現(xiàn)代生物進化理論的由來和現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容-上課

現(xiàn)代生物進化理論的由來及主要內(nèi)容第七單元現(xiàn)代生物進化理論一、拉馬克的進化學說進化學說的創(chuàng)始人拉馬克的進化學說——用進廢退學說1.生物是由低等到高等逐漸進化的2.生物各個適應性特征的形成都是由于用進廢退和獲得性遺傳“用進廢退學說”提出了生物是進化的，但用進廢退和獲得性遺傳則缺乏事實依據(jù)，大多來自于主觀推測。評價二、達爾文的自然選擇學說事實1：生物都有過度繁殖的傾向事實2：物種的個體數(shù)能保持穩(wěn)定事實3：資源是有限的推論1：個體間存在生存斗爭事實4：個體間普遍存在差異（變異）事實5：許多變異是可以遺傳的推論2：具有有利變異的個體生存并留下后代的機會多推論3：有利變異逐代積累，生物不斷進化成新類型1.自然選擇學說的主要內(nèi)容過度繁殖生存斗爭遺傳變異適者生存、不適者被淘汰自然選擇例：長頸鹿的進化長頸鹿的祖先變異長頸個體短頸個體生存斗爭不適者被淘汰適者生存遺傳積累現(xiàn)代長頸鹿2.自然選擇學說中四個主要內(nèi)容之間的關(guān)系（1）過度繁殖促進了生存斗爭（2）生存斗爭是自然選擇的動力，促進了進化（3）遺傳變異是基礎（是生物進化的內(nèi)在因素）變異：是不定向的，為選擇提供了原材料遺傳：可使微小的有利變異得到積累而發(fā)展成為顯著的有利變異（4）自然選擇決定生物的進化方向（自然選擇是定向的）；適應是自然選擇的結(jié)果。3.對達爾文自然選擇學說的評價意義：較好地解釋了生物的多樣性和適應性，相對系統(tǒng)地解釋了生物進化的原因。局限性（1）未能對遺傳和變異的本質(zhì)做出科學的解釋。（2）對生物進化的解釋局限于個體水平

揭示了生命現(xiàn)象的統(tǒng)一性是由于所有的生物都有共同的祖先；生物的多樣性是進化的結(jié)果。（3）強調(diào)物種的形成是漸變的結(jié)果，不能很好地解釋物種大爆發(fā)的現(xiàn)象三、達爾文以后進化理論的發(fā)展（1）遺傳和變異：以自然選擇為核心的現(xiàn)代生物進化理論性狀水平基因水平（獲得性遺傳已被大多數(shù)學者摒棄）（2）自然選擇的作用：個體單位種群單位四、種群基因頻率的改變與生物進化

達爾文的自然選擇學說的局限之一是研究生物個體的進化，但個體都會死亡，個體的性狀也會隨個體的死亡而消失，而決定性狀的基因可以隨生殖而世代延續(xù)，并在群體中擴散，所以生物的進化是與生物群體有關(guān)的。1.種群是生物進化的基本單位生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群種群的特點：

種群中的個體可以彼此交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。基因庫：一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫做該種群的基因庫?；蝾l率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比例。A（a）的頻率=A(a)的個數(shù)/兩基因總數(shù)A頻率+a頻率

=1

例如：已知某昆蟲翅的綠色由顯性基因A控制，褐色由隱性基因a控制?，F(xiàn)從該種群中隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa、aa的個體數(shù)分別是30、60、10個。求該種群基因A和a的頻率。100個個體基因的總數(shù)是200個A的頻率=30×2+60/200=0.6a的頻率=60+10×2/200=0.4或a的頻率=1–0.6=0.4P基因型頻率AA_______Aa________aa______配子的比率A________A_____a____a_______F基因型頻率AA______Aa_________aa______F基因頻率A_________a________0.30.10.30.30.30.10.360.480.160.60.40.6問題若干代以后，該種群的基因頻率會不會發(fā)生改變？（填下表）從上表數(shù)據(jù)可知，后代的基因頻率不變，事實可能嗎？

如果一個種群能保證下列五個條件：①該種群非常大；②所有的雌雄個體都能自由交配；③沒有遷入和遷出；④自然選擇對不同表現(xiàn)型的個體沒有作用；⑤每對基因不發(fā)生突變，并且攜帶每對基因的染色體不發(fā)生變異。這個種群的基因頻率（包括基因型頻率）就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。這就是遺傳平衡定律，也稱哈代—溫伯格平衡。遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）（p+q）2=p2+2pq+q2

達爾文指出：可遺傳的變異是生物進化的原材料。可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組和染色體變異（其中基因突變和染色體變異統(tǒng)稱突變）。2.突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料基因突變產(chǎn)生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。

基因突變頻率很低，且大多是有害的。但種群個體數(shù)是很多的，而每一個個體又有許多的基因；變異的害和利往往取決于生物的生存環(huán)境。

例：一個約有108個個體的果蠅種群，每個果蠅個體約有104對基因，假定基因的突變頻率都是10-5。這樣該種群每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：108×104×10-5=107(個突變基因)

例：昆蟲的有翅，如果突變成無翅，一般來說是有害的，但在經(jīng)常刮大風的海島上，則可能是有利的變異。

基因突變產(chǎn)生了許多新的等位基因，再通過基因重組，就出現(xiàn)了更多的基因型，但這些都是隨機的，不定向的，所以它只能為進化提供原始的選擇材料，不能決定生物的進化方向。

在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產(chǎn)生后代，種群中相應的基因頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應的基因頻率會下降。英國曼徹斯特的華尺蠖：3.自然選擇決定生物進化的方向

在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。曼徹斯特地區(qū)的華尺蠖的基因頻率發(fā)生了很大的改變，但是否形成了新的物種？為什么？五、隔離與物種的形成

能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物稱為一個物種。物種同一個物種因地理因素分成許多不同的種群，它們之間因不能相遇而相互不能進行基因交流，這種現(xiàn)象稱地理隔離。例如：一個山谷中的一個鼠群被一條大河分成兩個種群，這種現(xiàn)象稱_________。經(jīng)過長時間以后，大河干涸后，這兩個種群再重新相遇時，卻出現(xiàn)了很大的差異，即形成了兩個不同的物種，它們之間已經(jīng)形成了生殖隔離，此時它們之間還能進行自由交配嗎？_____。地理隔離不能隔離地理隔離生殖隔離（形成新的亞種）（形成新的物種）隔離在物種形成中的作用設想南美洲大陸的一種地雀來到加拉帕戈斯群島后，先在兩個島嶼上形成兩個初始種群。這兩個種群的個體數(shù)量都不多。它們的基因頻率一樣嗎？由于這兩個種群的個體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。2.不同島嶼上的地雀種群產(chǎn)生的突變情況是一樣的嗎？為什么？不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的。3.對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有沒有差別？這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響？不同島嶼的地形和植被條件不一樣，因此環(huán)境的作用會有差別，導致種群基因頻率朝不同的方向改變。4.如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎？不會。因為個體間有基因的交流。物種形成：某物種地理隔離①變異后改變的基因頻率互不影響某物種種群間的基因頻率向不同的方向發(fā)展②不同環(huán)境的不同自然選擇種群間的基因庫明顯不同生殖隔離新物種（1）生物進化的基本單位種群生物進化的實質(zhì)種群基因頻率的改變（2）新物種形成的三個基本環(huán)節(jié)突變和基因重組——產(chǎn)生生物進化的原材料自然選擇——使種群的基因頻率發(fā)生定向的改變，（決定生物的進化方向）隔離——新物種形成的必要條件小結(jié)：以自然選擇學說為核心的現(xiàn)代生物進化理論的基本觀點六、共同進化與生物多樣性的形成1.共同進化問題Ⅰ根據(jù)電視鏡頭中獵豹追捕斑馬的情景，想一想，獵豹與斑馬在進化上有沒有什么關(guān)系？如果有的話，那是一種什么樣的關(guān)系？有關(guān)系，他們相互選擇，共同進化。問題Ⅱ

捕食者的存在對被捕食者的進化有什么意義嗎？促進被捕食者種群的進化。問題Ⅲ生物的進化與環(huán)境的進化有什么關(guān)系嗎？生物的進化可以影響環(huán)境，而環(huán)境的改變又可促進生物的進化。不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是共同進化生物進化的過程實際上是生物與生物、生物與無機環(huán)境之間共同進化的過程，進化的結(jié)果導致生物多樣性的形成。2.生物多樣性的形成生物多樣性的三個層次基因多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性生物多樣性的形成經(jīng)歷了漫長的進化歷程。1.最早出現(xiàn)的生物是哪一類生物？它們生活在什么環(huán)境中?最早出現(xiàn)的生物是厭氧的單細胞生物，它們生活在海洋中。2.多細胞生物大約是什么時候出現(xiàn)的？它們生活在什么環(huán)境中？

多細胞生物大約是在寒武紀出現(xiàn)的，它們生活在海洋中。3.最早登陸的生物是植物還是動物，為什么？最早登陸的生物是植物，否則動物登陸后就會餓死。思考與討論4.同今天你看到的地球相比，寒武紀時地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點？

當時陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。5.恐龍是什么時候絕滅的？物種絕滅對生物多樣性產(chǎn)生怎樣的影響？恐龍是在中生代后期（白堊紀末）絕滅的。物種絕滅對生物多樣性的影響是復雜的?？铸埖慕^滅有利于哺乳動物的繁盛。了解生物進化歷程的主要依據(jù)是化石。生物進化的大致歷程35億年前出現(xiàn)古細菌最早的生物化石之后的20億年海洋中有少量的藍藻和細菌兩極生態(tài)系統(tǒng)（生物只有生產(chǎn)者和分解者）15億年前海洋中出現(xiàn)真核生物出現(xiàn)有性生殖，進化速度明顯加快5.7~5億年前海洋中無脊椎動物物種大爆發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的第三極—消費者出現(xiàn)，對植物的進化產(chǎn)生了重要影響中生代→新生代裸子植物和被子植物扮演了生產(chǎn)者中的主角，鳥類、哺乳類等成為地球上占優(yōu)勢的動物類群逐漸形成了復雜多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)總的進化趨勢簡單→復雜水生→陸生低等→高等4億年前植物登陸（主要是蕨類）隨后出現(xiàn)了原始的兩棲類改變了陸地環(huán)境3.生物進化理論在發(fā)展1.有學者認為，突變大多是中性的（對生物體無益也無害），自然選擇對這些基因不起作用，這些基因經(jīng)過長期積累，導致種群間遺傳物質(zhì)出現(xiàn)較大的差別。所以決定生物進化的方向是中性突變的積累，而不是自然選擇。2.根據(jù)很多物種是在短時間內(nèi)迅速形成的現(xiàn)象，有人提出物種形成并不是漸變的過程，而是種群長期穩(wěn)定與迅速形成物種交替出現(xiàn)的過程。以自然選擇為核心的進化理論更為大多數(shù)學者所接受濫用抗生素往往會導致細菌抗藥性的產(chǎn)生。（1）細菌抗藥性變異的來源屬于

。（2）盡管在細菌菌群中天然存在抗藥性基因，但是使用抗生素仍可治療由細菌引起的感染，原因在于菌群中

。達爾文的自然選擇學說基因突變有抗藥基因的個體占極少數(shù)(或抗藥基因頻率極低)（3）細菌抗藥性的形成是抗生素對細菌進行

的結(jié)果，其內(nèi)在實質(zhì)是

。

（4）在抗生素的作用下，細菌往往只要一到兩代就可以得到抗性純系。而有性生殖的生物，淘汰一個原來頻率較低的隱性基因，形成顯性純合子組成的種群的過程卻需要很多代，原因是

。

定向選擇菌群中抗藥基因頻率增加隱性基因可通過雜合子保存下來現(xiàn)代生物進化理論的基本概念紫莖澤蘭是外來入侵種，如果讓其自然生長繁殖若干年后，與原產(chǎn)地紫莖澤蘭相比（）A．基因庫變化相互影響B(tài)．性狀始終保持一致C．很快產(chǎn)生生殖隔離D．進化方向發(fā)生變化D基因頻率和基因型頻率的計算假設一對等位基因Aa的頻率為A＝0.9，a＝0.1，那么AA、Aa、aa三種基因型的頻率分別是

；若環(huán)境的選擇作用使A的頻率由0.9降為0.7，選擇后第二代基因型為AA、Aa、aa的頻率分別為

；若選擇作用保持不變，后代基因型頻率的變化規(guī)律是