現(xiàn)代生物進(jìn)化理論主要內(nèi)容

第二節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化泰寧一中高二備課組探究活動(dòng)（一）情景：如果在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa)的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。討論題目：1.根據(jù)達(dá)爾文“適者生存、不適者淘汰”的觀點(diǎn)該綠色個(gè)體能被選擇下來嗎？2.如果該綠色個(gè)體能很好的生活下來，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給后代？

在自然界中，沒有哪一個(gè)體是長生不死的，個(gè)體的基因型也會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過有性生殖才傳給后代，因此研究生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化。探究活動(dòng)（二）1.怎樣的一群個(gè)體可以稱為種群呢？實(shí)際上，在自然界中，物種是以一個(gè)個(gè)種群存在的，種群是物種繁殖、進(jìn)化的基本單位。2.一個(gè)生物的“種”或“物種”與種群又有什么區(qū)別呢？生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體叫做種群現(xiàn)在練練吧！1.下列屬于種群的是（）A.一塊水田里的全部水稻、水草B一塊稻田里的全部幼蚜、有翅、無翅的成蚜C一塊朽木上的全部真菌D.一個(gè)池塘中全部魚2.下列關(guān)于種群的說法不正確的是（）同一種群的個(gè)體可以自由交配種群是生物繁殖的基本單位C.中國大陸上所有老虎是一個(gè)種群D.種群是生物進(jìn)化的基本單位3.生物進(jìn)化的基本單位（）A.個(gè)體B.基因C.種群D.群體

BCC2、種群的特點(diǎn)：

種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配實(shí)行基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。

同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會(huì)有什么變化嗎？人們?yōu)槭裁匆岢觥胺N群”這個(gè)概念呢？

自然界的物種實(shí)際上是以一個(gè)個(gè)種群存在的，種群是物種繁衍、進(jìn)化的基本單位。它為研究生物與環(huán)境的關(guān)系和物種的變化帶來了方便。探究活動(dòng)（三）1.什么是基因庫？基因頻率的含義是什么？一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因叫這個(gè)種群的基因庫。2.基因頻率的計(jì)算某昆蟲種群中，綠色翅的基因?yàn)锳,褐色翅的基因位a，調(diào)查發(fā)現(xiàn)AA、Aa、aa的個(gè)體分別占30%、60%、10%、那么A、a的基因頻率是多少？在一個(gè)種群基因庫中，某基因占全部等位基因的比率叫做基因頻率。在一個(gè)種群中，某基因型個(gè)體占全部個(gè)體的比率?；蛐皖l率：A=30×2+60________________________

200=60%a=10×2+60________________________

200=40%30%+60%/210+60/2==________________________________________________

10030+60/2=

100=10%+60%/2

基因頻率=純合體基因型頻率+雜合子基因型頻率的一半快去練練吧！A+a=1AA+Aa+aa=1AA30%Aa60%aa10%4.下列關(guān)于基因庫的敘述不正確的是()A一個(gè)種群種一個(gè)個(gè)體所含有的全部基因叫做這個(gè)種群的基因庫B一個(gè)種群種全部個(gè)體所含有的顯性基因叫做這個(gè)種群的基因庫C一個(gè)種群種全部個(gè)個(gè)體所含有的全部基因叫做這個(gè)種群的基因庫D一個(gè)種群的基因庫會(huì)隨著種群中一代一代的死亡而消減和滅亡

5.AA、Aa、aa的個(gè)體分別占24%、72%、4%、那么A、a的基因頻率是多少？（）

A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%CD例:從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。那么A和a的基因頻率是多少?解:A基因的基因頻率為:a基因的基因頻率為：基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)=純合子頻率+1/2雜合子頻率=40%

=30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

=10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%

練習(xí)5、中心血防站調(diào)查了1788個(gè)MN血型，其中397人是M型（LMLM），861人是MN（LMLN）,530人是N型（LNLN）,分別計(jì)算LM和LN的基因頻率？練習(xí)6、據(jù)調(diào)查得知，某小學(xué)學(xué)生中基因型比率為：XBXB:XBXb:XbXb:XBY:XbY=44%:5%:1%:43%:7%,則Xb的基因頻率為：A、13.2%B、9.5%C、14%D、9.3%思考與討論：用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1、假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對(duì)翅色這一相對(duì)性狀沒有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計(jì)算：(1)該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率是多少？(2)子代基因型的頻率各是多少？(3)子代種群的基因頻率各是多少？(4)子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣嗎？新代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%2、上述計(jì)算結(jié)果是建立在五個(gè)假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都成立嗎？你能舉出哪些實(shí)例？3、如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？若種群中一等位基因?yàn)锳和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q，因?yàn)?p＋q)=A%+a%=1，則（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。AA的基因型頻率=p2；aa的基因型頻率=q2；Aa的基因型頻率=2pq。

果蠅的體色由常染色體是個(gè)上的一對(duì)等位基因控制，等位基因BB,Bb為灰身，bb為黑身。若人為地組成一個(gè)群體，其中80%為BB個(gè)體，20%為bb個(gè)體，群體隨機(jī)交配，其子代中Bb的比例是（）A.25%B.32%C.50%D.64%

由此可見，如果滿足上述五個(gè)條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會(huì)改變，到再下一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。但是，在實(shí)際中，這樣的平衡是不存在的。這是因?yàn)椋谝唬鹤銐虼蟮姆N群是不存在，而根據(jù)概率原理，當(dāng)個(gè)體數(shù)不是充足大時(shí)，實(shí)際得到的數(shù)值與理論上的數(shù)值就存在誤差，實(shí)際中子代和親代的基因頻率就會(huì)有差異。

第二：種群中充分的隨機(jī)交配也是不現(xiàn)實(shí)的，也就是說不同基因型的卵細(xì)胞和精子結(jié)合的機(jī)會(huì)不會(huì)是均等的。

例如，在生殖季節(jié)，為了爭(zhēng)奪異性配偶，雄性海象之間要進(jìn)行激烈而又殘酷的競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)斗的最后結(jié)果常常是強(qiáng)大的一方占有二三十個(gè)雌性海象，由于競(jìng)爭(zhēng)失敗，有的雄性海象沒有任何的交配機(jī)會(huì)。假設(shè)其它條件不變，在生殖季節(jié)里，如果競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的雄性海象個(gè)體基因型大多數(shù)是AA，而競(jìng)爭(zhēng)失敗的雄性海象個(gè)體的基因型大多數(shù)是aa（可能是由于本身基因型的關(guān)系，而導(dǎo)致性狀上的差異），那么A的基因頻率將越來越大。

第三：基因突變每時(shí)每刻都有可能發(fā)生。雖然每一個(gè)基因突變的頻率很低很低，但一個(gè)種群中有很多很多的基因，所以基因的實(shí)際突變數(shù)是較大的，而且經(jīng)過代代的遺傳基因突變必然對(duì)種群的基因頻率產(chǎn)生影響，使基因的頻率發(fā)生改變。如由a突變成A的數(shù)或a突變成其它復(fù)等位基因的數(shù)相對(duì)較大，則a的基因頻率將越來越小。第四：由于各種原因，種群中有的個(gè)體會(huì)離開該群體，相反的可能，有的同種的外來個(gè)體會(huì)遷入該種群，使種群中各種基因型的比例發(fā)生變化，而導(dǎo)致種群基因頻率的改變。

第五：在自然界中，自然選擇是不可抗拒的，始終對(duì)種群發(fā)揮作用。如基因型為aa的個(gè)體由于本身基因的原因，在特定的環(huán)境條件下，而導(dǎo)致性狀缺陷，不能適應(yīng)變化了的環(huán)境，在自然選擇中處于不利地位，則a的基因頻率也會(huì)越來越小。

由于上述五方面的因素，種群基因頻率的改變是客觀的，親代和子代之間基因頻率的差異可能是微妙的，但經(jīng)過代代的遺傳，當(dāng)這一差異由量變的積累而達(dá)到質(zhì)的差異時(shí)，該種群就漸變成另外一個(gè)不同的種群了。所以從理論上分析，種群基因頻率的改變是不可避免的，生物的進(jìn)化是必然的。1.影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？變異

2.變異的類型有那些？3.影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變基因重組染色體變異？

基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為什么？2．種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多變異(基因型)、不定向（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料

1.基因突變的特點(diǎn)：普遍存在，隨機(jī)發(fā)生，突變頻率很低，多數(shù)對(duì)生物體是有害的，不定向的3.基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。人類把鯽魚的后代培育成金魚，實(shí)質(zhì)就是通過選擇改變基因頻率。從圖中看，顯然紅色基因的頻率顯著提高了。某海島上的昆蟲出現(xiàn)殘翅和無翅類型

基因突變與基因頻率改變有什么關(guān)系？為什么？

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。

在自然情況下，突變的頻率是很低的，且多數(shù)是有害的，對(duì)生物的進(jìn)化有重要意義嗎？

種群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，這樣每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。

如果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變頻率是10－5，對(duì)于一個(gè)中等大小的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體）來說每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)是：

2×104×10－5×108＝2×107（個(gè)）（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料突變基因重組新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是不定向的形成了進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？基因突變可產(chǎn)生新基因(等位基因)，基因突變是可遺傳變異的根本來源。是基因頻率改變的基礎(chǔ)。

例如：果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？2×104×10－5個(gè)體×108種群=2×1071．種群中突變的特點(diǎn)：突變數(shù)很大、不定向2．種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多變異、不定向結(jié)論：提供進(jìn)化的原材料?；蛲蛔?nèi)旧w變異基因重組突變可遺傳的變異—基因頻率改變的因素（1）根據(jù)前面所學(xué)的你能做出假設(shè)嗎？探究活動(dòng)（四）“探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響”ss長滿地衣的樹干上的樺尺蠖

黑褐色樹干上的樺尺蠖

自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變探究活動(dòng)（三）2）現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低(3)在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖淺色個(gè)體的出生率有影響嗎？(4)在自然選擇種，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少，S基因頻率增加許多淺色個(gè)體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食天敵看到的是樺尺蠖得體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因原因是：淘汰不利變異基因、積累有利變異基因結(jié)果是：使基因頻率定向改變。結(jié)論：自然選擇決定生物進(jìn)化的方向再來練練兵！6.某島嶼上存在著尺蛾的兩個(gè)變種，該地區(qū)原為森林，后建設(shè)成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時(shí)期的兩個(gè)變種尺蛾的數(shù)量比。這些變產(chǎn)生的原因是

()A．灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入B．工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾C．自然選擇作用D．人工選擇的作用7.用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論分析解釋狼的進(jìn)化過程。(1)狼群中存在不同類型的個(gè)體，如有跑得快的，有跑得慢的。它說明生物具有______的特性，而這種特性是生物進(jìn)化的

。(2)隨著環(huán)境的改變，食物稀少，跑得快、兇猛的狼才能獲得食物生存下去。這樣，食物、環(huán)境對(duì)狼起了______作用，而這種作用是______的，它決定著生物進(jìn)化的______。森林時(shí)期工業(yè)時(shí)期灰蛾黑蛾灰蛾黑蛾99%1%1%99%C變異原材料選擇方向定向的二、隔離導(dǎo)致物種的形成物種：物種是指分布在一定的自然區(qū)域內(nèi)，具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能，而且在自然狀態(tài)下能夠相互交配和繁殖，并能夠產(chǎn)生可育后代的一群生物個(gè)體。

隔離：不同種群間的個(gè)體，在自然條件下不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。地理隔離:地理隔離在物種形成中起著促進(jìn)性狀分歧的作用，是生殖隔離必要的先決條件。生殖隔離:a．生態(tài)隔離；b．季節(jié)隔離；c．性別隔離、心理隔離或行為隔離；d．機(jī)械隔離；e．不親合性；f．雜種不活；g．雜種不育。由地理隔離發(fā)展到生殖隔離是大多數(shù)物種形成的基本因素，生殖隔離一旦形成，原來屬于一個(gè)物種的就形成了不同的物種。

現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的基本觀點(diǎn)是：進(jìn)化的基本單位是種群。進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。物種形成的基本環(huán)節(jié)是：突變和基因重組——提供進(jìn)化的原材料；自然選擇——基因頻率定向改變，決定進(jìn)化的方向；隔離——物種形成的必要條件

某工廠有男女職工各200名，