Mục lục bài họcĐang ở d08-b2
Variation, mutation and selection
Two kinds of variation
| continuous | discontinuous | |
| values | a range, any value between limits | a few distinct categories |
| examples | height, mass, leaf length | blood group, tongue rolling, sex |
| caused by | many genes and the environment | usually a single gene, environment has little effect |
| graph | a smooth curve | separate bars |
The test is simple: can you have an in-between value? Height can be $170{,}4$ cm. Blood group cannot be "between A and B".
Mutation
A mutation is a change in the base sequence of DNA. Mutations happen spontaneously and at random, and their rate is increased by ionising radiation and some chemicals.
Most mutations are harmful or have no effect. A very few are beneficial — and those few are the raw material of evolution. Mutation is the original source of all new alleles.
Natural selection
Four steps, and the order matters:
- there is variation within the population, caused by mutation — and it is there first;
- the environment applies a selection pressure (predators, disease, competition, drought);
- individuals with the advantageous alleles are more likely to survive and reproduce;
- they pass those alleles to their offspring, so the allele becomes more common in the next generation.
Nothing in that process has an aim. An organism does not "try to adapt", and an environment does not "make" a useful feature appear. The variation exists first, by chance; the environment only selects among what is already there.
Selective breeding
The same logic, but humans choose instead of the environment:
- choose the individuals with the desired features;
- breed them together;
- choose the best of the offspring;
- repeat over many generations.
| natural selection | selective breeding | |
| who selects | the environment | humans |
| selected for | survival and reproduction | features useful to people |
| speed | usually very slow | much faster |
Selective breeding gives high-yield crops and dairy cattle, but it reduces variation in the population — which makes the whole stock vulnerable to a new disease. That is the same weakness as asexual reproduction, arrived at by a different route.
Hai loại biến dị.
- Biến dị liên tục — giá trị trải thành một dải, nhận được mọi giá trị giữa hai giới hạn. Ví dụ: chiều cao, khối lượng, chiều dài lá. Do nhiều gen cùng với môi trường quyết định. Đồ thị là một đường cong trơn.
- Biến dị gián đoạn — chỉ có vài nhóm rời rạc. Ví dụ: nhóm máu, khả năng cuộn lưỡi, giới tính. Thường do một gen quyết định, môi trường gần như không ảnh hưởng. Đồ thị là các cột tách rời.
Cách kiểm tra rất đơn giản: có giá trị ở giữa được không? Chiều cao có thể là $170{,}4$ cm. Nhóm máu thì không thể “ở giữa A và B”.
Đột biến. Đột biến là một thay đổi trong trình tự bazơ của ADN. Đột biến xảy ra tự phát và ngẫu nhiên, và tần suất của nó tăng lên do bức xạ ion hoá và một số hoá chất.
Phần lớn đột biến có hại hoặc không có tác dụng gì. Rất ít trong số đó có lợi — và chính số ít ấy là nguyên liệu của tiến hoá. Đột biến là nguồn gốc ban đầu của mọi alen mới.
Chọn lọc tự nhiên. Bốn bước, và thứ tự rất quan trọng:
- trong quần thể có sẵn biến dị do đột biến tạo ra — và nó có trước;
- môi trường tạo ra một áp lực chọn lọc (thú săn mồi, dịch bệnh, cạnh tranh, hạn hán);
- những cá thể mang alen có lợi dễ sống sót và sinh sản hơn;
- chúng truyền alen đó cho đời con, nên alen ấy trở nên phổ biến hơn ở thế hệ sau.
Không có bước nào trong quá trình này có mục đích. Sinh vật không “cố gắng thích nghi”, và môi trường không “làm xuất hiện” một đặc điểm hữu ích. Biến dị tồn tại trước, một cách ngẫu nhiên; môi trường chỉ chọn trong số những gì đã có sẵn.
Chọn giống nhân tạo. Cùng logic, nhưng người chọn thay cho môi trường:
- chọn những cá thể có đặc điểm mong muốn;
- cho chúng giao phối với nhau;
- chọn ra những con tốt nhất trong đời con;
- lặp lại qua nhiều thế hệ.
Khác biệt với chọn lọc tự nhiên: người chọn thay cho môi trường; chọn theo đặc điểm có ích cho con người chứ không theo khả năng sống sót; và diễn ra nhanh hơn nhiều.
Chọn giống nhân tạo cho ra giống cây năng suất cao và bò sữa tốt, nhưng nó làm giảm biến dị trong quần thể — khiến toàn bộ đàn giống dễ bị quét sạch bởi một bệnh mới. Đó đúng là điểm yếu của sinh sản vô tính, đến từ một con đường khác.
Phân loại các tính trạng sau thành biến dị liên tục hay gián đoạn, và nêu cách kiểm tra nhanh: chiều cao người; nhóm máu ABO; khối lượng hạt lúa; khả năng cuộn lưỡi.
Cách kiểm tra nhanh: hỏi “có giá trị ở giữa được không?”
Chiều cao người — liên tục. Một người có thể cao $170$ cm, $170{,}4$ cm, hay $170{,}42$ cm. Không có ranh giới nào cả.
Nguyên nhân: do nhiều gen cùng quyết định, và chịu ảnh hưởng lớn của môi trường — chế độ dinh dưỡng khi nhỏ có thể thay đổi hẳn chiều cao trưởng thành.
Nhóm máu ABO — gián đoạn. Một người thuộc nhóm A, B, AB hoặc O. Không có ai “ở giữa A và B”.
Nguyên nhân: do một gen quyết định, và môi trường không ảnh hưởng gì — ăn uống hay tập luyện không đổi được nhóm máu.
Khối lượng hạt lúa — liên tục. Hạt có thể nặng bất kỳ giá trị nào trong một dải. Nhiều gen cộng với điều kiện đất, nước, ánh sáng cùng quyết định.
Khả năng cuộn lưỡi — gián đoạn. Hoặc cuộn được, hoặc không; không có mức “cuộn được một nửa”. Do một gen quyết định.
Điểm phân biệt đáng nêu về đồ thị. Biến dị liên tục khi vẽ ra cho một đường cong trơn, thường hình chuông với phần lớn cá thể tụ quanh giá trị trung bình.
Biến dị gián đoạn cho các cột tách rời, không có gì ở khoảng giữa các cột.
Vì sao môi trường chỉ ảnh hưởng tới một loại. Điều này suy ra từ số gen tham gia. Một tính trạng do một gen quyết định thì kết quả là “có alen này hay không” — một câu hỏi có/không mà môi trường không can thiệp được.
Một tính trạng do nhiều gen quyết định thì kết quả là một tổng cộng dồn, và mọi yếu tố tác động tới sự phát triển — trong đó có môi trường — đều đóng góp vào tổng đó.
Trên một hòn đảo, chuột có bộ lông màu sáng hoặc màu sẫm. Sau một trận cháy rừng làm mặt đất phủ tro đen, sau vài chục thế hệ hầu hết chuột trên đảo đều có lông sẫm. Giải thích hiện tượng này theo chọn lọc tự nhiên.
Bước 1 — biến dị đã có sẵn. Trong quần thể chuột từ trước khi cháy rừng đã có cả cá thể lông sáng lẫn cá thể lông sẫm. Sự khác nhau này do đột biến tạo ra một cách ngẫu nhiên, hoàn toàn không liên quan tới màu của mặt đất.
Đây là bước quan trọng nhất và cũng là bước hay bị bỏ. Không có nó, phần còn lại của lập luận không đứng được.
Bước 2 — áp lực chọn lọc xuất hiện. Sau cháy rừng, mặt đất phủ tro đen. Chuột lông sáng nay nổi bật trên nền tối, còn chuột lông sẫm thì lẫn vào.
Áp lực chọn lọc ở đây là thú săn mồi — chim săn nhìn thấy chuột sáng dễ hơn hẳn.
Bước 3 — sống sót và sinh sản chênh lệch. Chuột lông sẫm ít bị bắt hơn, nên chúng sống lâu hơn và sinh sản nhiều hơn.
Chú ý cả hai vế đều cần: sống sót mà không sinh sản thì không truyền được gì cho đời sau.
Bước 4 — tần số alen thay đổi. Chuột sẫm truyền alen quy định lông sẫm cho đời con. Qua nhiều thế hệ, alen này ngày càng phổ biến, còn alen lông sáng ngày càng hiếm.
Kết quả là hầu hết chuột trên đảo có lông sẫm.
Cách diễn đạt bị trừ điểm và vì sao.
Không được viết chuột “đổi màu lông cho hợp với môi trường” hay “tiến hoá để nguỵ trang”. Không con chuột nào thay đổi cả — mỗi cá thể giữ nguyên màu lông suốt đời.
Thứ thay đổi là tỉ lệ các cá thể trong quần thể. Chọn lọc tự nhiên không có mục đích và không nhìn về phía trước; môi trường chỉ chọn trong số những gì đã có sẵn.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Inheritance, Variation and Selection gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.