạn thế hệ, các mức độ sai khác ngày càng tăng lên thành những thứ, rồi đến các loài phụ trong một loài, đến mức nào đó thì hình thành những loài mới.
- Quá trình phân ly dấu hiệu dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên cho thấy toàn bộ các loài sinh vật nhiều dạng, phong phú ngày nay đều có một nguồn gốc chung.
- Thế giới sống đều thống nhất ở chỗ các loài đều bắt nguồn từ tổ tiên chung, còn sự đa dạng là do các loài đã tích lũy các biến dị thích nghi với các môi trường sống khác nhau.
Bằng chứng tiến hóa là gì? Trình bày những nội dung chính về bằng chứng tế bào học và hóa sinh học so sánh (4 điểm)
- Bằng chứng tiến hoá là những dấu hiệu trực tiếp hoặc gián tiếp chứng minh sự có thực của tiến hoá, như các bằng chứng về phân loại học, giải phẫu học, phôi sinh học, cổ sinh vật học, tế bào học...
- Có thể phát hiện thấy một số đặc điểm cơ bản đặc trưng chung cho mọi cơ thể sống : tái bản của phân tử ADN ; thông tin di truyền liên tục ; xúc tác sinh học ; sử dụng năng lượng từ trao đổi chất
- Tất cả các cơ thể sống đều được cấu tạo từ tế bào. Tế bào là đơn vị cấu trúc và là đơn vị chức năng. Tế bào mới sinh ra từ tế bào đã có. Những cấu trúc mà tất cả các cơ thể sử dụng để thực hiện bốn chức năng sống cơ bản là khá tương tự nhau
- Tất cả các sinh vật sử dụng những polimer để thực hiện 4 chức năng cơ bản. Hàng trăm hợp chất hữu cơ được tổng hợp trong đó có các chất được sử dụng bởi cơ thể sống như polynucleotit, polypeptit, polysaccarit
- Trong tất cả các cơ thể sống đã biết cho đến nay, đều sử dụng cùng một polymer – polynucleotit (ADN hoặc ARN) để lưu giữ những thông tin đặc trưng cho loài. Tát cả các cơ thể sinh sản đều dựa trên cơ sở phân tử sự tự nhân đôi của phân tử ADN.
- Tất cả các sinh vật tổng hợp ADN đều chỉ sử dụng 4 loại nucleotit : A, T, G ,C. Tất cả các enzym xúc tác cho các phản ứng sinh hóa là những protein. Trường hợp hiếm do phân tử ARN (ribozyme)
- Protein của tất cả các cơ thể sống được tạo thành từ cùng 20 loại axit amin. Hầu như tất cả các cơ thể sống sử dụng mã di truyền giống nhau trong sự truyền đạt thông tin di truyền từ vật chất di truyền đến protein
- Tất cả các cơ thể sống đã biết sử dụng các con đường chuyển hóa vật chất và các enzym chuyển hóa tương tự nhau (Ví dụ : chu trình đường phân, chu trình axit citric, chu trình photphorin hóa).
- Tất cả các loài dự năng lượng dưới dạng phân tử adenosine triphosphate (ATP)
Nêu ý nghĩa định luật Hardy-Weinberg. Vì sao nói ở các loài giao phối, quần thể là đơn vị tiến hóa cơ sở? Hiện tượng tiến hóa cơ sở là gì? (4 điểm)
Ý nghĩa định luật Hardy-Weinberg:
- Về thực tiễn, dựa vào công thức Hardy-Weinberg có thể từ tỷ lệ kiểu hình suy ra tỷ lệ kiểu gen và tần số tương đối các alen, ngược lại, từ tần số tương đối của alen đã biết có thể dự tính tỷ lệ các kiểu gen và kiểu hình. Nắm được kiểu gen của một quần thể có thể dự đoán tác hại của các đột biến gây chết, đột biến có hại, hoặc khả năng gặp những đồng hợp tử mang đột biến có lợi.
- Về lý luận, định luật Hardy-weinberg giải thích vì sao trong tự nhiên có những quần thể đứng vững trạng thái ổn định trong thời gian dài. Trong tiến hoá, sự duy trì, kiên định những đặc điểm đạt được cũng có ý nghĩa quan trọng chứ không phải chỉ có sự phát sinh các đặc điểm mới mới có ý nghĩa.
Ở các loài giao phối, quần thể là đơn vị tiến hóa cơ sở:
Theo N.V. Timôphêep Rixôpxki (1977) đơn vị tiến hoá cơ sở phải thoả mãn 3 điều kiện là
- có tính toàn vẹn trong không gian và thời gian,
- biến đổi cơ cấu di truyền qua các thế hệ
- tồn tại trong tự nhiên.
Chỉ có quần thể cùng một lúc thoả mãn cả 3 điều kiện trên.
- Cá thể không là đơn vị tiến hoá cơ sở bởi vì kiểu gen của cá thể hầu như không có thay đổi lớn trong suốt quá trình sống. Hơn nữa, thời gian sống của cá thể ngắn, vì vậy những biến đổi di truyền ở cá thể không được nhân lên trong quần thể thì sẽ không đóng góp vào quá trình tiến hoá.
- Loài cũng không phải là đơn vị tiến hoá vì loài là hệ thống di truyền kín, nghĩa là cách ly sinh sản với các loài khác, do đó hạn chế khả năng cải biến thành phần kiểu gen của nó.
Hiện tượng tiến hoá cơ sở:
- Hiện tượng tiến hoá cơ sở bắt đầu bằng những biến đổi di truyền trong đơn vị tiến hoá cơ sở, biểu hiện ở biến đổi tần số tương đối của các alen ở một số gen tiêu biểu của quần thể, diễn ra theo hướng xác định qua nhiều thế hệ.
Đột biến trung tính là gì? Vai trò của đột biến trung tính trong lý luận tiến hóa hiện đại (4 điểm)
- Khái niệm: đa số các đột biến ở cấp độ phân tử mang tính chất trung tính, nghĩa là không có lợi cũng không có hại; do đó không chịu tác dụng trực tiếp của chọn lọc tự nhiên.
- Khi nghiên cứu tính đa hình di truyền của các protein bằng phương pháp điện di, Kimura đã phát hiện nhiều trường hợp trong đó có sự thay thế một axit amin này bằng một axit amin khác trong cấu trúc phân tử protein, kể cả các protein enzym. Nhưng điều đó không đưa lại một hậu quả nguy hại nào về mặt sinh lý... kể cả trạng thái đồng hợp cũng như dị hợp.
Vai trò của đột biến trung tính trong lý luận tiến hóa hiện đại
- Kimura cho rằng, sự tiến hoá diễn ra trên cơ sở củng cố ngẫu nhiên những đột biến trung tính không liên quan đến tác dụng tích luỹ của chọn lọc tự nhiên. Đó là nguyên nhân cơ bản của sự tiến hoá ở cấp độ phân tử.
- Bằng chứng của thuyết này là tính đa hình di truyền cân bằng trong quần thể. Ví dụ, tỷ lệ các nhóm máu A, B, AB, O là cân bằng và đặc trưng cho từng quần thể người.
- Tần số đột biến thay thế một axit amin nào đó trong mỗi loại protein là ổn định trong thời gian địa chất rất dài. Ví dụ, phân tử hemoglobin ở động vật có vú sự thay thế một axit amin trong chuỗi α gồm 141 axit amin trong 7 triệu năm..
- Sự ra đời thuyết tiến hoá của Kimura đã bổ sung quan niệm mới trong lý thuyết tiến hoá hiện đại. Thuyết này không phủ nhận mà chỉ bổ sung cho thuyết tiến hoá bằng con đường chọn lọc tự nhiên.
- Các alen đột biến trung tính được bảo tồn không có lợi, không có hại, nhưng do liên kết với các locut có lợi khác trong hệ đến nên được chọn lọc tự nhiên bảo tồn.
- Thuyết đột biến trung tính của M. Kimura cho rằng hầu hết sự thay thế acid amin và hiện tượng đa hình protein không phải do chọn lọc, mà do đột biến trung tính và biến động ngẫu nhiên. Phát hiện này cho phép đưa ra phương pháp mới trong việc thu thập các số liệu về lịch sử tiến hoá của các sinh vật, cũng như thiết lập cây phát sinh chủng loại nhờ những dẫn liệu phân tử
a. Sự sống là gì? (2 điểm)
b. Nêu các nguyên lý cơ bản của sinh học (2 điểm)
- Khái niệm - sống là sự duy trì và tái tạo tích cực cấu trúc sinh học đặc thù kèm theo tiêu tốn năng lượng.
- Có nhiều định nghĩa về sự sống, trong đó có định nghĩa kinh điển của F. Anghen: “Sự sống - đó là phương thức tồn tại của các thể protein, thời điểm quan trọng của nó là trao đổi chất thường xuyên với tự nhiên bên ngoài chung quanh chúng, khi sự trao đổi chất ấy ngừng lại thì sự sống cũng ngừng lại, điều đó dẫn đến phân huỷ protein”.
- B. M. Metnhicov (1982) cho rằng, “Sự sống - đó là sự duy trì và tái tạo tích cực cấu trúc đặc thù kèm theo tiêu tốn năng lượng”.
- Ngày nay, việc nghiên cứu sự sống được tiến hành ở cấp độ phân tử, thì những hiểu biết của con người đã đạt tới giai đoạn có thể diễn đạt bằng những tiên đề chủ yếu ( hoặc định luật) của sinh học.
Các nguyên lý cơ bản của của sinh học:
- Chọn lọc tự nhiên ; Sự sinh sản, sự sao chép và nhân đôi các phân tử di truyền (axit nucleic), Sự tăng cường (hay tăng tiến)
Tác giả Xevecxop phân biệt 2 loại tăng tiến khác nhau :
- (1) Tăng tiến hình thái - sinh lý có liên quan tới sự phức tạp thêm và hoàn thiện các cơ thể. Điều này đáp ứng khái niệm trực giác về sự tiến hoá, ví dụ con đường tiến hoá từ con amip đến con vượn, từ con vượn đến con người;
- (2) Tăng tiến sinh học (còn gọi tiến bộ sinh học) là sự tiến hoá dẫn tới mức độ phồn thịnh của loài.
- Giai đoạn tiến bộ sinh học có thể đạt được bằng con đường tăng tiến hình thái - sinh lý, cũng như bằng những thích nghi riêng biệt và thậm chí bằng sự thoái bộ, suy giảm mức độ tổ chức.
Thuyết tiến hóa hiện đại quan niệm như thế nào về điều kiện hoạt động của chọn lọc tự nhiên và các cấp độ tác động của chọn lọc tự nhiên ? (4 điểm)
Điều kiện hoạt động của chọn lọc tự nhiên :
Hoạt dộng của CLTN trong quần thể có thể dẫn tới sự tiến hóa quần thể. Tuy nhiên, chọn lọc chỉ hoạt động trong quần thể nếu :
- Quần thể có các biến dị (có sự sai khác giữa các cá thể trong một quần thể)
- Sai khác giữa các cá thể trong quần thể là những sai khác có khả năng truyền lại cho thế hệ sau – các biến dị trong quần thể là những biến dị di truyền được.
- Khả năng thích ứng của các cá thể trong quần thể khác nhau (một số sai khác trong đó là có ảnh hưởng tốt cho cơ thể thích ứng được với môi trường sống)
- Khả năng sinh sản phân hóa (cá thể thích ứng tốt hơn có sự thành công sinh sản hơn so với cá thể khác)
Các cấp độ tác động của chọn lọc tự nhiên :
- Quan niệm hiện đại cho rằng, chọn lọc tự nhiên tác động lên nhiều cấp độ tổ chức sống khác nhau : phân tử, nhiễm sắc thể, tế bào, cơ thể, quần thể, loài và các đơn vị trên loài.
- CLTN tác động trực tiếp, chủ yếu lên cá thể. Cá thể là đơn vị chọn lọc sơ cấp còn quần thể là đơn vị chọn lọc thứ cấp dẫn đến hình thành và hoàn thiện đặc điểm thích nghi tương quan giữa các cá thể trong quần thể, quy định sự phân bố của chúng trong tự nhiên
- Chọn lọc cá thể và chọn lọc quần thể song song diễn ra. Chọn lọc quần thể đạt được trên cơ sở của chọn lọc cá thể. Trong môi trường đông đúc, chật chội, chọn lọc quần thể nổi lên hàng đầu chi phối chọn lọc cá thể. Trong môi trường có mật độ vừa phải thì chọn lọc cá thể tiếp diễn trong nội bộ quần thể đã thích nghi..
- CLTN hoạt động làm tăng tính thích nghi chung của kiểu gen. Chọn lọc tiến hành đối với các kiểu hình, thông qua đó dẫn đến sự chọn lọc kiểu gen. CLTN không thể tiến hành đối với từng gen riêng rẽ và với một số ít gen mà tiến hành đối với các kiểu hình có những kiểu gen khác nhau.
Bằng chứng tiến hóa là gì? Trình bày những nội dung chính về bằng chứng miễn dịch học và bằng chứng phân tử - các gen giả (4 điểm)
- Bằng chứng tiến hoá là những dấu hiệu trực tiếp hoặc gián tiếp chứng minh sự có thực của tiến hoá, như các bằng chứng về phân loại học, giải phẫu học, phôi sinh học, cổ sinh vật học, tế bào học...
Bằng chứng miễn dịch học
- Nghiên cứu miễn dịch học cung cấp một phương pháp ước lượng gián tiếp mức độ tương đồng protein trong các loài khác nhau. Nếu như có sự khác nhau về protein thì chắc chắn cũng có sự khác nhau trong các ADN mã hóa chúng.
- Mối quan hệ tiến hóa của một số lượng các nhóm động vật khác nhau có thể được thiết lập dựa trên cơ sở miễn dịch học. Kết quả nghiên cứu miễn dịch học sẽ củng cố cho mối quan hệ chủng loại phát sinh được phát hiện từ các nghiên cứu địa lý sinh vật học, giải phẫu học so sánh, hình thái học và các bằng chứng hóa thạch
- Trên cơ sở kết quả phản ứng « kháng nguyên – kháng thể« được biểu hiện ở mức độ ngưng kết để ước lượng khoảng cách miễn dịch học. Khoảng cách miễn dịch phản ánh số thay thế axit amin giữa 2 nhóm động vật so sánh. Các loài càng xa nhau về quan hệ phát sinh càng có khoảng cách miễn dịch lớn
Bằng chứng phân tử - các gen giả
- Các gen giả là loại phân tử không có chức năng về mặt di truyền, đã cung cấp những bằng chứng cho tổ tiên chung của các loài. Gen giả là những bản sao của gen chức năng nhưng đã bị mất chức năng do đột biến.
- Gen giả được tạo ra bởi sự sao gen và đột biến kế tiếp. Do vậy, phát hiện cùng một gen giả trong cùng vị trí nhiễm sắc thể ở hai loài là bằng chứng mạnh mẽ của tổ tiên chung giữa chúng.
- Bằng chứng xác nhận là phát hiện nhiều gen giả giống nhau giữa các loài linh trưởng và người (ở cùng vị trí trên nhiễm sắc thể, có cùng đột biến dẫn đến làm mất chức năng)
- Ví dụ.
Tiến hóa hóa học là gì? Phương thức hình thành các hợp chất hữu cơ bằng con đường này diễn ra như thế nào? (4 điểm)
- Tiến hoá hoá học là quá trình tiến hoá của các phân tử đơn giản đến các đại phân tử rồi đến hệ đại phân tử. Giai đoạn này chịu sự chi phối của quy luật hoá học.
- Đây là quá trình phức tạp hoá dần các hợp chất hữu cơ từ các chất vô cỡ đơn giản, diễn ra theo con đường tổng hợp tự nhiên do tác dụng trực tiếp và gián tiếp của nhiệt độ, áp suất cao,...trong giai đoạn đầu của quá trình hình thành sự sống.
- Tiến hoá hoá học là quá trình liên kết các chất đơn phân riêng lẻ (monomere) thành các chất phức tạp dần, và cuối cùng hình thành các chất hữu cơ phức tạp, mà bộ khung là các chuỗi phân tử cacbon, như: protein, axit nucleic, lipit, gluxit hòa tan trong nước đại dương nguyên thuỷ còn nóng bỏng.
- Các phân tử hữu cơ được hình thành từ những nguyên tố cơ bản là C, H, O, N. Các nguyên tố này cũng như tất cả các nguyên tố khác trong vũ trụ đã phát sinh bằng con đường tiến hoá lý học.
- Theo Canvin (1969), tuổi của quả đất khoảng 4,7 tỷ năm thì hai tỷ năm đầu dành cho phức tạp hoá các hợp chất cacbon. Từ các nguyên tố C, H, O, N có trong khí quyển nguyên thuỷ đã hình thành các phân tử đơn giản (axit, đường, bazơ, axit amin, nucleotit...), sau đó hình thành các phân tử đơn giản phức tạp (lipit, protein, axit, nucleic...).
- Nguồn năng lượng quan trọng nhất cung cấp cho quá trình trên là các tia tử ngoại trong ánh sáng mặt trời. Nguồn năng lượng quan trọng thứ hai là do sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ trên trái đất (K40, Ur 235, Ur238...). Ngoài ra, hoạt động của núi lửa, các tia sét phóng ra trong lớp khí quyển... cũng tạo ra nhiệt độ và áp suất cao.
- Theo Oparin (1966), chất hữu cơ đơn giản nhất được tổng hợp bằng con đường hoá học là cacbuahydro. Cacbuahydro có thể được tạo thành bằng hai cách: Cacbua kim loại do quá trình phóng xạ làm quả đất nóng dần bị đẩy lên gần mặt đất đã tác động với nước tạo cacbuahydro dạng khí. Cách thứ hai là khử trực tiếp than chì và cacbon thiên nhiên bằng hydro tự do.
- Cacbuahydro tác dụng với nước đại dương bằng phản ứng oxi hoá tạo các dẫn suất rượu, aldehyt, axeton (trong cấu tạo chỉ có C, H, O).
- Những chất này tác dụng với NH3 trong khí quyển tạo thành hợp chất có 4 nguyên tố C, H, O, N trong đó có axit, nucleotit. Từ đó tạo nên protein và axit nucleic.
- Các hợp chất hữu cơ tạo thành rơi xuống nước biển theo các trận mưa liên miên hàng vạn năm. Dưới lớp nước sâu của đại dương quá trình hoá học vẫn tiếp diễn làm các hợp chất hữu cơ đạt trạng thái phức tạp hơn nữa.
Nêu các nguyên lý cơ bản của sinh học và những tiên đề sinh học cơ bản (4 điểm)
Các nguyên lý cơ bản của của sinh học
- Gồm: Chọn lọc tự nhiên; Sự sinh sản, sự sao chép và nhân đôi các phân tử di truyền (axit nucleic); Sự tăng cường (hay tăng tiến)
Tác giả Xevecxov phân biệt 2 loại tăng tiến khác nhau :
- Tăng tiến hình thái - sinh lý có liên quan tới sự phức tạp thêm và hoàn thiện các cơ thể. Điều này đáp ứng khái niệm trực giác về sự tiến hoá, ví dụ con đường tiến hoá từ con amip đến con vượn, từ con vượn đến con người;
- Tăng tiến sinh học (còn gọi tiến bộ sinh học) là sự tiến hoá dẫn tới mức độ phồn thịnh của loài.
- Giai đoạn tiến bộ sinh học có thể đạt được bằng con đường tăng tiến hình thái - sinh lý, cũng như bằng những thích nghi riêng biệt và thậm chí bằng sự thoái bộ, suy giảm mức độ tổ chức.
B. M. Metnhicov đã trình bày 4 tiên đề sinh học:
- Tiên đề I: - Mỗi sinh vật có kiểu hình riêng do kiểu gen quy định và kiểu gen được di truyền qua các thế hệ.
- Tiên đề II: Phân tử di truyền (axit nucleic) được tổng hợp theo nguyên lý khuôn. Gen (một đoạn của phân tử ADN) của thế hệ trước được dùng làm khuôn để tạo nên gen thế hệ tương lai.
- Tiên đề III: Quá trình di truyền qua các thế hệ, do nhiều nguyên nhân, các chương trình đó biến đổi một cách ngẫu nhiên, không định hướng, và chỉ bằng cách ngẫu nhiên thì những biến đổi ấy mới thích ứng.
- Tiên đề IV: Sự biến đổi ngẫu nhiên của chương trình di truyền khi hình thành kiểu hình đã được tăng cường nhiều lần và được chọn lọc bởi các điều kiện môi trường ngoài.
Câu 1. Sự tiến hoá trong cấu trúc của gen diễn ra như thế nào? (4 điểm)
Sự tiến hoá của các gen:
- Trước đây gen được hiểu như là một đoạn của phân tử ADN mã hóa cho một chuỗi polypeptit nhất định. Ngày nay gen được định nghĩa như là một đoạn của phân tử ADN thực hiện chức năng di truyền nhất định (Cấu trúc gen không phân doan và cấu trúc gen phân doan).
- Tiến hoá liên quan tới sự xuất hiện các gen mới và các chức năng mới.
- Trong thực tế, thiên nhiên có những đổi mới rất cơ bản của các loài, ví dụ sự xuất hiện các sinh vật đa bào hoặc sơ đồ cấu trúc hoàn thiện của cơ thể động vật có xương sống,...đó là những đổi mới rất cơ bản, nhưng không thể nhìn thấy. Thực chất đó là những thay đổi, dẫn tới tiến hoá ở cấp độ phân tử (xuất hiện gen mới).
- Xét ở cấp độ phân tử, động vật có xương sống thể hiện hàng loạt đổi mới, như phân tử haemoglobin có đổi mới rõ rệt, đảm bảo cho sự cố định và giải phóng oxi đạt hiệu quả cao, các globulin miễn dịch tạo ra kháng thể có tác dụng trung hoà các “thể lạ” từ bên ngoài xâm nhập vào cơ thể,...
- Những đổi mới của động vật có xương sống có liên quan tới sự tạo ra các gen mới đã quyết định các đặc điểm không có ở các loài động vật không xương sống tổ tiên.
- với các biến đổi chỉ tạo ra một dãy alen tương ứng với từng đặc điểm quan sát được.
- Khi xem xét tính di truyền và các chức năng sinh học ở cấp độ phân tử thì chọn lọc tự nhiên không được xem là “nhân tố sáng tạo” của sự tiến hoá, mà nó chỉ là nhân tố duy trì hoặc đào thải.
- Có thể nói nếu tiến hoá thực sự là sự xuất hiện các chức năng sinh học mới, thì chắc chắn các gen mới phải được tạo ra. Lý thuyết tiến hoá cho rằng tiến hoá là do sự nhân đôi các gen và là cơ chế tạo ra gen mới.
Trình bày khuynh hướng chống Darwin thể hiện trong luận thuyết Lamarck cơ giới. (4 điểm)
Thuyết Lamarck cơ giới
- Học thuyết này tuyệt đối hoá vai trò của ngoại cảnh, xem sự di truyền các biến đổi cá thể do sự tác động trực tiếp của ngoại cảnh là động lực của quá trình tiến hoá.
a. Thuyết cân bằng của H. Xpenxơ (1864)
- Cơ thể là một tổ hợp các cơ quan thường xuyên có thể cân bằng động với môi trường và tiến hoá là sự liên tục thích nghi của những quan hệ nội tạng cơ thể với ngoại cảnh. Xpenxơ phân biệt hai hình thức cân bằng:
- cân bằng trực tiếp (cơ thể thích ứng bằng những biến đổi phù hợp với ngoại cảnh và ngoại cảnh vừa là nguyên nhân phá vỡ cân bằng vừa là nguyên nhân thiết lập thế cân bằng mới)
- cân bằng gián tiếp là sự sống sót những dạng thích nghi nhất, ở đây có sự tác động của chọn lọc tự nhiên.
- Xpenxơ cho rằng khả năng thích nghi trực tiếp với ngoại cảnh thay đổi là phương thức cơ bản của sự tiến hoá và điều kiện sống càng phức tạp thì vai trò của chọn lọc tự nhiên càng mờ nhạt.
b. Thuyết cơ sinh lý của Negheli (1884)
- Phân biệt chất di truyền là cơ sở sự di truyền các dấu hiệu và chất nuôi dưỡng có chức năng nuôi tế bào. Ngoại cảnh ảnh hưởng lên chất nuôi dưỡng sẽ gây ra thường biến không di truyền.
- Tác dụng kéo dài của ngoại cảnh qua nhiều thế hệ có thể làm thay đổi chất di truyền và biến đổi đó có thể di truyền cho thế hệ sau.
- Theo Negheli chất di truyền là một hệ thống phân tử rất nhỏ, phần lớn ở dạng tinh thể, gọi mixen. Sự phức tạp hoá cấu trúc của chất di truyền là cơ sở của sự phức tạp hoá tổ chức cơ thể trong quá trình tiến hoá.
c. Thuyết lực sinh trưởng của Cope E. (1887)
- Quan niệm sự tiến hoá cũng giống như sự sinh trưởng của một cơ thể do tác động của “Lực sinh trưởng”.
- Lực này chịu sự tác động trực tiếp của các điều kiện lý hoá trong môi trường hoặc chịu tác động gián tiếp của ngoại cảnh thông qua sự tăng cường hay tiêu giảm hoạt động của các cơ quan.
- Các biến đổi cá thể đều tương ứng với ngoại cảnh, có tính thích nghi, do đó không cần vai trò của chọn lọc tự nhiên.
- Lực sinh trưởng còn có thể chịu tác dụng của ý muốn, của sự “cố gắng” bên trong cơ thể.
Trình bày khuynh hướng chống Darwin thể hiện trong luận thuyết Lamarck tâm lý và thuyết đột biến của H. De Vries (4 điểm)
Thuyết Lamarck tâm lý
- Xem các nhân tố tâm lý nội tại cơ thể là động lực tiến hoá của động vật và thực vật.
- Các tác giả Lamarck tâm lý cho rằng ý thức đó có ở mọi cơ thể sống, sự tiến hoá theo hướng tăng cường dần vai trò của ý thức, từ ý thức thô sơ dẫn tới những sinh vật cao có trí tuệ.
- Sự cố gắng của ý thức quy định mọi phản ứng thích nghi với ngoại cảnh. Họ thừa nhận thực vật cũng có ý thức. Học thuyết này mang tính chất duy tâm rõ rệt không có cơ sở khoa học nên đã nhanh chóng bị loại bỏ.
Thuyết đột biến của H. De Vries (1901)
- Cho rằng loài mới được hình thành qua các đột biến. Các biến đổi di truyền gọi là đột biến xuất hiện do tác động của các nhân tố môi trường xung quanh, nhưng phụ thuộc vào tiềm năng của bộ máy di truyền.
De Vries phân biệt 2 hình thức biến dị:
- Biến dị liên tục do ảnh hưởng của ngoại cảnh không di truyền, biểu hiện trên một nhóm cá thể thành một dãy giá trị. Biến dị liên tục, không di truyền, không thể chuyển thành đột biến, di truyền được
- Đột biến là loại biến dị gián đoạn giữa dạng mới và dạng gốc, di truyền được phát sinh do những nguyên nhân nội tại không liên quan với ngoại cảnh.
- De Vries cho rằng các sai dị cá thể trong quan niệm của Darwin chỉ là loại biến dị liên tục. Theo ông, loài mới được hình thành qua các đột biến.
- Trong lịch sử phát triển của mỗi loài, thường sau một thời kì ngắn có đột biến là một thời kì dài, ổn định với những biến dị dao động dưới ảnh hưởng của ngoại cảnh.
- Thuyết đột biến quan niệm rằng các đột biến có thể là động lực duy nhất của tiến hoá, đã diễn ra bằng những bước nhảy vọt, và như thế loài mới có thể xuất hiện trực tiếp do đột biến từ một loài có trước.
- Thuyết đột biến trong sự hình thành loài mới đã nhanh chóng bị bác bỏ, bởi vì các đột biến là những biến đổi ngẫu nhiên, rất hiếm những biến đổi hữu ích cho tiến hoá, và chỉ riêng đột biến cũng không thể giải thích sự hình thành đặc điểm thích nghi của loài với môi trường xung quanh của chúng.
- Mỗi đột biến thường chỉ kiểm tra một biến đổi rất nhỏ, trừ một số trường hợp đặc biệt, do đó không thể nghĩ rằng một đột biến, thậm chí một số ít đột biến là đủ cho sự hình thành một loài mới.
