học phần Đa dạng Sinh học và Bảo tồn thiên nhiên ĐỀ TÀI ĐA DẠNG DI TRUYỀN

Khái niệm cập nhật trong Luật 2008 Đa dạng di truyền là sự đa dạng, khác biệt về thành phần gen giữa các cá thể trong một loài, một quần xã hoặc giữa các loài, các quần xã.. Mỗi loài đón

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TÊN ĐỀ TÀI

ĐA DẠNG DI TRUYỀN

Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 1

Tên học phần: Đa dạng Sinh học và Bảo tồn thiên nhiên.

Mã lớp học phần: SCIE143501.

Giảng viên hướng dẫn: thầy Quách Văn Toàn Em.

Thành phố Hồ Chí Minh 2024

Danh sách thành viên của nhóm

2 Đào Nhật Thanh Tuyền 47.01.401.224 Thành viên

Mục lục

I Khái niệm (cập nhật trong Luật 2008) 3

II Chức năng (vai trò) 3

III Phân loại…… 4

III.1 Đa dạng di truyền cấp độ cá thể: 4

III.2 Đa dạng di truyền cấp độ quần thể: 5

IV Thực trạng…… 9

V Nguyên nhân… 11

VI Hậu quả …… .14

VI.1 Mất mát đa dạng sinh học: 14

VI.2 Tăng giao phối cận huyết: 14

VI.3 Mất mát dịch vụ sinh thái: 14

VI.4 Giảm khả năng sinh sản: 14

VI.5 Tăng nguy cơ tuyệt chủng: 14

VI.6 Ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của con người: 15

I Khái niệm (cập nhật trong Luật 2008)

Đa dạng di truyền là sự đa dạng, khác biệt về thành phần gen giữa các cá thể trong một loài, một quần xã hoặc giữa các loài, các quần xã Một biến dị gen xuất hiện ở một cá thể

do đột biến gen hoặc nhiễm sắc thể, ở các sinh vật sinh sản hữu tính có thể được nhân rộng trong quần thể nhờ tái tổ hợp

Hình I.1: Genetic diversity

II Chức năng (vai trò)

- Đa dạng di truyền là cơ chế giúp sinh vật tồn tại trong những điều kiện khác nhau nên cần thiết cho tất cả các sinh vật để duy trì nòi giống Thông qua đa dạng di truyền, sinh vật tạo nên những cơ chế mới, kháng lại các loại dịch bệnh và thích nghi với biến đổi môi trường

- Ứng dụng:

• Bảo tồn nguồn gen: lưu trữ số lượng quần thể ít nhưng có kiểu gen nhiều nhất

• Lai chọn tạo giống mới: định hướng và quyết định lai tạo, chọn tạo giống từ những bố mẹ nào

• Bảo vệ bản quyền giống ở cấp độ di truyền

• Nghiên cứu tiến hóa

• Tạo sự đa dạng sinh học: đa dạng di truyền là nguồn gốc của sự đa dạng sinh học trên Trái đất Nó tạo ra sự khác biệt về hình dạng, kích thước, màu sắc, hành vi và chức năng giữa các loài và cả bên trong một loài Sự đa dạng này là cơ sở cho sự tương tác phức tạp giữa các loài và cung cấp sự ổn định và độ bền cho hệ sinh thái

• Giữ gìn cân bằng sinh thái: đa dạng di truyền là yếu tố quan trọng để duy trì cân bằng sinh thái Mỗi loài đóng vai trò khác nhau trong một hệ sinh thái, và sự đa dạng di truyền

giúp duy trì mạng lưới phức tạp của các quan hệ tương tác giữa các loài Mất mát đa dạng

di truyền có thể dẫn đến suy giảm sự ổn định của hệ sinh thái và có hậu quả tiêu cực đến cả con người

• Khả năng thích ứng: đa dạng di truyền cung cấp nguyên liệu thô cho chọn lọc tự nhiên hoạt động Điều này có nghĩa là những cá thể có những đặc điểm nhất định phù hợp hơn với môi trường của chúng sẽ có nhiều khả năng sống sót và sinh sản hơn Theo thời gian, điều này có thể dẫn đến sự tiến hóa của các loài mới

• Khả năng kháng bệnh: sự đa dạng di truyền là điều cần thiết cho sự sống còn của quần thể trước sự bùng phát dịch bệnh Nếu một quần thể có độ đa dạng di truyền thấp, nó sẽ dễ mắc bệnh hơn và ít có khả năng tạo ra phản ứng miễn dịch hiệu quả

• Khả năng phục hồi của hệ sinh thái: đa dạng di truyền cũng rất quan trọng đối với khả năng phục hồi của hệ sinh thái Các hệ sinh thái có mức độ đa dạng di truyền cao có khả năng chống chọi tốt hơn với những xáo trộn như biến đổi khí hậu, hủy hoại môi trường sống và ô nhiễm

• Sản xuất nông nghiệp: đa dạng di truyền rất cần thiết cho sản xuất nông nghiệp Cần có nhiều giống cây trồng đa dạng để đảm bảo rằng cây trồng có thể thích ứng với những điều kiện môi trường thay đổi và sâu bệnh hại)

III Phân loại

Trái đất chứa hàng triệu loài thực vật, động vật khác nhau, một số loài trông giống nhau hơn những loài khá như: sư tử, hổ, báo…Tuy nhìn chúng có vẻ giống nhau nhưng vẫn sẽ

có những điểm khác biệt giữa chúng

Dựa trên mức độ, người ta phân loại đa dạng di truyền thành 2 loại:

III.1 Đa dạng di truyền cấp độ cá thể:

- Là sự khác biệt di truyền giữa các cá thể trong một loài

- Ngay cả trong mỗi loài, các cá thể trông giống nhau nhưng thực chất, chúng vẫn có những sự khác biệt Những khác biệt và tương đồng này là do có nhiều khác biệt nhỏ giữa các gen của các cá thể Một đoạn DNA (gen) chứa thông tin di truyền quy định các đặc điểm về tính trạng Tất cả các sinh vật đều có DNA và DNA của mỗi cá thể được tổ chức thành gen Chúng ta có thể xem DNA là các chữ cái, gen là các từ Và qua quá trình truyền đạt, biểu hiện thông tin di truyền, gen tổng hợp nên các phân tử protein thể hiện được các tính trạng ra bên ngoài môi trường Những khác biệt nhỏ

trong DNA có thể làm thay đổi mắt xanh thành xanh lục hoặc cánh bướm từ đen sang trắng, giống như cách một từ có thể thay đổi khi bạn thay thế một chữ cái

- Sự khác biệt về ADN của tất cả các cá thể trong một loài tạo nên sự đa dạng Sự đa dạng di truyền kết hợp các DNA giữa các cá thể của một loài Sự đa dạng di truyền làm cho các cá thể có những đặc điểm khác nhau, điều mà chúng ta có thể thấy trong cuộc sống hằng ngày của mình Mặc dù tất cả quả cà chua đều thuộc cùng một loài nhưng cà chua chúng ta ăn vô cùng đa dạng, từ cà chua đỏ, xanh to lớn đến các loại cà chua bi nhỏ Ngoài ra còn có hàng trăm loại táo: từ đỏ đến xanh, chua đến ngọt, và một

số loại táo thậm chí còn có ruột màu hồng bên trong

Hình III.1: Các loại táo khác nhau

- Sự đa dạng về di truyền là điều làm cho những loại cà chua và táo này trông rất khác nhau Sự đa dạng di truyền cũng được thấy ở động vật Ví dụ, chó có thể đủ lớn để kéo

xe trượt hoặc đủ nhỏ để ngồi thoải mái trên đùi bạn Tất cả các con chó đều thuộc cùng một loài, nhưng chúng trông khác nhau vì sự đa dạng di truyền

Hình III.2: Các giống chó phổ biến

III.2 Đa dạng di truyền cấp độ quần thể:

Là sự khác biệt di truyền giữa các quần thể của cùng một quần xã

- Các nguyên tắc di truyền quần thể cố gắng giải thích sự đa dạng di truyền trong quần thể hiện tại và những thay đổi về tần số alen và kiểu gen theo thời gian Tần số alen và kiểu gen phụ thuộc vào các yếu tố như kiểu giao phối, quy mô và phân bố quần thể, đột biến, di cư và chọn lọc

 Kiểu giao phối

 Giao phối ngẫu nhiên: quần thể của loài thỏ rừng (Sylvilagus floridanus) trong một khu rừng tự nhiên Trong môi trường tự nhiên, các thỏ rừng có thể di chuyển tự do trong khu vực rừng và có khả năng giao phối với bất kỳ cá thể nào trong quần thể mà chúng gặp phải

Hình III.3: Thỏ rừng đến thời kì giao phối

 Giao phối không ngẫu nhiên: một số loài chim sẻ hót có màu lông sáng sẽ tìm kiếm và giao phối với các loài chim có màu lông tương tự Điều này có thể do sự ưu tiên giao phối dựa trên sự tương đồng màu lông giúp họ giấu mình trong môi trường rừng đô thị, làm tăng khả năng sinh tồn của con cái

Hình III.4: Loài chim ở đô thị

 Quy mô và phân bố quần thể:

 Quần thể lớn và phân bố đều đặn: Một ví dụ là quần thể chim dơi sống trong một khu rừng rộng lớn, với sự phân bố đều đặn của các cá thể trong khu vực này

Hình III.5: Quần thể dơi ngựa tại vườn Quốc gia (Phú Quốc)

 Quần thể nhỏ và cô lập: Ví dụ, một quần thể nhỏ của loài lươn sống trong một hồ nước

cô lập

Hình III.6: Bể nuôi lươn

 Đột biến

 Rùa 2 đầu: Một kỳ tích cực kỳ hiếm khác của thiên nhiên đã được phát hiện khi một chú rùa nở ra với hai cái đầu Thực ra, chúng vốn dĩ là 2 bào thai song sinh bị phân tách không đúng cách dẫn đến dính liền vào nhau Nhưng điều này vẫn không cản trở chú rùa hoạt động bình thường

Hình III.7: Rùa 2 đầu

 Di cư giữa các quần thể: Ví dụ, di cư của loài cá hồi từ biển cạn đến nước ngọt để đẻ trứng, sau đó trở lại biển cạn sau khi con cái nở

Hình III.8: Cá Hồi lội ngược dòng đẻ trứng

 Chọn lọc:

 Chọn lọc tự nhiên: Màu sắc phù hợp với môi trường của một loài bọ cánh cam, giúp chúng tránh được việc bị săn mồi

Hình III.9: Bọ cánh cam

 Chọn lọc nhân tạo: Ví dụ, việc lai tạo chó để tạo ra các giống có đặc điểm mong muốn như kích thước lớn, tốc độ nhanh, hoặc tính trung thành với con người…

Hình III.10: 6 Các loại giống chó khác nhau

IV Thực trạng

- Sự suy giảm đa dạng di truyền thể hiện rõ nét qua việc mất mát và giảm sự hiện diện của nhiều loài sinh vật trong một khu vực nhất định

- Các nhà nghiên cứu đã làm việc trong nhiều thập kỷ để đo các mô hình đa dạng di truyền và một phân tích gần đây cho thấy 6% đa dạng di truyền trong quần thể của 91 loài trong thế kỷ qua đã bị mất; xói mòn di truyền trên các hệ thống đảo lên đến 28%;

đa dạng di truyền ở cá thu hoạch thấp hơn 12% so cá chưa thu hoạch Đặc biệt, sự sụt giảm trung bình 68% quần thể động vật có xương sống được đề cập trong Báo cáo Living Planet Index 2020 sẽ dẫn đến sự mất đa dạng di truyền đáng kể

- Bang New South Wales của Úc cũng đã sử dụng số liệu dựa trên quần thể để ước tính

có 9% –21% đa dạng di truyền có thể đã bị mất trên tất cả các loài và có tới 51% đa dạng di truyền có thể đã bị mất ở các loài bị đe dọa cao;

- Số lượng quần thể có sự theo dõi về đa dạng di truyền Thu thập kiến thức về đa dạng

di truyền tại chỗ và ngoại vi có thể tiếp tục cung cấp thông tin cho hành động bảo tồn

- Thực trạng đa dạng di truyền từ năm 2000 đến 2024:

 Xu hướng chung

 Giảm đa dạng di truyền trên toàn cầu do mất môi trường sống, ô nhiễm và biến đổi khí hậu

 Tăng cường nỗ lực bảo tồn để bảo vệ các loài có nguy cơ tuyệt chủng và duy trì đa dạng di truyền

 Phát triển các công nghệ mới, chẳng hạn như chỉnh sửa gen, để giải quyết các mối đe dọa đối với đa dạng di truyền

 Các sự kiện chính

 2000: Công ước Liên hợp quốc về Đa dạng sinh học (CBD) được thông qua, thiết lập khuôn khổ toàn cầu để bảo tồn đa dạng di truyền Sáng kiến Đa dạng Di truyền Toàn cầu (GDI) được thành lập để theo dõi và đánh giá tình trạng đa dạng di truyền

 2002: Hiệp ước Quốc tế về Tài nguyên Di truyền Thực vật đối với Thực phẩm và Nông nghiệp (ITPGRFA) có hiệu lực, nhằm bảo vệ quyền của nông dân đối với tài nguyên di truyền thực vật

 2006: Báo cáo Đánh giá Hệ sinh thái Thiên niên kỷ (MEA) nhấn mạnh tầm quan trọng của đa dạng di truyền đối với sức khỏe của hệ sinh thái và phúc lợi của con người

 2010: Mục tiêu Aichi về Đa dạng sinh học được thông qua, bao gồm mục tiêu giảm đáng kể tỷ lệ mất đa dạng di truyền vào năm 2020

 2014: Báo cáo Đánh giá Toàn cầu về Đa dạng Di truyền của Liên hợp quốc (GGRA) cảnh báo về tình trạng suy giảm đa dạng di truyền trên toàn cầu

 2019: Hội nghị thượng đỉnh Liên hợp quốc về Đa dạng sinh học được tổ chức, kêu gọi hành động khẩn cấp để bảo vệ đa dạng di truyền

 2020: Mục tiêu Aichi về Đa dạng sinh học không đạt được, nhấn mạnh sự cần thiết phải tăng cường nỗ lực bảo tồn

 2021: Khung Đa dạng sinh học Toàn cầu Côn Minh-Montreal được thông qua, thiết lập các mục tiêu mới để bảo vệ đa dạng di truyền

 2024: Năm quốc tế về Đa dạng di truyền được Liên hợp quốc công bố, nhằm nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của đa dạng di truyền

 Thách thức và cơ hội

 Thách thức:

o Mất môi trường sống và phân mảnh

o Ô nhiễm và biến đổi khí hậu

o Khai thác quá mức và buôn bán bất hợp pháp

o Giảm đa dạng di truyền trong nông nghiệp

 Cơ hội:

Bảo vệ các khu vực quan trọng về đa dạng sinh học

 Thực hiện các biện pháp quản lý bền vững

 Phát triển các công nghệ mới để bảo tồn đa dạng di truyền

 Tăng cường nhận thức và giáo dục về đa dạng di truyền

(Sự cạn kiệt gen và giống: Sự tập trung vào một số ít giống và biến thể trong nông nghiệp

và chăn nuôi đã góp phần vào sự cạn kiệt gen và giống Điều này có thể làm suy giảm khả năng thích ứng của các loài với môi trường thay đổi và gây nguy cơ cho sự bền vững của nông nghiệp và hệ sinh thái.)

(Số lượng người trên Trái đất ngày càng tăng và việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên ngày càng tăng của chúng ta đã làm giảm không gian và tài nguyên cho các loài hoang dã Theo thời gian, nhiều quần thể động vật và thực vật hoang dã đã trở nên nhỏ hơn hoặc bị cô lập hơn Nhiều loài cũng đã trải qua sự tuyệt chủng cục bộ Điều này đã dẫn đến sự mất đa dạng di truyền toàn cầu Các nhà khoa học cho rằng sự đa dạng di truyền trong các loài có thể đã giảm tới 6% trên toàn cầu kể từ Cách mạng Công nghiệp Điều này có nghĩa là nhiều loài ít có khả năng thích nghi khi đối mặt với những thách thức mới, như biến đổi khí hậu, ô nhiễm và các bệnh mới Nếu mất đi quá nhiều sự đa dạng di truyền, ngày càng nhiều loài có thể trở nên không khỏe mạnh và có nguy cơ tuyệt chủng)

V Nguyên nhân

- Quá trình mất đa dạng di truyền bao gồm:

 Xói mòn di truyền (Genetic Erosion): Bao gồm việc mất những gen đơn lẻ hay toàn bộ các tổ hợp gen Thuật ngữ “Xói mòn di truyền” nghĩa hẹp được hiểu là sự mất các gen hay các alen, nghĩa rộng là sự mất mát các giống cây trồng (FAO, 1996)

 Con người là nguyên nhân cơ bản của sự mất đa dạng di truyền vì trong quá trình đảm bảo cuộc sống, con người đã làm biến đổi môi trường theo hướng bất lợi Việc khai thác rừng không hợp lý, phá rừng làm nương rãy, phụ vụ nhu cầu sinh hoạt của con người, đô thị hóa và các hoạt động phát triển khác làm giảm diện tích và chất lượng môi trường sống, hoặc cho một số mục đích khác là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến xói mòn tài nguyên cây rừng, cây thuốc quý hiếm và các cây cỏ dại

Hình V.1: Phá rừng làm nương rẫy

Hình V.2: Đô thị hoá

 Tiếp đến là những tiến bộ trong nền nông nghiệp thâm canh tăng năng suất; sự đa dạng

di truyền trong loài, được thể hiện ở vô số các giống cây trồng khác nhau từ bao đời nay đã và đang bị mai một đi một cách nghiêm trọng Hàng loạt các giống cổ truyền đã thích nghi với điều kiện đất đai khí hậu của từng địa phương đã bị thay thế cho các giống mới có năng suất cao

 Lai tạp giữa các loài khác nhau có thể làm giảm đa dạng di truyền trong các quần thể thuần chủng

- Nguy cơ do thu hẹp di truyền (Genetic Vulnerability): Thảm hoạ này xảy ra khi một giống cây nào đó được trồng trên một diện tích lớn, do đó dễ dẫn đến bị nhiễm sâu bệnh và các thảm hoạ môi trường Hai yếu tố có liên quan đến thu hẹp di truyền là: diện tích đất dành cho việc gieo trồng của từng giống và mức đồng nhất của giống cây trồng đó

- Huỷ diệt di truyền (Genetic Wipeout): Sự mất đa dạng di truyền còn do những nguyên nhân như chiến tranh, hoả hoạn, biến đổi khí hậu đang thay đổi phạm vi phân bố của các loài và làm tăng tần suất các sự kiện thời tiết cực đoan, có thể dẫn đến mất đa dạng

di truyền, do những bất cẩn, thiếu trách nhiệm trong công tác quản lý, đôi khi còn do đời sống của người dân quá khó khăn

VI Hậu quả

Hình V.3: Hai giống ngô

khác nhau

Hình V.4: Các giống cà chua ở Việt Nam

VI.1 Mất mát đa dạng sinh học:

- Số lượng và đa dạng các loài trong một khu vực giảm đi Điều này làm giảm khả năng chịu đựng và khả năng thích ứng của hệ sinh thái khi đối mặt với thay đổi môi trường

- Tính đa dạng di truyền thấp làm giảm khả năng của quần thể trong việc thích nghi với những thay đổi về môi trường

- Quần thể dễ bị tổn thương hơn trước bệnh tật và các yếu tố gây căng thẳng khác

- Mất mát đa dạng sinh học có thể gây ra suy thoái môi trường và làm mất đi các giá trị sinh thái quan trọng

VI.2 Tăng giao phối cận huyết:

- Làm tăng tần suất các gen có hại trong quần thể

- Giao phối cận huyết có thể gây ra các khuyết tật bẩm sinh, giảm khả năng sinh sản và tăng nguy cơ mắc bệnh, tử vong

VI.3 Mất mát dịch vụ sinh thái:

- Mất mát các loài thụ phấn có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình thụ tinh và sinh sản của cây trồng

- Mất mát các loài cắt giảm khả năng kiểm soát dịch bệnh và tăng nguy cơ lây lan các bệnh trên một quy mô lớn

- Mất mát các loài cơ sở trong chuỗi thức ăn có thể gây ra suy thoái toàn bộ hệ thống thức ăn và ảnh hưởng đến các loài khác trong chuỗi thức ăn

VI.4 Giảm khả năng sinh sản:

- Tính đa dạng di truyền thấp có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của quần thể

- Các cá thể có tính đa dạng di truyền thấp có thể có khả năng sinh sản thấp hơn và sản sinh ra ít con hơn

VI.5 Tăng nguy cơ tuyệt chủng:

- Các sự kiện ngẫu nhiên, chẳng hạn như thảm họa thiên nhiên hoặc dịch bệnh, có thể xóa sổ toàn bộ quần thể nếu chúng không có đủ tính đa dạng di truyền để phục hồi

- Các quần thể có tính đa dạng di truyền thấp có nguy cơ tuyệt chủng cao hơn do chúng

dễ bị tổn thương hơn trước các thảm họa tự nhiên, bệnh tật hoặc các yếu tố căng thẳng khác