現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容

1、第第7 7章章 生物進(jìn)化生物進(jìn)化第第2 2節(jié)節(jié) 種群是進(jìn)化的基本單位種群是進(jìn)化的基本單位必修2一、一、達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)查理查理達(dá)爾文（達(dá)爾文（1809180918821882）是英國(guó)的博物）是英國(guó)的博物學(xué)家，是最終建立進(jìn)化論的人。學(xué)家，是最終建立進(jìn)化論的人。達(dá)爾文曾隨英國(guó)海軍勘探船達(dá)爾文曾隨英國(guó)海軍勘探船“貝格爾貝格爾”號(hào)，做號(hào)，做了歷時(shí)五年（了歷時(shí)五年（1831183118361836）的環(huán)球航行考察）的環(huán)球航行考察，在動(dòng)植物和地質(zhì)等方面進(jìn)行了廣泛的觀察，在動(dòng)植物和地質(zhì)等方面進(jìn)行了廣泛的觀察，并采集了大量的生物標(biāo)本和礦物標(biāo)本，經(jīng)過(guò)深并采集了大量的生物標(biāo)本和礦物標(biāo)本，經(jīng)

2、過(guò)深入研究，形成了生物進(jìn)化的觀點(diǎn)。入研究，形成了生物進(jìn)化的觀點(diǎn)。事實(shí)事實(shí)1 1：生物：生物都有都有過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖的傾向的傾向事實(shí)事實(shí)2 2：物種：物種內(nèi)的個(gè)體數(shù)能內(nèi)的個(gè)體數(shù)能保持穩(wěn)定保持穩(wěn)定事實(shí)事實(shí)3 3：資源：資源是有限的是有限的推論推論1 1：個(gè)體：個(gè)體間存在著間存在著生存生存斗爭(zhēng)斗爭(zhēng)事實(shí)事實(shí)4 4：個(gè)體：個(gè)體間普遍存在差間普遍存在差異異( (變異變異) )事實(shí)事實(shí)5 5：許多：許多變異是可能變異是可能遺遺傳傳的的推論推論2 2：具有：具有有利變異的有利變異的個(gè)體，生存?zhèn)€體，生存并留下后代并留下后代的機(jī)會(huì)多的機(jī)會(huì)多推論推論3 3：有利：有利變異逐代積累變異逐代積累，生物不斷進(jìn)，生物不斷進(jìn)

3、化出新類(lèi)型化出新類(lèi)型過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖生存斗爭(zhēng)生存斗爭(zhēng)遺傳變異遺傳變異適者生存適者生存4過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖有限的生活條件有限的生活條件+導(dǎo)致導(dǎo)致生存斗爭(zhēng)生存斗爭(zhēng)+變異變異導(dǎo)致導(dǎo)致適者生存適者生存+有利性狀遺傳有利性狀遺傳導(dǎo)致導(dǎo)致生物新類(lèi)型出現(xiàn)生物新類(lèi)型出現(xiàn)達(dá)爾文把適者生存，不適者被淘汰達(dá)爾文把適者生存，不適者被淘汰的過(guò)程叫做自然選擇。的過(guò)程叫做自然選擇。5 用達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)的四個(gè)要點(diǎn)填空：用達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)的四個(gè)要點(diǎn)填空： 自然選擇的基礎(chǔ)是：自然選擇的基礎(chǔ)是：_ 自然選擇的內(nèi)因是：自然選擇的內(nèi)因是：_ 自然選擇的方式是：自然選擇的方式是：_ 自然選擇的結(jié)果是：自然選擇的結(jié)果是：_生存斗爭(zhēng)

4、生存斗爭(zhēng)遺傳變異遺傳變異適者生存，適者生存，不適者被淘汰不適者被淘汰過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖鱈魚(yú)的年產(chǎn)卵量是鱈魚(yú)的年產(chǎn)卵量是500500萬(wàn)粒。有人計(jì)算過(guò)萬(wàn)粒。有人計(jì)算過(guò), ,如果鱈如果鱈魚(yú)所產(chǎn)的卵全部能孵化長(zhǎng)大成魚(yú)魚(yú)所產(chǎn)的卵全部能孵化長(zhǎng)大成魚(yú), ,那么不出那么不出6 6年年, ,整個(gè)大整個(gè)大西洋就會(huì)被鱈魚(yú)塞滿。西洋就會(huì)被鱈魚(yú)塞滿。 過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖生存斗爭(zhēng)生存斗爭(zhēng)生物生物個(gè)體之間個(gè)體之間進(jìn)行的相互斗爭(zhēng)，以及生進(jìn)行的相互斗爭(zhēng)，以及生物物與無(wú)機(jī)自然環(huán)境與無(wú)機(jī)自然環(huán)境之間的斗爭(zhēng)，賴以維持之間的斗爭(zhēng)，賴以維持個(gè)體生存并繁衍種族的自然現(xiàn)象個(gè)體生存并繁衍種族的自然現(xiàn)象。生物個(gè)體間普遍存在差異（變異

5、生物個(gè)體間普遍存在差異（變異), 許許多變異是可遺傳的。多變異是可遺傳的。生物的變異有的比親代更適應(yīng)環(huán)境生物的變異有的比親代更適應(yīng)環(huán)境, 有有的卻更不適應(yīng)環(huán)境的卻更不適應(yīng)環(huán)境, 即變異是不定向的。即變異是不定向的。遺傳變異遺傳變異適者生存適者生存竹節(jié)蟲(chóng)的擬態(tài)結(jié)合自然選擇學(xué)說(shuō)的解釋模型，結(jié)合自然選擇學(xué)說(shuō)的解釋模型，利用達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)的觀利用達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn)解釋長(zhǎng)頸鹿為什么脖子長(zhǎng)？點(diǎn)解釋長(zhǎng)頸鹿為什么脖子長(zhǎng)？達(dá)爾文認(rèn)為長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化原因是：長(zhǎng)頸鹿達(dá)爾文認(rèn)為長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化原因是：長(zhǎng)頸鹿產(chǎn)生的后代超過(guò)環(huán)境承受能力產(chǎn)生的后代超過(guò)環(huán)境承受能力 ；它們；它們都要吃樹(shù)葉而樹(shù)葉不夠吃都要吃樹(shù)葉而樹(shù)葉不

6、夠吃 ；它們有；它們有頸長(zhǎng)和頸短的差異頸長(zhǎng)和頸短的差異 ；頸長(zhǎng)的能吃到；頸長(zhǎng)的能吃到樹(shù)葉生存下來(lái)，頸短的卻因吃不到樹(shù)葉而最終樹(shù)葉生存下來(lái)，頸短的卻因吃不到樹(shù)葉而最終餓死了餓死了 。適者生存適者生存過(guò)度繁殖過(guò)度繁殖生存斗爭(zhēng)生存斗爭(zhēng)遺傳變異遺傳變異適者生存適者生存達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的評(píng)價(jià)達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的評(píng)價(jià)積極意義積極意義：局限性：局限性：1.1.解釋生物解釋生物進(jìn)化的進(jìn)化的原因原因2.2.揭示生物揭示生物多樣性多樣性的原因的原因3.3.解釋生物解釋生物適應(yīng)性適應(yīng)性的形成的形成（擬態(tài)、保護(hù)色、警戒色）（擬態(tài)、保護(hù)色、警戒色）1.1.對(duì)于對(duì)于遺傳和變異遺傳和變異的本質(zhì)不能作出科學(xué)解釋的本質(zhì)不能作

7、出科學(xué)解釋2.2.對(duì)生物進(jìn)化的解釋局限于對(duì)生物進(jìn)化的解釋局限于個(gè)體個(gè)體水平水平3.3.強(qiáng)調(diào)物種形成都是強(qiáng)調(diào)物種形成都是漸變漸變的結(jié)果，無(wú)法解釋物種的結(jié)果，無(wú)法解釋物種大爆發(fā)現(xiàn)象大爆發(fā)現(xiàn)象三、達(dá)爾文以后進(jìn)化理論的發(fā)展三、達(dá)爾文以后進(jìn)化理論的發(fā)展性狀水平性狀水平深入深入基因（分子）水平基因（分子）水平以生物個(gè)體為單位以生物個(gè)體為單位以種群為基本單位以種群為基本單位 形成以自然選擇學(xué)說(shuō)為基礎(chǔ)的現(xiàn)形成以自然選擇學(xué)說(shuō)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論代生物進(jìn)化理論認(rèn)識(shí)到了遺傳和變異的本質(zhì)認(rèn)識(shí)到了遺傳和變異的本質(zhì)獲得性遺傳的觀點(diǎn)，已經(jīng)被多數(shù)人擯棄。獲得性遺傳的觀點(diǎn)，已經(jīng)被多數(shù)人擯棄?！叭绻谝粋€(gè)煙霧彌漫的工業(yè)區(qū)灰色

8、翅（基因型為如果在一個(gè)煙霧彌漫的工業(yè)區(qū)灰色翅（基因型為aa）昆蟲(chóng)的群體中）昆蟲(chóng)的群體中偶然出現(xiàn)一只黑褐色翅（基因型為偶然出現(xiàn)一只黑褐色翅（基因型為Aa）的變異個(gè)體，且黑褐色比灰）的變異個(gè)體，且黑褐色比灰色更適宜環(huán)境生存。那么，昆蟲(chóng)的翅色將怎樣變化？色更適宜環(huán)境生存。那么，昆蟲(chóng)的翅色將怎樣變化？” 研究生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體研究生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體 的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不 夠的，還必須研究夠的，還必須研究群體群體的基因的基因 組成變化。組成變化。這個(gè)群體就是這個(gè)群體就是種群種群！一一 種群是生物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位1.種群的概念種群的概念 生活在

9、生活在一定區(qū)域一定區(qū)域的的同種同種生物的生物的全部全部個(gè)體叫做個(gè)體叫做種群種群. 種群中的個(gè)體并不是種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起機(jī)械地集合在一起, ,而是而是彼此可以交配彼此可以交配, ,并通過(guò)繁并通過(guò)繁殖將各自的基因傳給后代殖將各自的基因傳給后代. . 性狀是由基因控制的，因此研究生物的進(jìn)化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化？由此人們提出基因庫(kù)和基因頻率的概念。 2.基因庫(kù)的概念基因庫(kù)的概念 一個(gè)種群中一個(gè)種群中全部個(gè)體全部個(gè)體所含有的所含有的全部基因全部基因，叫做這個(gè)種群的基因庫(kù)叫做這個(gè)種群的基因庫(kù)3.基因頻率的概念基因頻率的概念 在一個(gè)種群基因庫(kù)中，在一個(gè)種

10、群基因庫(kù)中，某個(gè)某個(gè)基因占基因占全部全部等位基因數(shù)的等位基因數(shù)的比率比率，叫做基因頻率，叫做基因頻率4.基因頻率的計(jì)算基因頻率的計(jì)算 某昆蟲(chóng)種群中，綠色翅的基因?yàn)槟忱ハx(chóng)種群中，綠色翅的基因?yàn)锳, A, 褐色翅的基因褐色翅的基因位位a a，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AAAA、AaAa、aaaa的個(gè)體分別占的個(gè)體分別占3030、6060、10,10,那么那么A A、a a的基因頻率是多少？（自讀的基因頻率是多少？（自讀115115頁(yè)）頁(yè)）A=302+60 _ 200=60% 200a=102+60 _=40%A+a=1 此種基因的個(gè)數(shù)此種基因的個(gè)數(shù) 種群中該對(duì)等位基因的總數(shù)種群中該對(duì)等位基因的總數(shù)此種基因

11、的個(gè)數(shù)此種基因的個(gè)數(shù)=純合子個(gè)體數(shù)純合子個(gè)體數(shù) X 2X 2雜合子個(gè)體數(shù)雜合子個(gè)體數(shù)種群中該對(duì)等位基因的總數(shù)種群中該對(duì)等位基因的總數(shù)=個(gè)體總數(shù)個(gè)體總數(shù) X 2X 2通過(guò)基因型個(gè)體數(shù)量計(jì)算基因頻率通過(guò)基因型個(gè)體數(shù)量計(jì)算基因頻率某種基因的某種基因的基因頻率基因頻率= 用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化 遺傳平衡定律遺傳平衡定律 遺傳平衡定律是由英國(guó)數(shù)學(xué)家哈遺傳平衡定律是由英國(guó)數(shù)學(xué)家哈迪和德國(guó)醫(yī)生溫伯格分別于迪和德國(guó)醫(yī)生溫伯格分別于19081908年和年和19091909年獨(dú)立證明的，這一定律又稱年獨(dú)立證明的，這一定律又稱哈哈迪迪溫伯格定律。溫伯格定律。他們指出，一個(gè)他們指出，

12、一個(gè)有性生殖的自然種群中，在符合以下有性生殖的自然種群中，在符合以下五五個(gè)個(gè)條件的情況下，條件的情況下，種群的基因頻率和種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，不發(fā)生變化，保持平衡保持平衡。 五個(gè)條件是：五個(gè)條件是：1、種群很大、種群很大 2、隨機(jī)交配、隨機(jī)交配 3、沒(méi)有突變和重組、沒(méi)有突變和重組 4、沒(méi)有個(gè)體遷入遷出、沒(méi)有個(gè)體遷入遷出 5、沒(méi)有選擇、沒(méi)有選擇 若種群中一等位基因?yàn)槿舴N群中一等位基因?yàn)锳 A和和a a，設(shè)，設(shè)A A的基因頻的基因頻率率=p=p，a a的基因頻率的基因頻率=q =q ， 因?yàn)橐驗(yàn)?p(pq)=q)=A%+aA%+a%=1%=1， 則

13、（則（p+qp+q）2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2= =AA%+Aa%+aaAA%+Aa%+aa%=1 %=1 。 AAAA的基因型頻率的基因型頻率=p=p2 2； aaaa的基因型頻率的基因型頻率=q=q2 2； AaAa的基因型頻率的基因型頻率=2pq=2pq。 影響基因頻率的因素 在自然條在自然條件下，哈迪件下，哈迪- -溫伯格定律所溫伯格定律所需的五個(gè)條件需的五個(gè)條件是難以滿足的是難以滿足的，因而基因頻，因而基因頻率總是要發(fā)生率總是要發(fā)生改變，也就是改變，也就是說(shuō)進(jìn)化在任何說(shuō)進(jìn)化在任何種群中都是必種群中都是必然要發(fā)生的。然要發(fā)生的。小小 結(jié)結(jié)( (一一) )種群是生

14、物進(jìn)化的基本單位種群是生物進(jìn)化的基本單位1、種群、基因庫(kù)、基因頻率等概念、種群、基因庫(kù)、基因頻率等概念2、用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化、用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化( (二二) )、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料可遺傳變異可遺傳變異為進(jìn)化提供了原材料為進(jìn)化提供了原材料基因突變基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組基因重組突變突變此外，突變的有害還是有利此外，突變的有害還是有利也不是絕對(duì)的，這往往取決也不是絕對(duì)的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。例如：于生物的生存環(huán)境。例如：（三）、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向（三）、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向 從宏觀（性狀）上來(lái)看進(jìn)化過(guò)

15、程：性狀與環(huán)境色彩相似，從宏觀（性狀）上來(lái)看進(jìn)化過(guò)程：性狀與環(huán)境色彩相似，較能適應(yīng)環(huán)境而大量生存；性狀與環(huán)境色彩差異很大，易被捕較能適應(yīng)環(huán)境而大量生存；性狀與環(huán)境色彩差異很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。食者捕食而大量被淘汰。表現(xiàn)為適者生存，不適者被淘汰。表現(xiàn)為適者生存，不適者被淘汰。 從微觀（基因）來(lái)看進(jìn)化過(guò)程為：從微觀（基因）來(lái)看進(jìn)化過(guò)程為：淘汰不利變異的基因，淘汰不利變異的基因，保留了有利變異基因，通過(guò)遺傳逐漸積累。保留了有利變異基因，通過(guò)遺傳逐漸積累。變異是不定向的，自然選擇是定向的變異是不定向的，自然選擇是定向的. . 能夠在自然狀態(tài)下能夠在自然狀態(tài)下相互交配相互交配并且產(chǎn)生并且產(chǎn)生

16、可育可育后代后代的的一群一群生物稱為一個(gè)物種，簡(jiǎn)稱生物稱為一個(gè)物種，簡(jiǎn)稱“種種”。1：物種的概念：物種的概念概念概念:指指同一同一物種物種不同不同種群間的個(gè)體，種群間的個(gè)體，在自然條件下在自然條件下基因不能自由交流基因不能自由交流的現(xiàn)象的現(xiàn)象。（1）地理隔離：）地理隔離：2、隔離的概念和類(lèi)型、隔離的概念和類(lèi)型在自然界，同一種生物由于地理上的障礙在自然界，同一種生物由于地理上的障礙而形成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生而形成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象，叫做基因交流的現(xiàn)象，叫做地理隔離。地理隔離。東北虎東北虎華南虎華南虎 分布在不同自然區(qū)域的種群，由于高山、分布在不同自然區(qū)域的種群

17、，由于高山、河流和沙漠等地理上的障礙，使彼此間無(wú)法相河流和沙漠等地理上的障礙，使彼此間無(wú)法相遇而不能交配遇而不能交配例：東北虎與華南虎例：東北虎與華南虎（2）生殖隔離 不同物種之間一般是不能相互交配的，不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代，即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫這種現(xiàn)象叫生殖隔離生殖隔離。（。（原因原因是：動(dòng)物求是：動(dòng)物求偶方式不同、繁殖期不同，植物開(kāi)花季節(jié)、偶方式不同、繁殖期不同，植物開(kāi)花季節(jié)、花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等。）花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等。）馬馬驢驢騾騾例：馬和驢不是一個(gè)物種例：馬和驢不是一個(gè)物種因馬與驢交配產(chǎn)生

18、的后代騾沒(méi)有生殖能力因馬與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒(méi)有生殖能力例：虎與獅交配的后代例：虎與獅交配的后代虎獅獸虎獅獸自然自然選擇選擇1 1例：加拉帕例：加拉帕戈斯群島上戈斯群島上幾種地雀幾種地雀地理地理隔離隔離生殖生殖隔離隔離原原種種變異1變異2變異類(lèi)型1新種1自然自然選擇選擇2 2變異類(lèi)型2新種2基因頻率的定向改變3 3、隔離在物種形成中的作用：新物種形成。、隔離在物種形成中的作用：新物種形成。物種的形成物種的形成 長(zhǎng)期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離。長(zhǎng)期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離。 生殖隔離一旦形成生殖隔離一旦形成，原來(lái)屬于同一，原來(lái)屬于同一物種的生物就成了物種的生物就成了不同不同的物種。的物種。物種形成

19、的意義：（1）、增加了生物的類(lèi)型。）、增加了生物的類(lèi)型。（2）、能適應(yīng)改變的環(huán)境。）、能適應(yīng)改變的環(huán)境。注意注意：有時(shí)無(wú)需地理隔離也能形成：有時(shí)無(wú)需地理隔離也能形成新物種新物種AABBCC（普通小麥）（普通小麥）DD（黑麥）（黑麥）ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍體小黑麥）（八倍體小黑麥）（可育）秋水仙素處理例：八倍體小黑麥的培育1 1、突變和基因重組突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料產(chǎn)生進(jìn)化的原材料2 2、自然選擇自然選擇決定生物進(jìn)化的方向決定生物進(jìn)化的方向( (定向定向) )3 3、隔離隔離導(dǎo)致物種的形成導(dǎo)致物種的形成三三 、 共同進(jìn)化與生物多樣性的形成共同進(jìn)化與生物多樣性的形成1、共同進(jìn)化、共同進(jìn)化 含義含義 不同物種間的共同進(jìn)化不同物種間的共同進(jìn)化 生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的相互影響和共同生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的相互影響和共同 演變演變2、生物多樣性的形成、生物多樣性的形成 基因多樣性基因多樣性（1）生物多樣性的內(nèi)容）生物多樣性的內(nèi)容 物種多樣性物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性（2）生物多樣性形成的進(jìn)化歷程）生物多樣性形成的進(jìn)化歷程生物的進(jìn)化歷程可概括為：生物的進(jìn)化歷程可概括為：從原核生物到真核生物，從原核生物到真核生物，從無(wú)性生殖到有性生殖，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由水生到陸生從無(wú)性生殖到有性生殖，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由水生到陸生，由低等到高等。，由低等到高等。3、