Quần thể thay đổi qua các thế hệ như thế nào?
Ở phần di truyền quần thể, đã biết cách tính tần số allele và kiểu gene. Bây giờ ta dùng chính những đại lượng đó để theo dõi tiến hóa: điều gì làm cấu trúc di truyền của quần thể thay đổi, và sự thay đổi ấy có nhất thiết giúp sinh vật thích nghi hơn không?
Tiến hóa nhỏ được xét ở quần thể
Theo mạch kiến thức SGK, tiến hóa nhỏ là sự biến đổi tần số allele và thành phần kiểu gene của quần thể qua các thế hệ. Quần thể có vốn gene chung, có sự sinh sản nối tiếp các thế hệ và có thể thay đổi cấu trúc di truyền, nên được xem là đơn vị tiến hóa nhỏ.
Một cây cao thêm trong mùa mưa là sự phát triển của cá thể, chưa phải bằng chứng quần thể đang tiến hóa. Ta cần phân biệt thay đổi trong một đời cá thể với thay đổi di truyền được theo dõi ở quần thể qua các thế hệ.
Điều kiện cân bằng Hardy–Weinberg giúp ta có một trường hợp để đối chiếu. Khi các điều kiện không còn được đáp ứng, cần xét nhân tố nào đang tác động; không chỉ nhìn thấy một tỉ lệ khác rồi lập tức kết luận là chọn lọc.
Đột biến tạo allele; dòng gene trao đổi allele
Đột biến gene có thể làm xuất hiện allele mới, cung cấp nguồn nguyên liệu ban đầu cho tiến hóa. Đột biến không xuất hiện theo nhu cầu của sinh vật. Với một gene, tần số đột biến tự nhiên thường thấp, nên riêng tác động đột biến thường làm tần số allele thay đổi chậm.
Dòng gene là sự trao đổi allele giữa các quần thể qua cá thể hoặc giao tử. Ví dụ, hạt phấn từ quần thể này tham gia thụ tinh ở quần thể khác. Dòng gene có thể đưa vào một allele chưa có ở quần thể nhận, nhưng không có nghĩa allele ấy vừa được tạo ra bởi đột biến.
Mức thay đổi phụ thuộc số lượng đóng góp và sự khác nhau về tần số allele. Một con vật đi qua khu vực mà không tham gia sinh sản ở đó chưa đủ để kết luận đã có đóng góp gene cho thế hệ sau.
Gộp hai nhóm cá thể lưỡng bội
Một quần thể có 80 cá thể, tần số allele A là 0,25. Có thêm 20 cá thể cùng loài nhập vào, tần số A của nhóm nhập cư là 0,75. Xét một locus trên NST thường; các cá thể đều lưỡng bội.
| Nhóm | Tổng allele ở locus | Số allele A |
|---|---:|---:|
| Có sẵn | 2 × 80 = 160 | 160 × 0,25 = 40 |
| Nhập cư | 2 × 20 = 40 | 40 × 0,75 = 30 |
| Sau khi gộp | 200 | 70 |
Tần số A ngay sau khi gộp là 70/200 = 0,35. Không lấy trung bình đơn giản (0,25 + 0,75)/2 vì hai nhóm khác số cá thể.
Kết quả này mô tả nhóm sau khi gộp. Muốn suy tần số A ở đời con, còn cần giả thiết về sự đóng góp sinh sản và các nhân tố khác. Nếu các cá thể đóng góp tương đương và không có tác động làm đổi tần số allele, đời con giữ tần số A đó.
Chọn lọc và phiêu bạt khác nhau ở cơ chế
| Nhân tố | Cơ chế chính | Điểm cần tránh nhầm |
|---|---|---|
| Chọn lọc tự nhiên | Khác nhau có hệ thống về sống sót, sinh sản gắn với kiểu hình | Không chủ động tạo allele cần thiết |
| Phiêu bạt di truyền | Biến động ngẫu nhiên, thường rõ ở quần thể nhỏ | Không phải allele mất đi vì có hại |
Sau chọn lọc còn 100 AA, 200 Aa và 50 aa. Tổng 350 cá thể, nên
$$q(a)=\frac{200+2\times50}{2\times350}=\frac37.$$
Mẫu số phải đổi theo nhóm còn lại. Một thiên tai có thể kèm chọn lọc nếu khả năng sống liên quan có hệ thống tới đặc điểm di truyền; cần đọc cơ chế đề cho trước khi gọi tên nhân tố.
Giao phối không ngẫu nhiên: đừng nhầm allele với kiểu gene
Tự thụ phấn và giao phối gần làm tăng đồng hợp, giảm dị hợp qua các thế hệ. Nếu chỉ có quá trình giao phối đó, không kèm chọn lọc, đột biến hoặc nhân tố khác, tần số allele không tự thay đổi.
Ví dụ quần thể ban đầu toàn Aa có tần số A = a = 0,5. Sau một thế hệ tự thụ phấn, tỉ lệ kiểu gene là 1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa. Tần số A vẫn bằng 1/4 + (1/2) × (1/2) = 0,5. Cấu trúc kiểu gene đã đổi dù tần số allele giữ nguyên.
Đây là trường hợp quan trọng trong nhóm giao phối không ngẫu nhiên. Không mở rộng máy móc kết luận “luôn tăng đồng hợp” cho mọi kiểu lựa chọn đối tượng giao phối; cần đọc xem đề đang nói tự phối, giao phối gần hay sự lựa chọn cụ thể nào.
Tính tần số allele sau nhập cư
Có 60 cá thể lưỡng bội với tần số allele A bằng 0,4 và 40 cá thể nhập cư với tần số A bằng 0,9. Các cá thể cùng loài, cùng mức bội thể; locus nằm trên NST thường. Tần số A ngay sau khi gộp hai nhóm là bao nhiêu?
0,50 chưa khớp phép đếm: hai nhóm góp 48 và 72 bản sao A trong tổng 200 bản sao allele.
Đúng. Tần số phải được tính có trọng số theo 60 và 40 cá thể.
0,65 là trung bình đơn giản của 0,4 và 0,9, không xét kích thước hai nhóm.
0,9 chỉ là tần số A của nhóm nhập cư, không phải của nhóm sau khi gộp.
Lời giải
Hai nhóm lần lượt góp $2\times60$ và $2\times40$ bản sao allele. $p_A'=\frac{2\times60\times0{,}4+2\times40\times0{,}9}{2\times(60+40)}=0{,}60$. Chọn B.
Nhận diện hiệu ứng sáng lập
Một nhóm nhỏ tách khỏi quần thể lớn để lập quần thể mới. Allele B tình cờ không có trong nhóm sáng lập, dù dữ kiện cho biết B không làm giảm khả năng sống hoặc sinh sản ở quần thể gốc. Cơ chế nào phù hợp nhất?
Đúng. Mẫu sáng lập nhỏ có thể không đại diện đầy đủ vốn gene của quần thể gốc.
Đề đã loại dữ kiện B làm giảm sống hoặc sinh sản; không có căn cứ gọi là chọn lọc đào thải.
Không có dữ kiện về đột biến và đột biến không xảy ra theo nhu cầu.
Giao phối ngẫu nhiên riêng nó không buộc một allele phải biến mất.
Lời giải
Allele B mất do nhóm sáng lập nhỏ tình cờ không mang B, phù hợp với phiêu bạt di truyền qua hiệu ứng sáng lập. Mất allele không chứng minh allele đó có hại. Chọn A.
Nhìn cơ chế trước khi gọi tên
Đột biến tạo nguồn allele; dòng gene trao đổi allele; chọn lọc gắn với khác biệt sống và sinh sản; phiêu bạt gắn với ngẫu nhiên; tự phối làm đổi tỉ lệ kiểu gene dù tần số allele có thể giữ nguyên.
Đang học