Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Ưu điểm và hạn chế của sinh sản vô tính
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em giải thích được vì sao sinh sản vô tính nhanh và giữ nguyên đặc tính tốt của cơ thể mẹ, đồng thời chỉ ra được vì sao chính đặc điểm ấy lại khiến một quần thể sinh vật dễ bị tổn thương, rồi vận dụng để đưa ra lựa chọn hợp lý trong một tình huống thực tế.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước em đã biết bốn hình thức sinh sản vô tính, và điểm chung của cả bốn: chỉ cần một cơ thể mẹ, con sinh ra gần như giống hệt mẹ (same-grade bridge). Bài này không giới thiệu hình thức mới, mà đặt câu hỏi sâu hơn: đặc điểm giống hệt mẹ đó, xét trên cả một quần thể sinh vật, thực ra mang lại điều gì — và phải trả giá bằng điều gì?
Khởi động
Một vườn chuối trồng toàn bộ từ những cây tách chồi ra từ đúng một cây mẹ, năm này qua năm khác. Nếu bỗng có một loại nấm mới xuất hiện, gây hại đúng vào điểm yếu của giống chuối đó, chuyện gì sẽ xảy ra với cả vườn — chỉ một vài cây, hay gần như toàn bộ?
Kiến thức trọng tâm
Sinh sản vô tính mang lại hai lợi thế rõ rệt. Thứ nhất là tốc độ: không cần thời gian tìm bạn tình, không phải chờ hai loại tế bào sinh dục gặp nhau, cơ thể mẹ có thể tạo ra thế hệ con gần như ngay lập tức khi điều kiện cho phép — một vi khuẩn có thể tách đôi chỉ sau vài chục phút. Thứ hai, quan trọng hơn với con người, là khả năng giữ nguyên một đặc tính tốt: nếu cơ thể mẹ có một đặc điểm quý — quả ngọt, hoa đẹp, ít sâu bệnh — toàn bộ thế hệ con sinh ra bằng sinh sản vô tính sẽ mang đúng đặc điểm đó, không hề bị pha trộn hay thay đổi.
Nhưng chính điều làm nên lợi thế đó cũng là điểm yếu chết người của nó ở quy mô quần thể. Vì mọi cá thể trong một quần thể sinh sản vô tính đều gần như giống hệt nhau, chúng cũng có chung một điểm yếu — với cùng một loại bệnh, cùng một kiểu thời tiết bất lợi, cùng một loài sâu hại. Nếu một tác nhân gây hại mới xuất hiện và đúng vào điểm yếu chung đó, nó có thể quét qua cả quần thể gần như cùng lúc, vì không có cá thể nào mang một đặc điểm khác biệt để chống chịu. Một quần thể sinh sản hữu tính, ngược lại, luôn có một số cá thể mang đặc điểm khác nhau — nên gần như luôn còn sót lại một số cá thể sống sót qua biến cố bất ngờ.
Đây chính là bài học lịch sử từ giống chuối Gros Michel. Vào giữa thế kỷ hai mươi, một loại nấm gây bệnh héo rũ đã lan rộng qua nhiều đồn điền chuối giống này ở Trung Mỹ. Vì toàn bộ cây chuối giống Gros Michel trên thế giới đều được nhân giống vô tính từ cùng một dòng gốc — tách chồi từ cây mẹ, không qua hạt — chúng gần như không có sự khác biệt nào về khả năng chống bệnh. Ngành trồng chuối buộc phải chuyển sang một giống khác để duy trì sản xuất. Bài học ở đây không phải là sinh sản vô tính xấu, mà là: dùng nó cho MỘT cây quý là khôn ngoan, nhưng dựa hoàn toàn vào nó cho CẢ một quần thể lớn, nhiều năm liền, lại tiềm ẩn rủi ro rất thật.
Ưu điểm và hạn chế thực ra là hai mặt của cùng một nguyên nhân: cơ thể con giống hệt cơ thể mẹ.
Ví dụ
Vườn chuối một giống trước dịch bệnh mới
1
Một nông trại trồng một nghìn cây chuối, tất cả đều được nhân giống vô tính (tách chồi) từ cùng một cây mẹ ban đầu. Một loại nấm gây bệnh mới xuất hiện trong vùng. Dự đoán điều gì có khả năng xảy ra, và giải thích vì sao.
2
Vì toàn bộ một nghìn cây đều nhân giống vô tính từ một cây mẹ duy nhất, chúng gần như giống hệt nhau về mọi đặc điểm, kể cả khả năng chống chịu bệnh.
3
Nếu loại nấm mới gây hại đúng vào điểm yếu chung của giống chuối này, nó có khả năng lây lan và gây hại cho phần lớn, thậm chí gần như toàn bộ số cây — vì không cây nào có đặc điểm khác biệt để chống lại.
4
Vậy nguy cơ với nông trại này là rất cao: một nghìn cây gần như là một nghìn bản sao trước cùng một loại bệnh, nên thiệt hại có thể lan rộng nhanh hơn nhiều so với một vườn trồng nhiều giống khác nhau.
Ví dụ
Nông dân nên nhân giống cây xoài ngon bằng cách nào (dạng đề kiểm tra)
1
Một cây xoài của bác nông dân cho quả rất ngon, ít xơ. Bác muốn có thêm nhiều cây mang đúng đặc tính đó để bán giống, đồng thời vẫn muốn tránh rủi ro nếu sau này có dịch bệnh mới xuất hiện. Bác nên làm gì?
2
Nếu gieo hạt (sinh sản hữu tính), cây con sẽ mang đặc điểm pha trộn từ hai cây bố mẹ nên chưa chắc giữ được vị ngon, ít xơ của cây mẹ. Nếu nhân giống vô tính, cây con giữ nguyên đúng đặc tính đó.
3
Nhưng nếu bác chỉ trồng một giống nhân giống vô tính trên toàn bộ diện tích, vườn sẽ mang rủi ro giống như vườn chuối Gros Michel: một loại bệnh mới có thể gây hại cho cả vườn cùng lúc.
4
Bác nên dùng sinh sản vô tính để nhân đúng cây xoài ngon đó lên một số lượng nhất định, nhưng đồng thời giữ hoặc trồng xen thêm vài giống xoài khác trong vườn, để không toàn bộ diện tích chỉ có một đặc điểm di truyền duy nhất.
5
Vậy cách hợp lý là nhân giống vô tính cây xoài ngon để giữ đúng đặc tính, kết hợp trồng đa dạng giống trong toàn vườn để giảm rủi ro dịch bệnh quét sạch cùng lúc.
Sai lầm thường gặp
Một suy nghĩ sai khá phổ biến là cho rằng sinh sản vô tính luôn tốt hơn vì nhanh và tiện. Thực ra 'tốt hơn' phụ thuộc vào mục đích: nếu mục đích là giữ nguyên một đặc tính quý cho một số lượng cây nhất định, vô tính đúng là lựa chọn hợp lý; nhưng nếu áp dụng cho cả một quần thể lớn trong thời gian dài mà không có bất kỳ sự đa dạng nào, rủi ro trước bệnh dịch hay biến đổi môi trường sẽ tăng lên rất nhiều.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Sinh sản vô tính nhanh, không cần bạn tình, giữ nguyên đặc tính tốt của cơ thể mẹ — nhưng khiến quần thể kém đa dạng, dễ bị một tác nhân gây hại mới quét sạch cùng lúc. Lựa chọn hợp lý là dùng đúng lúc, đúng mục đích, không dựa hoàn toàn vào nó cho cả một quần thể lớn, lâu dài.
Nếu chỉ dựa vào lý thuyết, bác nông dân biết nên làm gì — nhưng làm thế nào để thực sự nhân giống một cây xoài, một cây hoa hồng ngoài đời? Bài tiếp theo học chính các kỹ thuật đó.
Sinh sản vô tính mang lại hai lợi thế rõ rệt. Thứ nhất là tốc độ: không cần thời gian tìm bạn tình, không phải chờ hai loại tế bào sinh dục gặp nhau, cơ thể mẹ có thể tạo ra thế hệ con gần như ngay lập tức khi điều kiện cho phép — một vi khuẩn có thể tách đôi chỉ sau vài chục phút. Thứ hai, quan trọng hơn với con người, là khả năng giữ nguyên một đặc tính tốt: nếu cơ thể mẹ có một đặc điểm quý — quả ngọt, hoa đẹp, ít sâu bệnh — toàn bộ thế hệ con sinh ra bằng sinh sản vô tính sẽ mang đúng đặc điểm đó, không hề bị pha trộn hay thay đổi.
Nhưng chính điều làm nên lợi thế đó cũng là điểm yếu chết người của nó ở quy mô quần thể. Vì mọi cá thể trong một quần thể sinh sản vô tính đều gần như giống hệt nhau, chúng cũng có chung một điểm yếu — với cùng một loại bệnh, cùng một kiểu thời tiết bất lợi, cùng một loài sâu hại. Nếu một tác nhân gây hại mới xuất hiện và đúng vào điểm yếu chung đó, nó có thể quét qua cả quần thể gần như cùng lúc, vì không có cá thể nào mang một đặc điểm khác biệt để chống chịu. Một quần thể sinh sản hữu tính, ngược lại, luôn có một số cá thể mang đặc điểm khác nhau — nên gần như luôn còn sót lại một số cá thể sống sót qua biến cố bất ngờ.
Đây chính là bài học lịch sử từ giống chuối Gros Michel. Vào giữa thế kỷ hai mươi, một loại nấm gây bệnh héo rũ đã lan rộng qua nhiều đồn điền chuối giống này ở Trung Mỹ. Vì toàn bộ cây chuối giống Gros Michel trên thế giới đều được nhân giống vô tính từ cùng một dòng gốc — tách chồi từ cây mẹ, không qua hạt — chúng gần như không có sự khác biệt nào về khả năng chống bệnh. Ngành trồng chuối buộc phải chuyển sang một giống khác để duy trì sản xuất. Bài học ở đây không phải là sinh sản vô tính xấu, mà là: dùng nó cho MỘT cây quý là khôn ngoan, nhưng dựa hoàn toàn vào nó cho CẢ một quần thể lớn, nhiều năm liền, lại tiềm ẩn rủi ro rất thật.
Một suy nghĩ sai khá phổ biến là cho rằng sinh sản vô tính luôn tốt hơn vì nhanh và tiện. Thực ra 'tốt hơn' phụ thuộc vào mục đích: nếu mục đích là giữ nguyên một đặc tính quý cho một số lượng cây nhất định, vô tính đúng là lựa chọn hợp lý; nhưng nếu áp dụng cho cả một quần thể lớn trong thời gian dài mà không có bất kỳ sự đa dạng nào, rủi ro trước bệnh dịch hay biến đổi môi trường sẽ tăng lên rất nhiều.