5 ví dụ về chọn lọc tiến hóa tự nhiên trên trái đất
Một số ví dụ về chọn lọc tự nhiên của sự tiến hóa trên trái đất như sau:
A. Cơ sở di truyền của sự thích nghi trong melanism công nghiệp (Hình 7.41):
Vào đầu thế kỷ XIX (những năm 1830), không có sự phát triển công nghiệp ở Anh (ví dụ như Birmingham) và chủ yếu là một loài bướm cánh cụt có cánh màu trắng có khả năng thích nghi tốt để tự vệ trước những con chim săn mồi.
Nó được sử dụng để nghỉ ngơi vào ban ngày trên thân cây sồi phủ đầy màu sáng. Nhưng với sự phát triển công nghiệp vào năm 1920, các hạt khói thoát ra từ ống khói của các ngành công nghiệp đã giết chết địa y và làm tối thân cây.
Vì vậy, betonia cánh trắng trở nên khác biệt hơn với các loài chim săn mồi. Sau đó, một đột biến gen trội xuất hiện ở một số thành viên của quần thể bướm đêm. Đột biến gen này tạo ra một con sâu bướm melanic có cánh màu đen, có cơ hội sống sót tốt hơn so với bướm đêm màu xám.
Dạng melanic đầu tiên của bướm đêm tiêu được quan sát vào năm 1845. Những con sâu bướm tối màu này bằng cách sinh sản khác biệt đã tạo ra một loài melanic có màu sẫm, Biston carbonaria, hình thành 99% dân số bướm đêm vào năm 1895.
Sự thay thế của sâu bướm màu sáng bằng các loài melanic tối màu do khói công nghiệp được gọi là melanism công nghiệp. Do đó, chọn lọc tự nhiên ưa thích các loài bướm đêm melanic sinh sản thành công hơn bằng cách sinh sản khác biệt để thích nghi trong các khu vực công nghiệp của Anh.
Điều này cho thấy một sự thay đổi tiến hóa luôn có cơ sở di truyền và biến thể di truyền này, khi được chọn lọc tự nhiên, cho phép các sinh vật thích nghi với một môi trường cụ thể làm tăng cơ hội sống sót của chúng.
Ban đầu nó được nghiên cứu bởi RA Fischer và EB Ford. Melanism công nghiệp đã được thử nghiệm thực nghiệm bởi một nhà sinh thái học người Anh, Bernard Kettelwell trong những năm 1950. Ông nuôi số lượng sâu bướm tiêu màu tối và bằng nhau. Ông đã phát hành một bộ những con sâu bướm này trong khu vực bị ô nhiễm (khu rừng của Birmingham) và bộ khác ở khu vực không bị ô nhiễm (ở Dorset).
Sau một số năm, anh ta có thể thu hồi 19% bướm đêm và 40% bướm đêm từ khu vực bị ô nhiễm, trong khi chỉ có thể thu hồi 12, 5% bướm đêm và 6% bướm đêm từ khu vực không bị ô nhiễm. Kết quả này cho thấy mô hình sống sót khác biệt của B. betularia ở khu vực bị ô nhiễm và không bị ô nhiễm.
Ông kết luận:
(i) Các khu vực sooty cung cấp sự bảo vệ tuyệt vời cho các hình thức melanic vì tần số tăng của một gen trội trong khu vực công nghiệp.
(ii) Ở khu vực không bị ô nhiễm và khu vực nông thôn nơi không xảy ra quá trình công nghiệp hóa, tần số của gen chịu trách nhiệm đối với sâu bướm sáng màu có nhiều lợi thế chọn lọc hơn.
(iii) Trong một quần thể hỗn hợp, các cá thể thích nghi tốt hơn sống sót và tăng số lượng nhưng không có biến thể nào bị xóa sổ hoàn toàn, ví dụ, ô nhiễm công nghiệp không loại bỏ hoàn toàn gen của sâu bướm sáng màu.
Nó cũng được báo cáo ở nhiều nước châu Âu khác. Melanism công nghiệp đã được chú ý ở khoảng 70 loài bướm đêm ở Anh và khoảng 100 loài ở Mỹ. Nhưng kể từ năm 1956 sau khi thông qua luật không khí sạch, than đá được thay thế bằng dầu và điện.
Điều này đã làm giảm sự lắng đọng bồ hóng trên thân cây. Do đó, bướm đêm màu sáng một lần nữa tăng số lượng với việc giảm ô nhiễm. Điều này được gọi là tiến hóa ngược.
B. Muỗi kháng DDT:
Muỗi được biết đến là vectơ của các bệnh như sốt rét và bệnh chân voi do Plasmodium và Wuchereria gây ra. Trước đó, quần thể muỗi có muỗi nhạy cảm với DDT hơn nhưng ít kháng DDT hơn. Khi DDT không được sử dụng, khả năng kháng DDT vẫn bị chi phối bởi muỗi nhạy cảm với DDT.
Nhưng khi việc sử dụng DDT làm thuốc diệt côn trùng bắt đầu (được giới thiệu vào những năm 1940), muỗi kháng DDT có lợi thế cạnh tranh so với các đối tác của chúng. Tài sản kháng DDT của chúng lan rộng ngày càng nhiều thành viên trong dân số, vì vậy hiện nay quần thể muỗi bị chi phối bởi những người kháng DDT.
Nó cũng là một ví dụ về lựa chọn hướng. Do đó, theo nguyên tắc Chọn lọc tự nhiên, thuốc trừ sâu hóa học sẽ chỉ hữu ích trong một thời gian giới hạn.
C. Thiếu máu hồng cầu hình liềm:
(i) Nhân vật:
Thiếu máu hồng cầu hình liềm được đặc trưng bởi:
(a) Khoảng 1-2% tổng số hồng cầu hình liềm.
(b) RBCs vỡ sớm dẫn đến thiếu máu nghiêm trọng.
(c) Huyết sắc tố bình thường Hb-A được thay thế bằng hemoglobin Hb-S bị khiếm khuyết trong đó axit glutamic của chuỗi được thay thế bằng axit amin valine do thay thế một bazơ duy nhất trong gen.
(d) O 2 - công suất vận chuyển của Hb - S nhỏ hơn Hb - A.
(e) Cái chết của người bị ảnh hưởng ở tuổi dậy thì.
(ii) Nguyên nhân. Nó được gây ra bởi một đột biến gen tự phát lặn trong điều kiện đồng hợp tử (Hb S Hb S ). Các dị hợp tử (Hb A Hb S ) cũng có một số tế bào hình liềm.
Những người bị thiếu máu hồng cầu hình liềm hầu hết được tìm thấy ở những khu vực thuộc châu Phi nhiệt đới nơi bệnh sốt rét rất phổ biến. Nó đã được báo cáo rằng các tế bào hình liềm của dị hợp tử tiêu diệt ký sinh trùng sốt rét. Vì vậy, các dị hợp tử có thể chống lại nhiễm trùng sốt rét theo cách tốt hơn nhiều so với đồng hợp tử đối với huyết sắc tố bình thường.
Việc mất các gen lặn nguy hiểm thông qua cái chết của đồng hợp tử đang được cân bằng bằng cách sinh sản thành công các dị hợp tử. Do đó, lựa chọn tự nhiên đã bảo tồn nó cùng với huyết sắc tố bình thường ở các khu vực bị ảnh hưởng bởi sốt rét. Đó là một ví dụ về cân bằng hoặc ổn định lựa chọn.
E. Kháng kháng sinh ở vi khuẩn
(Hình 7.44). Joshua Lederberg và Esther Lederberg đã chỉ ra cơ sở di truyền của sự thích nghi ở vi khuẩn bằng cách nuôi cấy tế bào vi khuẩn bằng thí nghiệm mạ của chúng.
Thí nghiệm của Lederberg có các bước sau:
1. Họ cấy vi khuẩn vào đĩa thạch và thu được một đĩa có nhiều khuẩn lạc vi khuẩn. Tấm này được gọi là đĩa chính chủ.
2. Họ đã hình thành một số bản sao từ tấm chủ này. Đối với điều này, họ lấy một đĩa nhung tiệt trùng, gắn trên một khối gỗ, được ấn nhẹ vào đĩa chính. Một số tế bào vi khuẩn từ mỗi thuộc địa dính vào vải nhung.
3. Bây giờ bằng cách nhấn nhung này trên các tấm thạch mới, họ đã thu được các bản sao chính xác của tấm chính. Điều này là như vậy bởi vì các tế bào vi khuẩn đã được chuyển từ tấm này sang tấm khác bằng nhung.
4. Sau đó, họ đã cố gắng tạo ra các bản sao trên các tấm thạch chứa penicillin kháng sinh. Một số khuẩn lạc có thể phát triển trên đĩa thạch và được cho là kháng penicillin, trong khi các khuẩn lạc khác không phát triển trên môi trường kháng sinh penicillin và được cho là khuẩn lạc nhạy cảm với pencillin.
Do đó, đã có sự thích nghi trước ở một số tế bào vi khuẩn để phát triển môi trường chứa penicillin kháng sinh. Sự thích nghi trước này đã phát triển ở một số vi khuẩn do đột biến gen và không đáp ứng với penicillin. Điều này chỉ thể hiện khi vi khuẩn như vậy được tiếp xúc với penicillin. Môi trường mới không gây đột biến; nó chỉ chọn các đột biến trước khi xảy ra trước đó.
Ý nghĩa:
Thí nghiệm mạ bản sao của Lederberg đã hỗ trợ cho thuyết tân Darwin và chứng minh rằng sự thích nghi kháng penicillin trong các tế bào vi khuẩn bắt nguồn từ sự lựa chọn các dạng vi khuẩn đột biến có sẵn từ trước.
Các tế bào vi khuẩn kháng penicillin không có lợi thế để nhân lên trong môi trường khi không có penicillin. Nhưng chúng có lợi thế cạnh tranh với các loại khác trong các tấm thạch đường viền penicillin, vì vậy chúng nhân lên nhanh chóng và hình thành các khuẩn lạc trong môi trường chứa penicillin.
F. Kháng thuốc ở vi khuẩn. L. Cavalli và GA Meccacaro (1952) đã chứng minh rằng vi khuẩn ruột kết - Escherichia coli có khả năng kháng thuốc kháng sinh - Cloramphenicol gấp 250 lần so với vi khuẩn bình thường. Các thí nghiệm vượt qua xác nhận rằng sự kháng thuốc ở vi khuẩn có được do đột biến và được di truyền theo nguyên tắc Mendel.
Việc sử dụng quá nhiều thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, kháng sinh, v.v., đã dẫn đến việc lựa chọn các giống kháng ở quy mô thời gian ít hơn. Đây là những ví dụ về sự tiến hóa bằng các hành động nhân tạo và chứng minh rằng tiến hóa không phải là một quá trình có định hướng mà là một quá trình ngẫu nhiên dựa trên các sự kiện cơ hội trong tự nhiên và đột biến cơ hội trong các sinh vật.
