Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Phân tích tính đa hình của trình tự 16s rna cytochrome b ty thể và mối quan hệ p...

Tài liệu Phân tích tính đa hình của trình tự 16s rna cytochrome b ty thể và mối quan hệ phát sinh loài của heo rừng việt nam

.PDF
86
505
108

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Y Z LÊ NGỌC CHÂU PHÂN TÍCH TÍNH ĐA HÌNH CỦA TRÌNH TỰ 16S RNA, CYTOCHROME B TY THỂ VÀ MỐI QUAN HỆ PHÁT SINH LOÀI CỦA HEO RỪNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền học Mã số chuyên ngành: 60 42 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HOÀNG NGHĨA SƠN Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2012 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, con xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Ba Mẹ, người đã sinh thành và dưỡng dục con nên người. Ba Mẹ là chỗ dựa vững chắc, nguồn động viên, cho con nghị lực mạnh mẽ vượt qua những khó khăn, thử thách trong cuộc sống. Và với tất cả lòng biết ơn chân thành, em xin gửi lời cảm ơn đến: Thầy Hoàng Nghĩa Sơn đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện tinh thần và vật chất tốt nhất cho em học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Anh Lê Thành Long đã chỉ dạy tận tình, cho em những lời khuyên bổ ích và giúp đỡ em tháo gỡ khó khăn trong suốt thời gian làm luận văn. Cô Vân, chị Phương Thảo, anh Phúc Chiến và bạn Khánh Thanh thuộc phòng Công nghệ sinh học động vật, viện Sinh học Nhiệt đới thành phố Hồ Chí Minh, đã quan tâm và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành luận văn. Mục lục Phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục ................................................................................................................... i Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ................................................................................ ii Danh mục bảng ....................................................................................................... iii Danh mục hình ........................................................................................................ iv Mở đầu ................................................................................................................... 1 Chương 1: Tổng quan tài liệu 1.1. Giới thiệu về heo rừng .................................................................................. 3 1.2. Tiến hóa phân tử và phát sinh loài phân tử .................................................... 7 1.3. Khái niệm loài .............................................................................................. 8 1.4. Các khái niệm về phát sinh loài .................................................................... 9 1.5. Một số marker phân tử .................................................................................. 15 1.6. Các nghiên cứu về quan hệ phát sinh loài phân tử của heo rừng .................... 21 Chương 2: Vật liệu – Phương pháp 2.1. Vật liệu ......................................................................................................... 24 2.2. Phương pháp ................................................................................................. 27 Chương 3: Kết quả ‒ Biện luận 3.1. Mối quan hệ phát sinh loài dựa trên trình tự gen cytochrome b ..................... 35 3.2. Mối quan hệ phát sinh loài dựa trên trình tự 16S ........................................... 44 3.3. Xây dựng cây phát sinh loài dựa trên mối quan hệ với gen cytochrome b và gen 16S ......................................................................................... 53 Kết luận .................................................................................................................. 57 Danh mục công trình của tác giả .......................................................................... 58 Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 59 Phụ lục i Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Lê Ngọc Châu Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt A Adenine C Cytosine CI Consistency Index CSB Conserved Sequence Block DNA Deoxyribonucleic Acid EN Endangered G Guanine HSP H-Strand Promoter IUCN International Union for Conservation of Nature LSP Light-Strand Promoter ME Minimum Evolution ML Maximum Likelihood MP Maximum Parsimony mRNA messenger Ribonucleic Acid NCBI National Center for Biotechnology Information NIH National Institutes of Health NJ Neighbor - Joining PCR Polymerase Chain Reaction PKCi Protein Kinase C iota rRNA ribosomal Ribonucleic Acid SNP Single-Nucleotide Polymorphism T Thymine TAE Tris-Acetate-EDTA TAS Termination Associated Sequence tRNA transfer Ribonucleic Acid UPGMA Unweighted Pair-Group Method with Arithmetic mean ii Danh mục bảng Lê Ngọc Châu Danh mục bảng Bảng 1: Một số thiết bị sử dụng trong đề tài .............................................................. 24 Bảng 2: Một số dụng cụ sử dụng trong đề tài ............................................................ 25 Bảng 3: Một số hóa chất sử dụng trong đề tài ........................................................... 26 Bảng 4: Địa điểm thu nhận mẫu heo rừng ................................................................. 28 Bảng 5: Trình tự mồi sử dụng trong PCR và giải trình tự .......................................... 32 Bảng 6: Nhiệt độ phản ứng của các đoạn mồi ........................................................... 33 Bảng 7: Vùng phân bố các cá thể heo rừng Việt Nam khu vực Tây Nguyên dùng trong phân tích trình tự cytochrome b ................................................................................. 36 Bảng 8: Thông tin trình tự cytochrome b của cá thể heo rừng nước ngoài dùng trong phân tích .......................................................................................................... 37 Bảng 9: Mức độ tương đồng vùng trình tự gen cytochrome b và chuỗi polypeptide cytochrome b ở một số loài động vật ......................................................................... 41 Bảng 10: Vùng phân bố các cá thể heo rừng Việt Nam dùng trong phân tích trình tự 16S................................................................................................................ 45 Bảng 11: Thông tin trình tự 16S của cá thể heo rừng nước ngoài dùng trong phân tích ................................................................................................................... 46 Bảng 12: Mức độ tương đồng vùng trình tự gen 16S ở một số loài động vật .............. 50 Bảng 13: Mã số các cá thể heo rừng nước ngoài được sử dụng trong so sánh trình tự kết hợp gen cytochrome b và 16S ............................................................................... 53 Bảng 14: Khoảng cách di truyền giữa các nhóm heo rừng ........................................ 54 Bảng 15: Khoảng cách di truyền trung bình giữa các cá thể trong các nhóm heo rừng .................................................................................................................... 55 iii Danh mục hình Lê Ngọc Châu Danh mục hình Hình 1: Heo rừng trong môi trường tự nhiên ............................................................. 5 Hình 2: Heo rừng khi còn non ................................................................................... 7 Hình 3: Phân loại cây phát sinh loài theo Page và Holmes (1998) ............................ 10 Hình 4: Những mối quan hệ giữa loài tổ tiên và loài hiện tại .................................... 12 Hình 5: Cấu trúc DNA ty thể của người..................................................................... 16 Hình 6: Cấu trúc của protein cytochrome b ............................................................... 18 Hình 7: Cấu trúc vùng kiểm soát của ty thể ở động vật có vú..................................... 19 Hình 8: Một số thiết bị sử dụng ................................................................................. 24 Hình 9: Một số dụng cụ sử dụng ................................................................................ 25 Hình 10: Kit PureLinkTM Spin Column ...................................................................... 26 Hình 11: Sơ đồ tóm tắt thí nghiệm ............................................................................. 27 Hình 12: Một cá thể heo rừng lai thu nhận ở khu vực Lâm Đồng .............................. 29 Hình 13: Sơ đồ tóm tắt quy trình tách chiết ............................................................... 30 Hình 14: Hình đại diện kết quả khuếch đại vùng gen CY2 ở các mẫu heo rừng ......... 35 Hình 15: Vị trí các điểm đột biến và điểm đa hình trong vùng trình tự cytochrome b (1140 bp) ở các cá thể heo rừng ................................................................................ 39 Hình 16: Vùng trình tự polypeptide cytochrome b gồm 336 amino acid được dịch mã từ đoạn gen cytochrome b dài 1140 bp .......................................................................... 41 Hình 17: Cây phát sinh loài NJ (Neighbor‒Joining) mô tả mối quan hệ giữa các cá thể heo rừng Việt Nam, heo rừng lai, Hàn Quốc, Tây Ban Nha, Trung Quốc và Rumani dựa trên trình tự 1140 bp của gen cytochrome b........................................................ 43 Hình 18: Hình đại diện kết quả khuếch đại vùng gen S1 ở các mẫu heo rừng ............ 44 Hình 19: Vị trí các điểm đột biến và điểm đa hình trong vùng trình tự 16S (997 bp) ở các cá thể heo rừng ................................................................................................... 48 iv Danh mục hình Lê Ngọc Châu Hình 20: Cây phát sinh loài NJ (Neighbor‒Joining) mô tả mối quan hệ giữa các cá thể heo rừng Việt Nam, heo rừng lai, Hàn Quốc, Tây Ban Nha và Đài Loan dựa trên trình tự 997 bp của gen 16S ............................................................................................... 52 Hình 21: Cây phát sinh loài NJ (Neighbor‒Joining) mô tả mối quan hệ giữa các cá thể heo rừng Việt Nam, heo lai Việt Nam, heo rừng Châu Âu, và heo rừng Châu Á dựa trên trình tự 2100 bp của gen cytochrome b và 16S .......................................................... 56 v Mở đầu Lê Ngọc Châu Mở đầu Heo không những là vật nuôi quan trọng mang lại hiệu quả kinh tế cao mà còn là mô hình thí nghiệm trên người ở những nghiên cứu sinh hóa và y sinh. Trong đó, heo rừng (Sus scrofa) với nhiều tiềm năng mà con người vẫn chưa khám phá hết được. Việc nghiên cứu loài heo này còn ít được quan tâm và còn nhiều bỏ ngỏ. Định danh loài chính xác có vai trò quan trọng trong khoa học pháp y, an toàn thực phẩm và nhiều lĩnh vực khác. Ý tưởng sử dụng các trình tự DNA đặc hiệu loài để định danh loài đã được đưa ra trong những năm đầu thập niên 70. Việc giải toàn bộ trình tự DNA ty thể hoặc giải trình tự một số vùng trên DNA ty thể như vùng kiểm soát (J. Koji Lum, 2006), cytochrome b (Y. N. Jiang, 2008),… giúp xác định những biến dị cũng như cây phát sinh loài giữa các loài heo bản địa trên thế giới, từ đó xác định được mức độ đa dạng cũng nguồn gốc của loài heo trên thế giới (E. Giuffra, 2000). Hiện nay một số nghiên cứu trên heo rừng thuần Việt Nam đã được tiến hành. Vùng D‒loop của DNA heo rừng của Việt Nam ở một số tỉnh miền Bắc đã được giải trình tự và xác định các biến dị giữa các loài heo bản địa cũng như so sánh loài heo Việt Nam với loài heo của Nhật Bản (Naotaka Ishiguro, 2008) hay việc sử dụng microsatellites để đánh giá so sánh tính đa hình cũng như mức độ đa dạng di truyền của một số loài heo rừng miền Bắc với châu Âu (N.T.D. Thuy, 2006). Tuy nhiên, các nghiên cứu sử dụng heo rừng khu vực miền Trung, miền Nam cũng như trình tự cytochrome b và 16S trong đánh giá biến dị và đa dạng di truyền vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu đầy đủ. Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành giải trình tự vùng cytochrome b và 16S của DNA ty thể heo rừng Việt Nam khu vực Tây Nguyên và phân tích điểm đa hình cũng như những khác biệt di truyền của heo rừng Việt Nam khu vực Tây Nguyên so với một số loài heo rừng các nước khác. Kết quả nghiên cứu này là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo như bảo tồn hay sử dụng nguồn gen heo rừng Tây Nguyên trong công tác lai tạo giống. 1 Mở đầu Lê Ngọc Châu Mục tiêu đề tài 1. Giải trình tự gen cytochrom b và gen 16S. Xác định các SNP (single nucleotide polymorphism) và thiết lập bộ đa hình đặc trưng của heo rừng Việt Nam khu vực Tây Nguyên. 2. Xác định cây phát sinh loài giữa heo rừng thuần Việt Nam với một số loài heo rừng trên thế giới. Tóm tắt nội dung đề tài Gen cytochrome b và 16S được sử dụng nhiều trong nghiên cứu mối quan hệ phát sinh loài. Sau khi thu nhận DNA tổng từ mẫu mô tai heo rừng, chúng tôi khuếch đại trình tự gen mục tiêu bằng phương pháp PCR với các cặp mồi đặc hiệu. Kết quả điện di trên gel 1% agarose cho thấy có sự hiện diện sản phẩm khuếch đại gen cytochrome b và 16S ở 20 mẫu mô. Sản phẩm khuếch đại được giải trình tự, loại bỏ những đoạn trùng lắp và những đoạn nhiễu ở hai đầu 5’ và 3’. Các trình tự vùng gen cytochrome b và 16S của heo rừng Việt Nam được phân tích các điểm đa hình và so sánh với trình tự tương ứng của heo rừng nước ngoài trên GenBank. Kết quả phân tích riêng từng gen cho thấy heo rừng thuần Việt Nam khu vực Tây Nguyên có bộ đa hình đặc trưng, phân biệt với heo rừng lai và heo rừng các nước. Kết quả phân tích dựa trên trình tự kết hợp của hai gen càng củng cố những đặc điểm riêng của heo rừng Việt Nam khu vực Tây Nguyên. Ngoài ra, trình tự nucleotide của 2 gen và chuỗi polypeptide (chỉ ở gen cytochrome b) của heo rừng thuần Việt Nam được so sánh với trình tự tương ứng của một số loài khác đã khẳng định tính bảo tồn cao ở động vật có vú. Như vậy, bằng phương pháp PCR và giải trình tự, chúng tôi bước đầu xác định được bộ đa hình đặc trưng cho heo rừng Việt Nam khu vực Tây Nguyên; phân biệt giữa heo rừng lai và heo rừng thuần Việt Nam dựa trên nguồn trình tự cytochrome b và 16S. 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu 1.1. Giới thiệu về heo rừng 1.1.1. Phân loại Heo rừng (Sus scrofa) không phải là loài thú quý hiếm, nổi tiếng như sao la (Psendoyx nghetinhensis) hay mang lớn (Megamuntiacus vuquangensis) nhưng lại là loài thú có giá trị kinh tế cao. Theo IUCN, heo rừng được xếp vào nhóm gặp nguy hiểm (Endangered – EN). Chúng phải đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng trong tự nhiên rất cao (Oliver, 2008). Heo rừng còn gọi là lợn lòi, tên khoa học là Sus scrofa (Linnaeus, 1758) thuộc họ heo (Suidae), bộ guốc chẵn (Artiodaclyta). Heo rừng có rất nhiều loài phụ. Các loài phụ khác nhau có thể được phân biệt dựa trên chiều dài, hình dáng của xương hốc mắt ví dụ như S.scrofa cristatus và S.scrofa vittatis có xương hốc mắt ngắn hơn các loài Châu Âu (Kingdon, 1997). Dưới đây là một số phụ loài heo rừng đã được nhận biết (Groves, 2008):  Nòi Viễn Tây (nhóm scrofa) a. Heo rừng phổ biến nhất: sus scrofa scrofa: phân bố chính từ Pháp tới vùng phía tây Châu Âu (Nga). b. Heo rừng Iberia: sus scrofa baeticus: một phụ loài nhỏ trên bán đảo Iberia. c. Heo rừng Castilia: sus scrofa castilia: lớn hơn S. s. baeticus, phía bắc Tây Ban Nha (Wilson, 2005). d. Heo rừng Sandinia: sus scrofa meridionalis: một loài heo rừng nhỏ từ Corsica, Sadinia và Andalisua. Heo rừng Italia: sus scrofa majori: loài heo rừng này nhỏ hơn S. s. scrofa. e. Sus scrofa Attila: loài heo rừng rất lớn sống ở phía tây Châu Âu từ Kazakhstan, tới bắc Caucausus và Iran (Groves, 2008). f. Heo rừng Barbary: sus scrofa algria: sống ở vùng Maghreb phía tây bắc Châu Phi. 3 Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu g. Sus scrofa lybica: một loài heo rừng nhỏ sinh sống ở khu vực Caucasus, đồng bằng sông Nile, Thổ Nhĩ Kì và khu vực Balkan (Groves, 2008). h. Sus scrofa sennaarensis: phân bố ở Ai Cập, và phía bắc Sudan. i. Sus scrofa nigripes: loài heo rừng chân đen sinh sống ở dãy núi Tianshan, khu vực Trung Á.  Nòi heo Ấn Độ a. Heo rừng Ấn Độ: sus scrofa cristatus: sinh sống ở vùng phía nam núi Hymalaya tới trung Ấn Độ và phía tây Indonesia. b. Sus scrofa affinis: phân bố vùng phía nam Ấn độ và Srilanka. c. Sus scrofa davidi: phân bố phía đông Iran tới phía bắc Tajikistan.  Nòi heo Đông Á a. Heo rừng Manchuria: sus scrofa ussuricus, loài heo rừng lớn nhất, phân bố từ Manchuria tới Hàn Quốc. b. Heo rừng Nhật Bản: sus scrofa leucomystax: là loài heo nhỏ phân bố ở Nhật Bản (trừ đảo Hokkaido). c. Heo rừng Ruykyu: sus scrofa riukiuanus: phân bố ở quần đảo Ryukyu. d. Heo rừng Formosa: sus scrofa taivanus, phân bố ở Đài Loan. e. Sus scrofa moupinensis: phân bố ở Trung Quốc và Việt Nam. f. Heo rừng Siberia: Sus scrofa sibiricus, phân bố ở Mông Cổ và Transbaikalia.  Nòi Sundaic Sus scrofa vittatus: loài heo rừng nhỏ, mặt ngắn, phân bố từ bán đảo Malaysia và Indonesia từ đảo Sumatra và Java tới Komodo. 4 Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu (A) (B) Hình 1: Heo rừng trong môi trường tự nhiên: (A) Sus scrofa cristatus (Nguồn: haryana-online.com) (B) Sus scrofa scrofa (Nguồn: en.wikipedia.org) 1.1.2. Đặc điểm chung Heo rừng phân bố khắp nơi trên thế giới. Ở Việt Nam, chúng có mặt từ trung du đến miền núi. Phạm vi hoạt động của heo rừng rất rộng. Chúng sống được trong nhiều sinh cảnh khác nhau như rừng thứ sinh, rừng thưa (trừ núi đá) nhưng thích hợp nhất là những thung lũng ven các suối nước có độ ẩm cao, nhiều thức ăn như rừng tre nứa, gần nương rẫy. Chúng sống theo bầy đàn, có những bầy đàn lớn từ 20–100 con. Tuy nhiên, chúng ta thường chỉ gặp những đàn dưới 20 con. Những con đực bình thường vẫn kiếm ăn một mình, đến mùa động dục chúng mới nhập đàn, tìm bạn tình. Chúng thường kiếm ăn vào ban đêm từ chập tối đến gần sáng và nghỉ ngơi trong bụi rậm vào buổi 5 Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu sáng. Mùa đông, chúng làm tổ để nằm. Thỉnh thoảng chúng cũng ra khỏi rừng tìm đến những nương rẫy hoặc những nơi có sẵn măng tre vào sáng sớm hoặc chiều tối. Hình dáng của chúng rất giống heo nhà. Phần mông nhỏ hơn, phần đầu và ngực rất phát triển. Bộ lông thô, dài, cứng, màu đen xám. Lông gáy dày và rậm, khi bị kích động hàng lông này dựng lên rất dữ tợn. Bộ răng heo rừng rất phát triển, nanh chìa ra ngoài khá dài. Đặc biệt mỗi đàn còn có con đực già, to lớn gọi là heo độc. Heo độc thường rất khoẻ, có thể đánh nhau để bảo vệ đàn. Trọng lượng cơ thể của heo trưởng thành từ 40‒200kg. Thân dài từ 135–150 cm, cao 50–70 cm, bàn chân sau phát triển. Sọ heo rừng khá dài, khẩu cái tới 20–22cm, rất thích hợp cho việc đào bới, ủi đất tìm kiếm thức ăn. Heo rừng là loài ăn tạp, chúng có thể ăn bất cứ thứ gì từ quả cây, nấm, củ, rễ đến giun đất, rắn rết, ốc sên, chuột, xác động vật kể cả khi đã thối rữa. Thức ăn khoái khẩu nhất là các loại củ quả giàu tinh bột và các loại cây nhiều chất xơ như chuối, măng. Heo rừng sinh sản quanh năm. Thời gian mang thai khoảng 4 tháng, mỗi năm 1‒2 lứa, mỗi lứa 5‒6 con. Tuy nhiên, thích hợp nhất vẫn là mùa xuân và mùa thu. Heo mẹ làm tổ để đẻ rất chu đáo. Heo con sau khi đẻ 30 phút có thể đi lại bình thường, sau một tuần có thể theo mẹ đi kiếm ăn và sau 2 năm thì trưởng thành sinh dục (theo thiennhien.net). 1.1.3. Đặc điểm của heo rừng Việt Nam Heo rừng Việt Nam nhỏ, thường chỉ nặng từ 35–50kg. Mõm dài và nhọn, đầu nhỏ, tai nhỏ, cổ dài thắt ngẫng, không có má. Lông heo rừng thường là 3 lông mọc cùng một chỗ, trong khi heo nhà thì lông mọc rời rạc. Con non chậm lớn, màu lông thường là hung đen, có sọc vàng chạy dọc theo thân. Heo con mới đẻ nuôi rất khó và hay bị chết do hay bị bệnh đi phân trắng. Heo mẹ thường đẻ ít con (2‒3 con/lứa) nên hiệu quả kinh tế không cao. Trong sản xuất, người dân thường chỉ nuôi con lai giữa heo rừng (heo bố) và heo nhà (heo mẹ). 6 Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu Hình 2: Heo rừng khi còn non (Nguồn: fieldguides.eol.org) 1.2. Tiến hoá phân tử và phát sinh loài phân tử Thông tin di truyền của mọi sinh vật trong sinh giới (trừ vài virus) được quy định bởi trình tự sắp xếp của bốn loại nucleotide: adenine (A), thymine (T), guanine (G), cytosine (C). Trong quá trình tồn tại và phát triển, trải qua quá trình tiến hóa, trình tự thông tin di truyền của sinh vật xuất hiện những sai khác ở một hay một vài vị trí nucleotide so với trình tự ban đầu. Vì vậy, trình tự thông tin di truyền của sinh vật này có thể so sánh với các sinh vật khác để tìm ra mối quan hệ tiến hóa giữa chúng. Kỷ nguyên sinh học phân tử thực sự bắt đầu sau sự kiện toàn bộ trình tự bộ gen của Haemophilus influenza được công bố vào tháng 7 năm 1995. Ngày 14–04‒2003, toàn bộ trình tự DNA người đã được giải mã và công bố tại hội nghị thường niên của 7 Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu NIH. Theo đánh giá của các nhà khoa học: “đây là ngày chúng ta hoàn tất lần xuất bản đầu tiên Cuốn sách của sự sống.” Rõ ràng, trình tự DNA được công nhận là tài liệu vô giá ghi nhận lịch sử sự sống trên trái đất. Những thông tin sự sống được mã hóa bằng trình tự gen như thế nào hay bằng cách nào có thể khôi phục lại nguồn thông tin này là trách nhiệm vô cùng quan trọng của tiến hóa phân tử. Những thông tin thu được từ hình thái các nhóm sinh vật còn tồn tại cũng như từ những mẫu vật hóa thạch vẫn không thể giải thích đầy đủ và chính xác nguyên nhân quá trình tiến hóa hình thành loài mới, bằng cách nào mà tỷ lệ hình thành loài mới vượt qua thời gian. Những vấn đề này sẽ giúp chúng ta hiểu hơn về những mô hình cơ bản và cả những quá trình tiến hóa hình thành loài mới và tồn tại sự sống. 1.3. Khái niệm loài (Ouithavon, 2009) Kể từ thời Linnaeus, khái niệm “loài” ngày càng được hoàn thiện nhờ những kiến thức từ sinh hóa và di truyền học. Ngày nay, nhiều khái niệm “loài” được phát biểu dựa trên các quan điểm về hình thái, di truyền, nguồn gốc…vẫn tồn tại song song.  Loài hình thái “Loài là một nhóm các cá thể hay nhóm quần thể có đặc điểm hình thái giống nhau hoặc tương tự nhau”. Đây là khái niệm loài được phát biểu từ thời Linnaeus (1707–1778), khi ông cho rằng mọi sinh vật đều phải thuộc một đơn vị phân loại thấp nhất là “loài”.  Loài sinh học “Loài là một hoặc một nhóm quần thể có khả năng giao phối với nhau trong tự nhiên, sinh ra đời con có sức sống, có khả năng sinh sản, cách ly sinh sản với các nhóm quần thể khác”. Tuy nhiên, khái niệm loài sinh học chỉ có thể áp dụng cho các loài sinh sản hữu tính mà bỏ qua các loài sinh sản vô tính, trinh sản. Bên cạnh đó, khái niệm này cũng không nêu được trình tự thời gian tồn tại loài, đánh giá mức độ cách ly sinh sản giữa các loài. 8 Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu  Loài tiến hóa “Loài là một dòng duy nhất các cá thể hậu duệ của một tổ tiên chung, duy trì và phân biệt đặc điểm với loài khác, chịu sự tác động của lịch sử và quá trình tiến hóa”, (Wiley,1978). Theo quan điểm này, tất cả các loài trong quá khứ và loài hiện tại có chung một con đường tiến hóa; không có dòng sinh vật nào có thể được chia thành loài tổ tiên và loài hậu duệ. Mayr (1982) đã chỉ ra các khuyết điểm của khái niệm loài tiến hóa như: giảm thiểu các vấn đề của loài, quá trình tích lũy và duy trì những gián đoạn giữa các loài, làm thế nào để phân loại các loài đa chiều…(Ouithavon, 2009)  Loài phát sinh “Loài là một nhóm nhỏ nhất các cá thể mang một phần đặc điểm của tổ tiên và của bố mẹ”, (Cracraft, 1983). Cracraft cho rằng nếu cách ly sinh sản không được coi là vấn đề chính trong sự khác biệt phân loại thì đó phải là hoạt động sơ khai và sinh sản ngẫu nhiên. Theo khái niệm này, loài được ghi nhận rất nghiêm ngặt về tình trạng của chúng, chẳng hạn như thông tin quá trình tiến hóa. Theo đó, hai đơn vị phân loại thân thuộc có thể giao phối và vẫn được xem là loài nếu như chúng có những đặc điểm riêng biệt nhau (Ouithavon, 2009). 1.4. Các khái niệm về phát sinh loài Ngày nay, các đặc tính loài kế thừa từ tổ tiên, được lưu giữ thông qua trình tự DNA đã bổ sung thêm thông tin cho hình thái học, cung cấp những hiểu biết tốt hơn về phát sinh loài. Điều này giúp cho chúng ta hiểu hơn về lịch sử của loài cũng như mối quan hệ giữa loài này với các loài khác. Phát sinh loài hay cây tiến hóa là một cấu trúc toán học được sử dụng để mô hình hóa thực tế lịch sử tiến hóa của các nhóm trình tự hay các sinh vật. 1.4.1. Cây phát sinh loài Một cây phát sinh loài gồm có các node (điểm) được nối với nhau bởi các “nhánh”. Cấu trúc của nó bao gồm: “điểm tận cùng” là thông tin đại diện cho nhóm trình tự hay loài sinh vật, vẫn đang tồn tại hoặc đã tuyệt chủng; “điểm trung gian” thể 9 Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu hiện các tổ tiên giả thuyết; “gốc” thể hiện tổ tiên của tất cả trình tự trên cây tiến hóa. Nghiên cứu phát sinh loài tập trung vào mức độ cấu trúc của loài, cụ thể là mối quan hệ giữa các loài trong nhóm cao hơn (chẳng hạn như chi). Page và Holmes (1998) giải thích rằng cây phát sinh loài phân thành ba dạng phân loại cơ bản dựa vào tên chính thức của các nhóm, bao gồm:  Monophyletic: tất cả các loài trong nhóm là hậu duệ từ một tổ tiên chung và tổ tiên này không là tổ tiên của bất kì nhóm nào khác.  Polyphyletic: những loài trong nhóm này là hậu duệ từ một vài tổ tiên mà tổ tiên này cũng là tổ tiên của những loài trong nhóm khác.  Paraphyletic: đây là nhóm không chứa những loài là hậu duệ từ những tổ tiên chung gần nhất của các loài thành viên. Hình 3: Phân loại cây phát sinh loài theo Page và Holmes (1998) 10 Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu 1.4.2. Các thuật ngữ dùng trong cây phát sinh loài (Page và Holmes, 1998) Cây phát sinh loài bao gồm một tập hợp các trình tự bao hàm sự tiến hóa khác nhau. Có vài cách khác nhau để biểu diễn những thay đổi tiến hóa trên cây phát sinh loài thông qua các thuật ngữ.  Plesiomorphy: sinh vật có trình tự thông tin tương đồng với tổ tiên chung của tất cả những trình tự đã nghiên cứu trước đó.  Apomorphy: ngược lại với plesiomorphy, là nhánh sinh vật có những khác biệt cơ bản so với tổ tiên chung.  Autapomorphy: tương tự như apomorphy, nhưng là những tình trạng đặc tính tồn tại duy nhất.  Synapomorphy: tương tự như apomorphy, nhưng chia sẻ những tình trạng tồn tại với nhau và không tìm thấy những loài thân cận.  Homoplasy: sinh vật có những trình tự di truyền tương tự nhau, được thừa hưởng một cách độc lập từ những tổ tiên của chúng. Những sinh vật này không thấy rõ mối quan hệ tiến hóa do những điểm tương đồng không phản ánh được mối quan hệ tổ tiên. 11 Tổng quan tài liệu Lê Ngọc Châu Hình 4: Những mối quan hệ giữa loài tổ tiên và loài hiện tại  Chỉ số bootstrap: là tần số xuất hiện của một nhóm (cluster) trên số lần giản đồ được thiết lập. Đơn vị tính là % (phần trăm). Theo Felsenstein (1985), bootstrap là một công cụ hỗ trợ cho việc xây dựng cây phát sinh loài. Chỉ số bootstrap nói lên độ tin cậy của sự gần gũi các thành viên trong nhóm của cây phát sinh loài.  Chỉ số CI (Consistency Index): là tỷ số đo tương thích giữa một cây bất kỳ nào đó trong tổng số các cây được phân tích có tổng số nhánh ít nhất. Giá trị CI biến động trong khoảng 1.0 (tương thích tối đa) tiệm cận đến 0 (ít tương thích nhất). Giá trị CI càng lớn thì kết quả có mức độ tin cậy càng cao.  Khoảng cách di truyền: Khoảng cách di truyền giữa hai chuỗi trình tự là số sự kiện tiến hóa xuất hiện kể từ khi hai chuỗi phân tách từ một tổ tiên chung. 12
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan