Âa daûng sinh hoüc ...
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håüp naìy taìi saín trong quaï trçnh trao âäøi cháút cuía ADN âæåüc sæí duûng maûnh
trong chiãún læåüc âaî âënh træåïc vaì tàng sæû âa daûng.
Âäúi våïi náúm, Selker vaì caïc cäüng sæû cuía äng ta (1990) âaî duìng
Neurospora
vaì Rossignol cuìng våïi caïc cäng nhán âaî duìng
Ascobolus
trong thê
nghiãûm, nháûn tháúy viãûc sæí duûng kyî thuáût kãút håüp ADN vaì kyî thuáût chuyãøn
gene âaî kãút håüp laûi caïc âäi NST tæång âäöng maì khäng bë haûn chãú båíi quaï
trçnh giaím phán. Khi noï xuáút hiãûn trong tãú baìo åí giai âoaûn trung gian (sau khi
thuû tinh), noï cung cáúp giaï thãø cho phán tæí tháûm chê methyl hoïa ADN. Træåìng
håüp
Neurospora
ráút aính hæåíng trong quaï trçnh biãún dë, caïc gene âiãöu chènh
khäng hoaût âäüng âaî âæa âãún chãút.
Neurosopra
dæåìng nhæ tæû noï coï sæû täø håüp
vaì têch luîy ADN. Trong khi
Ascobolus
coï quaï trçnh Methyl hoïa caïc âäi khiãún
cho sæû taïi täø håüp khäng maûnh meî nhæng caïc gene âæåüc mang trãn caïc vuìng
cuía NST âæåüc thãø hiãûn. Sæû kãút håüp laûi cuía gene dæåïi sæû khäúng chãú cuía mäi
træåìng vaì phaït triãøn. ÅÍ âáy coï ráút nhiãöu gene âæåüc nhán lãn khiãún cho coï sæû
âiãöu phäúi cuía gene æïc chãú do quaï trçnh taûo phán tæí khi càûp âäi. Phaín æïng sinh
hoïa chæa giaíi thêch âæåüc taûi sao r-ARN hay caïc nhán täú váûn chuyãøn laûi khäng
chëu sæû chi phäúi cuía quaï trçnh naìy.
Nguäön gäúc cuía gene khäng hoaût âäüng cuîng coï thãø âæåüc mang âãún tæì
caïc nhán täú khuãúch taïn (chuí yãúu laì protein) maì khäng cáön sæû càûp âäi naìo. Caïc
nhaì sinh hoüc phán tæí cung cáúp nhiãöu bàòng chæïng cho váún âãö naìy trãn tênh
thuáûn nghëch cuía bàòng chæïng. Methyl hoaï ADN thæåìng âæåüc ghi nhán trãn
cáúu truïc cuía NST. Chuïng ta biãút ràòng quaï trçnh âæåüc bàõt âáöu åí nhæîng trung
tám khäng hoaût âäüng trãn NST, nhæng laìm sao noï hoaût âäüng vaì caïi gç kêch
thêch noï váùn coìn bê áøn. Âiãøm quan tám åí âáy laì quaï trçnh täø håüp khäng cáön
toaìn bäü chiãöu daìi cuía NST vaì pháön khäng hoaût âäüng laì taûm thåìi. Sæû sao cheïp
âoï chëu taïc âäüng cuía caïc yãúu täú mäi træåìng.
Dæång Trê Duîng G.T. 2001
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5. Khaí æïng duûng di truyãön trong viãûc xaïc âënh tênh âa daûng sinh hoüc
Chuïng ta âãöu thäúng nháút ràòng con ngæåìi laì loaìi sinh váût chuí âaûo trong
giåïi sinh váût. Trong hoaût âäüng cuía mçnh, con ngæåìi âaî thæûc hiãûn thaình cäng
vai troì chuí âaûo trong viãûc quaín lyï haìng ngaìn loaìi cuía hãû sinh thaïi thäng qua
sæû thay âäøi liãn tuûc âåìi säúng cuía caïc sinh váût xuáút hiãûn trãn traïi âáút. Mäüt váún
âãö xaíy ra roí raìng nháút laì sæû suy giaím nhanh choïng âa daûng sinh hoüc caïc hãû
sinh thaïi (phaï ræìng laì mäüt dáùn chæïng tiãu biãøu). Giaïo sæ F. Di Castri vaì Y.
Younes (1990) âaî täøng kãút ràòng: Chuïng ta chè coï mäüt êt kiãún thæïc vãö nguäön gäúc
cuía sæû âa daûng sinh hoüc, mæïc âäü chëu âæûng vaì äøn âënh cuía loaìi (chè åí mæïc bàõt
âáöu cuía sæû äøn âënh vaì quaï trçnh phaï huíy) vaì sæû xuáút hiãûn cuía loaìi chuí âaûo.
Ba mæïc âäü nghiãn cæïu vãö âa daûng sinh hoüc coï thãø laì yï âäö cuía caïc nhaì
sinh hoüc phán tæí: pháön quan troüng nháút laì xaïc âënh sæû âa daûng åí mæïc âäü caï
thãø (sinh váût, tãú baìo, kiãøu gene vaì kiãøu hçnh) vaì hoaût âäüng cuía chuïng cuìng våïi
tênh thêch nghi (sinh lyï vaì âiãöu chènh), pháön thæï hai laì caïc thäng tin cuía caïc
quaï trçnh phán tæí vaì pháön cuäúi cuìng laì pháön suy âoaïn vãö hãû sinh thaïi, âoï vaì
viãûc maì chuïng ta chæa coï nhiãöu kinh nghiãûm.
Âa daûng sinh váût trãn thæûc váût thãø hiãûn sæû thêch nghi våïi mäi træåìng
thäng qua âa daûng ADN. ADN laì mäüt âån vë maì trong cáúu truïc cuía noï cung
cáúp thäng tin vãö di truyãön vaì quaï trçnh chuyãøn hoïa cuía taûo sæû nhán baín vaì
biãún dë. Sæû nhán baín laì cå såí cuía sæû äøn âënh vãö sinh hoüc vaì phaït triãøn säú læåüng
thäng qua sæû nhán baín chênh xaïc. Biãún dë laì hoaût âäüng cuía sæû âa daûng. Khi
thäng tin di truyãön âæåüc täø chæïc thaình mäüt säú gene âàûc biãût, sæû sàõp xãúp laûi hãû
gene, thäng qua sæû kãút håüp cuía caïc phán tæí ADN åí giai âoaûn sinh saín hay sæû
chuyãøn gene åí màût phàóng xêch âaûo do virus hay sæû kãút håüp khaïc loaìi, sæû âa
daûng caïc thãú hãû åí mæïc âäü caï thãø nhanh hån sæû têch luíy caïc biãún dë di truyãön.
Âæa mäüt tãú baìo hay mäüt caï thãø vaìo trong caïc mäi træåìng khaïc nhau, chuïng seî
coï sæû thêch nghi trong phaûm vi cho pheïp cuía kiãøu di truyãön. Âa säú tãú baìo biãún
Âa daûng sinh hoüc ...
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âäüng trong thåìi gian daìi hay ngàõn âãø phaín æïng våïi nhæîng taïc âäüng bãn
ngoaìi. Phaín æïng trong thåìi gian ngàõn âæåüc xaïc âënh täút nháút thäng qua quaï
trçnh trao âäøi cháút vaì sæû âiãöu khiãøn trao âäøi cháút (Kacser vaì Brrns, 1973) hay
hoaût âäüng cuía enzyme (hoaût tênh, æïc chãú vaì biãún âäøi hoaï hoüc). Sæû thêch nghi
trong thåìi gian daìi âæåüc xaïc âënh thäng qua caïc quaï trçnh biãún âäøi phæïc taûp
cuía sæû âiãöu chènh tráût tæû di truyãön (âiãöu khiãøn sæû kêch thêch, æïc chãú, sao cheïp)
vaì sæû phán chia tãú baìo theo qui luáût cho âãún khi hçnh thaình maìng tãú baìo vaì
hoaût âäüng. Sæû âa daûng laìm giaím khaí nàng trao âäøi di truyãön giæîa caïc caï thãø
vaì coï thãø dáøn âãún nguy këch cho loaìi måïi. Sæû phán bäú ngáøu nhiãn vaì sæû choün
loüc åí mæïc âäü sinh váût vaì quáön xaî seî täø chæïc laûi tênh âa daûng sinh hoüc åí mæïc
âäü âëa lyï vaì säú læåüng. Ngaìy nay caïc phæång tiãûn sinh hoaï (PCR) taûo âiãöu kiãûn
thuáûn låüi cho viãûc xaïc âënh tênh âa daûng, theo doíi sæû biãún âäøi vaì hçnh thaình
phán tæí cå baín cuía quáön thãø sinh hoüc.
III. Âa daûng gene vaì vai troì cuía noï trong sæû täön taûi loaìi
1. Sæû biãún âäøi trong nguäön gene.
Âa daûng sinh hoüc âäi khi chè xaïc âënh âån âäüc våïi säú loaìi xuáút hiãûn åí
mäüt vuìng naìo âoï, nhæng tháût ra tháût ngæî naìy cuîng âæåüc aïp duûng åí mæïc âäü
trong loaìi. Màûc duì loaìi âæåüc xaïc âënh båíi nhæîng âàûc tênh nháút âënh naìo âoï
nhæng nhæîng thaình viãn trong loaìi cuîng coï thãø coï nhiãöu khaïc biãût. Pháön khaïc
biãût naìy do taïc âäüng cuía mäi træåìng nhæng baín cháút laì do di truyãön. Sæû täön
taûi caïc kiãøu di truyãön khaïc nhau laì âàûc tênh cå baín cuía loaìi. Sæû xuáút hiãûn kiãøu
hçnh cuía caïc kiãøu di truyãön coï thãø laìm khaïc biãût giæîa kiãøu hçnh cäø âiãøn våïi
mäüt säú kiãøu hçnh hiãûn nay vaì âàûc tênh säú læåüng våïi sæû phán bäú liãn tuûc. Tæì
quan âiãøm tiãún hoaï, sæû biãún âäüng vãö kiãøu di truyãön coï táöm quan troüng nháút âãø
loaìi coï khaí nàng thiïch nghi ngàõn nháút våïi âiãöu kiãûn vä sinh vaì hæîu sinh cuía
mäi træåìng, nãúu láu daìi coï thãø thay âäøi trong hãû gene âãø thêch nghi hay phaín
æïng våïi nhæîng biãún âäüng cuía mäi træåìng.
Dæång Trê Duîng G.T. 2001
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Âiãöu kiãûn âáöu tiãn âãø nghiãn cæïu vai troì cuía sæû biãún âäüng nguäön gene
trong nhæîng loaìi coìn täön taûi vaì nhæîng loaìi âaî tuyãût chuíng laì sæû hiãøu biãút vãö sæû
biãún âäüng åí mæïc di truyãön. Thuáût ngæî di truyãön coï nghéa laì xaïc âënh säú loci
âa hçnh, säú allele, quan hãû æu thãú, kiãøu gene vaì sæû phán bäú theo khäng gian
cuía caïc kiãøu di truyãön. Sæû biãún âäüng bäü gene åí mæïc âäü caï thãø - säú kiãøu gene -
coï tiãöm nàng ráút låïn. Våïi x loci khaïc nhau, mäùi loci coï a allele, säú kiãøu gene g
seî laì
x
aa
g
+
=
2
)1( Säú kiãøu gene coï thãø coï thê duû våïi 100 loci khaïc nhau, mäùi
coï 2 allele thç g seî tênh âæåüc laì 5x1047.
Baíng 2.4: Sæû phán chia trung bçnh cuía caïc loci âa hçnh (P) vaì di håüp tæí (H)
trãn cå såí khaío saït di håüp làûn åí 3 nhoïm sinh váût, n laì säú loaìi âæåüc khaío saït, sai
säú chuáøn trong ngoàûc (theo Hamrick vaì Godt, 1990 vaì Nevo cuìng cäüng taïc
viãn, 1984)
P N H n
Thæûc váût 0.342 (0.012) 468 0.113 (0.005) 468
Âäüng váût khäng xæång säúng 0.375 (0.011) 371 0.100 (0.005) 361
Âäüng váût coï xæång säúng 0.226 (0.006) 596 0.054 (0.003) 551
Háöu hãút sæû hiãøu biãút cuía chuïng ta vãö khiïa caûnh gene âãöu dæûa vaìo kyî
thuáût âiãûn di protein. Phæång phaïp naìy cho pheïp chuïng ta phaït hiãûn caïc kiãøu
gene khaïc nhau åí mæïc âäü phán tæí. Phán tæí prortein coï mäüt nguäön tènh âiãûn,
do vaìi bäü pháûn cuía acid amin, coï thãø laì âiãûn ám hay âiãûn dæång, noï seî di
chuyãøn trong træåìng âiãûn tæì. Sau khi âiãûn di vaì nhuäüm maìu, caïc protein âàûc
biãût seî hiãûn ra. Sæû biãún âäüng gene åí mæïc âäü ADN dæûa vaì protein coï thãø âæåüc
phaït hiãûn bàòng sæû di chuyãøn âãún caïc vë trê khaïc nhau khi âiãûn di, êt nháút khi
thay âäøi mäüt nhoïm acid amin seî dáøn âãún sæû thay âäøi vãö tènh âiãûn. Sæû khaïc
nhau vãö di truyãön åí mæïc âäü ADN gáy ra bàòng caïc base âån âäüc cuîng âæåüc
phaït hiãûn bàòng âiãûn di. Chè coï nhæîng base âån âäüc thay âäøi seî dáøn âãún sæû
thay âäøi phán tæí protein vaì coï thãø âæåüc phaït hiãûn vç mäùi phán tæí protein âæåüc
Âa daûng sinh hoüc ...
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xaïc âënh bàòng caïc kyî thuáût nhuäüm maìy riãng biãût, do âoï caïc gene khaïc nhau
âæåüc phaït hiãûn åí caïc loci khaïc nhau. Khi choün loüc ráút nhiãöu caï thãø cho nhiãöu
loci thç chuïng ta coï thãø tênh âæåüc sæû âa daûng gene, phæång phaïp naìy thêch
håüp cho viãûc xaïc âënh säú læåüng kiãøu gene khaïc nhau.
Nhæîng thäng tin thu tháûp âæåüc tæì kãút quaí nghiãn cæïu vãö dë håüp tæí cho
tháúy quáön thãø âäüng váût vaì thæûc váût biãún âäüng ráút låïn. Baíng 2.5 cho biãút vãö dë
håüp cuía nhiãöu loaìi, nhæng trong nghiãn cæïu vãö mäüt loaìi cuîng tháúy sæû khaïc
biãût vãö di håüp tæí. Thê duû cän truìng seî coï mæïc âäü biãún âäüng gene cao hån thæûc
váût, Khoaí tæí coï nguäön gene biãún âäüng låïn. Chim vaì nhæîng âäüng váût àn thët
thç êt coï sæû biãún âäüng trong nguäön gene.
Baíng 2.5: Thê duû vãö nhæîng loaìi khäng coï biãún âäøi gene âaî âæåüc phaït hiãûn
Loaìi Säú loci Taìi liãûu cuía
Voi biãøn phiïa bàõc
(
Mirounga angustirostris
)
24 Bonnell vaì Selander (1974)
Baïo sàn
(
Acinonyx jubatus
)
52 O’Brien vaì cäüng sæû (1985)
Choï biãøn
(
Phoca vitulina
)
30 Swart vaì Van Delden (1994)
Baíng trãn cho biãút vaìi loaìi coï säú loci táûp trung cao nhæng khäng coï sæû biãøn âäøi
vãö di håüp. Âäúi våïi Baïo sàn, sæû âa daûng genen tæång æïng våïi tênh phæïc taûp cuía
täø chæïc mä.
2. Nhæîng aïp læûc taïc âäüng lãn sæû biãún âäøi di truyãön.
Sæû biãún trong quáön thãø hiãûn nay âæåüc læu giæî khi säú caïc âiãöu kiãûn hoaìn
thaình. Âënh luáût Hardy Weinberg thãø hiãûn laûi hiãûn tæåüng naìy. Hån næîa noï
cuîng noïi lãn sæû tæång thêch cuía kiãøu gene dæûa trãn táön säú allele. Baíng 2.6 cho
tháúy aính hæåíng cuía sæû thay âäøi kiãøu gene taûo nhiãöu aïp læûc cho quáön thãø. Mäüt
gene biãún âäøi seî xuáút hiãûn âäüt biãún vaì gene seî chuyãøn tæì caïc quáön thãø di
truyãön khaïc. Choün loüc chäúng laûi tênh traûng làûn seî haûn chãú sæû thay thãú allele vaì
dáùn âãún âån hçnh trong tæìng locus.