Thế hệ AA Aa aa
I 0 1,0 0
II 0,25 0,5 0,25
III 0,375 0,25 0,375
Nhận xét về sự thay đổi tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể trên.
(Tần số alen của cả ba thế hệ đều là A:a = 0,5: 0,5 do đó khơng có sự thay đổi tần số alen, chỉ có hiện tượng tăng dần thể đồng hợp, giảm dị hợp.)
Người dạy nhận định lại: Như vậy khơng có sự thay đổi tần số alen. Vậy tại
sao giao phối không ngẫu nhiên lại được coi là một nhân tố tiến hóa?.
(GP khơng ngẫu nhiên là nhân tố tiến hóa vì làm thay đổi thành phần kiểu gen của quẩn thể theo hướng tăng dần tỉ lệ kiểu gen đồng hợp tử và giảm dần tỉ lệ kiểu gen dị hợp tử. Các tổ hợp gen lặn có hại dễ được biểu hiện và được CLTN đào thải.)
Để người học nắm rõ kiến thức, người dạy đưa ra câu hỏi gợi mở: Giả sử
trong ví dụ trên, kiểu gen aa khơng có khả năng sinh sản thì điều gì sẽ xảy ra?
(Alen lặn dần dần bị giảm, sự đa dạng quần thể giảm. GP không ngẫu nhiên dẫn đến làm nghèo vốn gen của quần thể, giảm sự đa dạng di truyền.)
Như vậy, giao phối không ngẫu nhiên cũng là một nhân tố tiến hóa khi nó phối kết hợp với các nhân tố tiến hóa khác làm thay đổi tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể.
Ví dụ 4: Dạy học nội dung “Chọn lọc tự nhiên” trong bài “Các nhân tố
tiến hóa” Sinh học 12
Mục đích tích hợp
- Qua các bài tập và ví dụ người học nắm rõ bản chất của CLTN là nhân tố tiến hóa có hướng, quy định nhịp điệu và chiều hướng tiến hóa.
- Thơng qua nghiên cứu sử dụng cơng thức tính tốn tần số alen, thành phần kiểu gen, người học nhận xét sự thay đổi của các yếu tố để rèn luyện kỹ năng tư duy(phân tích, tổng hợp) phát hiện kiến thức.
Cơ sở khoa học
- CLTN giữ lại cá cá thể mang kiểu gen quy định kiểu hình thích nghi, đào thải cá thể mang kiểu gen quy định kiểu hình khơng thích nghi trong quần thể.
- Thực chất ( Mặt chủ yếu của CLTN):
+ CLTN phân hố khả năng sống sót và khả năng sinh sản của những kiểu gen khác nhau trong quần thể.
+ CLTN chỉ đóng vai trị sàng lọc và giữ lại những cá thể có kiểu gen quy định kiểu hình thích nghi trong quần thể chứ khơng tạo ra các kiểu gen thích nghi.
- Vai trò: Quy định chiều hướng và nhịp điệu biến đổi tần số alen, thành phần kiểu gen, quy định chiều hướng và nhịp điệu tiến hóa.
- Cách tác động:
+ CLTN tác động lên kiểu hình của cá thể, thơng qua đó tác động lên kiểu gen và các alen, do đó làm biến đổi thành phần kiểu gen của quần thể.
+ Trên thực tế, CLTN không tác động đối với từng gen riêng rẽ mà tác động đối với tồn bộ kiểu gen; khơng chỉ tác động đối với cá thể riêng rẽ mà còn đối với cả quần thể.
- Kiểu chọn lọc:
+ Chống lại alen trội: Làm thay đổi nhanh chóng tần số alen của quần thể vì gen trội biểu hiện ra kiểu hình ngay cả ở trạng thái dị hợp tử => Trường hợp này sẽ đào thải hết alen trôi qua một thế hệ.
+ Chống lại alen lặn: Làm thay đổi tần số alen chậm hơn vì alen lặn chỉ bị đào thải khi ở trạng thái đồng hợp tử lặn nên không bao giờ đào thải hết alen lặn ra khỏi quần thể vì alen lặn tồn tại ở trạng thái dị hợp không bị đào thải.
Tổ chức dạy học
Người dạy có thể giả định “Nếu như bây giờ tất cả các ĐB bị đình chỉ và cấu
trúc di truyền trở thành bền vững thì lúc ấy tiến hóa cũng dừng lại ?
Vấn đề là ở chỗ tất cả các cơ thể bậc cao bình thường đều có bộ NST kép, bộ gen kép. ĐB thường chỉ xuất hiện ở những tính trạng của kiểu hình trong trường hợp nếu chúng được di truyền từ bố và từ mẹ.
Những tổ hợp các bộ gen ở các QT của tất cả các cơ thể sinh sản bằng con đường hữu tính cịn bảo quản một lượng dư to lớn các gen đã bị ĐB vào thời gian nào đó. Nó cịn đù cho hàng nghìn thế hệ, thậm chí nếu các cấu trúc di truyền không biến đổi thêm nữa. Vì thế sự tiến hóa của các cơ thể bậc cao không dừng lại.
Người dạy giúp học sinh nhận định rõ hơn về vai trò của CLTN bằng cách đưa
ra bài tập: Một quần thể có cấu trúc 0,5AA: 0,3Aa: 0,2aa. Nếu cá thể mang kiểu gen
aa khơng có khả năng sinh sản thì cấu trúc quần thể sẽ thay đổi như thế nào?
(Tần số alen giảm, thành phần kiểu gen thay đổi theo hướng xác định.)
Chọn lọc tự nhiên có là nhân tố tiến hóa khơng? Chọn lọc tự nhiên tác động như thế nào đới với các ĐB có hại?
(CLTN là nhân tố tiến hóa có hướng. Các ĐB có hại sẽ bị CLTN đào thải)
Người dạy đưa ra câu hỏi: Trong QT người ta thấy rằng các ĐB có hại có thể
được duy trì với mật độ đáng kể. Vậy bằng cách nào mà chúng được duy trì?
(Tác động của CLTN hướng vào kiểu hình. Yếu tố nào làm giảm sự biểu hiện kiểu hình của các gen tương ứng làm cho chúng khỏi bị tác động của chọn lọc. Tính lưỡng bội và tái tổ hợp của vật chất di truyền đảm bảo khả năng đa dạng để làm nhỏ biểu hiện của các gen ra trước tác động của chọn lọc. Do cơ chế này, các ĐB lặn có hại khơng mất đi và vẫn được duy trì trong QT. Chúng là nguồn dự trữ ĐB của QT và sẽ được huy động khi gập điều kiện thuận lợi.)
Người dạy giải thích và nhấn mạnh để người dạy nắm rõ hơn: Trên quan niệm của di truyền học hiện đại theo tiếp cận QT thì thích nghi nghĩa là phải có kiểu gen có khả năng phản ứng thành kiểu hình có lợi trước mơi trường xác định. Nhưng nếu chỉ sống sót mà khơng sinh sản được thì có nghĩa là khơng đống góp vào vốn gen của quần thể thì sẽ vơ nghĩa đối với q trình tiến hóa của lồi. Di truyền học cho biết có nhiều cá thể hoàn toàn khoẻ mạnh, sinh trưởng phát triển tốt, chống chịu
giỏi, sống lâu nhưng lại khơng có khả năng sinh sản. Như vậy thực chất của CLTN là sự phân hoá khả năng sinh sản của những kiểu gen khác nhau trong QT
Người dạy yêu cầu người học nghiên cứu mục “Chọn lọc tự nhiên” trong SGK
trang 114 và trả lời: Chọn lọc tự nhiên có các hình thức nào?
(Ba hình thức: chọn lọc phân hóa, chọn lọc ổn định, chọn lọc vận động)
Người dạy đưa ra câu hỏi: Chọn lọc tự nhiên có thể đào thải alen trội hoặc
alen lặn. Quá trình đào thải loại alen nào nhanh hơn? Vì sao?
Người dạy có thể đưa ra bài tập di truyền cho học sinh nhận xét.
(Alen trội vì alen trội biểu hiện ra kiểu hình ngay cả ở trạng thái dị hợp tử còn alen lặn chỉ bị đào thải khi ở trạng thái đồng hợp tử lặn cịn trạng thái dị hợp tử thì khơng biểu hiện nên không bao giờ đào thải hết alen lặn ra khỏi quần thể.)
Như vậy, CLTN là nhân tố tiến hóa có hướng quy định chiều hướng tiến hóa
Ví dụ 5: Dạy học nội dung “Các yếu tố ngẫu nhiên” trong bài “Các nhân
tố tiến hóa” Sinh học 12
Mục đích tích hợp:
- Qua việc thực hành làm bài tập di truyền học quần thể qua các thế hệ để tính tần số alen, thành phần kiểu gen của quần thể từ đó có những nhận xét đúng về vai trò của các yếu tố ngẫu nhiên trong tiến hóa. Đồng thời, người học rèn luyện kỹ năng tư duy phân tích kiến thức để nắm rõ kiến thức vận dụng giải thích thực tiễn.
Cơ sở khoa học
- Yếu tố ngẫu nhiên bào gồm các yếu tố có tác động tới quần thể một cách hoàn toàn ngẫu nhiên.
VD: Động đất, sóng thần, sấm, xét, sự xuất hiện ngẫu nhiên những vật cản địa lí (núi cao, sơng rộng), cháy rừng, sự phát tán hay sự di chuyển của một nhóm cá thể đi lập quần thể mới.
- Yếu tố ngẫu nhiên là nhân tố tiến hóa: vì làm biến động tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể.
- Yếu tố ngẫu nhiên làm thay đổi lớn tần số alen một cách ngẫu nhiên
- Một alen nào đó dù là có lợi cũng có thể bị loại bỏ hồn tồn khỏi quần thể và alen có hại cũng có thể trở lên phổ biến trong quần thể.
- Sự biến đổi một cách ngẫu nhiên tần số alen và thành phần kiểu gen hay xảy ra đối với quần thể có kích thước nhỏ (Với quần thể có kích thước càng nhỏ thì các yếu tố ngẫu nhiên càng dễ làm thay đổi tần số alen của quần thể và ngược lại).
- Một số hiệu ứng biểu hiện của các yếu tố ngẫu nhiên: Hiệu ứng thắt cổ chai, Hiệu ứng kẻ sáng lập
Tổ chức dạy học
Người dạy yêu cầu người học nghiên cứu “4-Các yếu tố ngẫu nhiên” mục “II
– Các nhân tố tiến hóa” SGK trang 115.
Người dạy đưa ra bài tập di truyền quần thể: Nghiên cứu sự thay đổi thành
phần kiểu gen của quần thể qua 4 thế hệ liên tiếp khi chịu tác động của yếu tố thay đổi đột ngột nhiệt độ môi trường trong khoảng thời gian ngắn thu được kết quả :
Thế hệ Kiểu gen AA Kiểu gen Aa Kiểu gen aa
F1 0,49 0,42 0,09
F2 0,49 0,42 0,09
F3 0,4 0,2 0,4
F4 0,25 0,5 0,25