Trình bày các cơ chế và vai trò của các cơ chế cách li trong quá trình tiến hoá

* Cách li trước hợp tử

- Cách li nơi ở (sinh cảnh): Cá thể của các loài có họ hàng gần gũi nhưng sống ở những sinh cảnh khác nhau nên không thể giao phối với nhau.

- Cách li tập tính: Các cá thể của các loài khác nhau có thể có những tập tính giao phối riêng nên giữa chúng thường không giao phối với nhau.

- Cách li thời gian (mùa vụ): Các cá thể thuộc các loài khác nhau có thể sinh sản vào những mùa khác nhau nên chúng không có điều kiện giao phối với nhau.

- Cách li cơ học: Các cá thể thuộc các loài khác nhau có thể có cấu tạo các cơ quan sinh sản khác nhau nên chúng không thể giao phối với nhau. Ví dụ, các cây khác loài có cấu tạo hoa khác nhau nên hạt phấn của loài cây này không thể thụ phấn cho hoa của loài cây khác.

* Cách li sau hợp tử

Cách li sau hợp tử là những trở ngại ngăn cản việc tạo ra con lai hoặc ngăn cản việc tạo ra con lai hữu thụ.

- Vai trò: Các cơ chế cách li sinh sản có vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa vì chúng ngăn cản các loài trao đổi vốn gen cho nhau, do vậy mỗi loài duy trì được những đặc trưng riêng.

- Cơ chế có vai trò quan trọng nhất đối với sự tiến hoá là cách li sinh sản.

Các cơ chế cách li sinh sản là các trở ngại sinh học ngăn cản các sinh vật giao phối với nhau hoặc ngăn cản việc tạo ra con lai hữu thụ ngay cả khi các sinh vật này sống cùng một chỗ. Có 2 cơ chế cách li sinh sản: cách li trước hợp tử và cách li sau hợp tử.

* Cách li trước hợp tử

Là những trở ngại ngăn cản các sinh vật giao phối với nhau. Thực chất là cơ chế ngăn cản sự thụ tinh tạo ra hợp tử. Thuộc loại này có các loại:

- Cách li nơi ở (sinh cảnh): Mặc dù sống trong cùng một khu vực địa lí nhưng những cá thể của các loài có họ hàng gần gũi và sống ở những sinh cảnh khác nhau nên không thể giao phối với nhau.

- Cách li tập tính: Các cá thể của loài khác nhau có thể có những tập tính giao phối riêng nên giữa chúng thường không giao phối với nhau.

- Cách li thời gian (mùa vụ): các cá thể thuộc các loài khác nhau có thể sinh sản vào những mùa khác nhau nên chúng không có điều kiện giao phối với nhau.

- Cách li cơ học: Các cá thể thuộc các loài khác nhau có thể có cấu tạo các cơ quan sinh sản khác nhau nên chúng không thể giao phối với nhau.

* Cách li sau hợp tử:

Là những trở ngại ngăn cản việc tạo ra con lai hoặc ngăn cản việc tạo ra con lại hữu thụ.

- Vai trò:

Cơ chế cách li sinh sản có vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa vì chúng ngăn cản các loài trao đổi vốn gen cho nhau, do vậy mỗi loài duy trì được những đặc trưng riêng.

Các cơ chế cách ly sinh sản được hiểu là các trở ngạu trên cơ thể sinh vật ngăn cản các cá thể giao phối với nhau hoặc ngăn cản việc tạo thành con lai hữu thụ ngay cả khi các sinh vật này cùng một chỗ. Có 2 cơ chế cách li trong quá trình tiến hoá bao gồm cơ chế cách ly trước hợp tử và cơ chế cách ly sau hợp tử:

+ Cách li trước hợp tử

- Cách li nơi ở (sinh cảnh): Mặc dù sống trong cùng một khu vực địa lí nhưng những cá thể của các loài có họ hàng gần gũi nhưng sống ở những sinh cảnh khác nhau nên không thể giao phối với nhau. Ví dụ: Hai loài rắn sọc không độc thuộc chi Thamnophis sống trong cùng một khu vực địa lí nhưng một loài sống chủ yếu dưới nước (a) trong khi loài kia lại sống chủ yếu trên cạn.

- Cách li tập tính: Hành vi ve vãn mang tính nghi thức giúp thu hút bạn tình và một số hành vi khác là đặc thù cho từng loài là các trở ngại sinh sản rất có hiệu quả thậm chí giữa các loài có họ hàng thân thuộc. Các hành vi có tính nghi thức như vậy giúp nhận biết bạn tình - cách nhận biết được các bạn tình tiềm năng của một loài.

Ví dụ: Loài chim ó biển chân xanh sống ở quần đảo Galapagos, chỉ giao phối sau khi đã trình diễn một hành vi ve vãn đặc thù của loài. Một phần của "kịch bản" đòi hỏi con đực phải giơ cao chân (e), một hành vi gây sự chú ý của con cái đối với chiếc chân màu xanh của mình.

- Cách li thời gian (mùa vụ): Các loài sinh sản vào thời điểm khác nhau trong ngày, trong mùa khác nhau, hoặc trong các năm khác nhau thì không thể trộn lẫn giao tử với nhau được. Ví dụ: Ở Bắc Mỹ, vùng phân bố địa lý của loài chồn hôi đốm phương đông (Spilogale putorius) (c) và loài chồn hôi đốm phương tây (Spilogale gracilis) (d) chồng lên nhau nhưng loài chồn hôi đốm phương đông giao phối vào cuối mùa đông trong khi đó loài chồn hôi đốm phương tây lai giao phối vào cuối mùa hè.

- Cách li cơ học: Các cá thể nỗ lực giao phối với nhau nhưng sự khác biệt về hình thái khiến sự giao phối không thành công. Ví dụ: Vỏ của hai loài ốc trong chi Bradybaena xoắn theo chiều ngược nhau: Một loài hướng vào trong tới trung tâm, xoắn theo chiều ngược kim đồng hồ (f, bên trái) còn một loài xoắn theo chiều kim đồng hồ (f, bên phải). Kết quả là lỗ sinh dục (chỗ có đánh dẫu mũi tên) không phù hợp với nhau và giao phối không thể thành công.

- Cách ly giao tử: Tinh trùng của một loài có thể không thụ tinh được cho trứng của một loài khác. Ví dụ, tinh trùng có thể không sống được trong cơ quan sinh sản của con cái của một loài khác, hoặc các cơ chế hóa sinh ngăn cản tinh trùng xâm nhập qua màng bao bọc trứng của một loài khác.

+ Cách li sau hợp tử

- Giảm sức sống cho con lai: Các gen của các loài bố mẹ khác nhau có thể tương tác làm ảnh hưởng đến khả năng phát triển và sự sống sót của con lai trong môi trường của chúng. Ví dụ: Một số loài phụ của kỳ giông thuộc chi Ensantina sống trong cùng một khu vực và nơi ở và chúng thỉnh thoảng vẫn giao phối với nhau. Tuy nhiên, phần lớn con các lai không phát triển hoàn chỉnh và rất yếu.

- Giảm độ hữu thụ của con lai: Thậm chí con lai có thể rất khẻo mạnh nhưng lại bị bất thụ. Nếu nhiễm sắc thể của hai loài bố mẹ khác nhau về số lượng hoặc về cấu trúc, thì giảm phân ở con lai có thể không tạo ra được giao tử bình thường. Vì con lai bất thụ nên không thể tạo ra đời con khi chúng giao phối các cá thể bố hoặc mẹ, các gen vì thế không được trao đổi giữa các loài. Ví dụ: Con lai giữa ngựa và lừa là con la (k) rất khỏe nhưng lại bị bất thụ

- Suy thoái con lai: Một số con lai thế hệ thứ nhất có sức sống và hữu thụ, nhưng khi chúng giao phối với nhau hoặc với bố mẹ thì đời con ở thế hệ sau rất yếu và bị bất thụ. Ví dụ: Hai dòng lúa trồng đã tích lũy những alen đột biến lặn khác nhau ở hai locus trong quá trình phân ly giữa chúng hoàn toàn khỏe mạnh và hữu thụ (I, bên trái và phải), nhưng các cây con trong thế hệ tiếp theo mang quá nhiều các alen đột biến lặn này lại rất nhỏ và bất thụ (I, ở giữa). Mặc dù các dòng lúa này chưa được coi là hai loài khác nhau, nhưng chúng đã băt đầu tách biệt nhau bởi các trở ngại sau hợp tử.