現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(上課用)

第2節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容編輯ppt現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容種群是生物進(jìn)化的根本單位突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料自然選擇決定生物進(jìn)化的方向隔離導(dǎo)致物種形成編輯ppt問(wèn)題探討情景：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)體一定能被選擇下來(lái)嗎？2.如果該綠色個(gè)體能很好的生活下來(lái)，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給后代？編輯ppt

在自然界中，沒(méi)有哪一個(gè)個(gè)體是長(zhǎng)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(guò)生殖傳給后代，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。編輯ppt〔一〕種群是生物進(jìn)化的根本單位1、種群概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體。臥龍自然保護(hù)區(qū)獼猴編輯ppt判斷以下是否屬于種群〔1〕一個(gè)池塘中的全部魚〔2〕一個(gè)池塘中的全部鯉魚〔3〕兩個(gè)池塘內(nèi)的全部青蛙〔4〕一片草地上的全部植物〔5〕一片草地上的成年梅花鹿否是否否否編輯ppt

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？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。編輯ppt２、基因庫(kù):一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因叫做這個(gè)種群的基因庫(kù)。其中每個(gè)個(gè)體所含的基因只是基因庫(kù)的一局部這些金魚各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫(kù)。它們各自的基因都是基因庫(kù)的一部分。個(gè)體數(shù)目越多，個(gè)體間的差異越大，基因庫(kù)也就越大。編輯ppt

基因頻率是指一個(gè)種群基因庫(kù)中某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率?；蝾l率＝×100%基因型頻率是指某種特定基因型的個(gè)體占群體內(nèi)全部個(gè)體的比率?；蛐皖l率＝×100%3.基因頻率和基因型頻率編輯ppt例1:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，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)。問(wèn)每種基因型頻率是多少？A、a基因頻率是多少？解:基因頻率=種群中該基因的數(shù)目全部等位基因的總數(shù)×100%基因型頻率=該基因型個(gè)體數(shù)該種群個(gè)體總數(shù)×100%=純合子基因型頻率

+1/2雜合子基因型頻率編輯ppt例1.在一個(gè)種群中隨機(jī)抽出一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型為AA的個(gè)體占18%，基因型Aa的個(gè)體占78%，aa的個(gè)體占4%。基因A和a的頻率分別是

，

。57％43％練習(xí)：例2:某工廠有男女職工各200人，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女色盲5人，女性攜帶15人。男性色盲11人，求XB,Xb的頻率。解:×100%5×2＋15＋11200×2＋200Xb%==6%XB%=1—6%=94%編輯ppt編輯ppt1、假設(shè)的昆蟲群體滿足以下五個(gè)條件：①昆蟲群體數(shù)量足夠大，②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒(méi)有遷入與遷出，④自然選擇對(duì)A、a控制的翅型性狀沒(méi)有作用⑤也沒(méi)有基因突變和染色體變異。P115思考與討論用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化編輯ppt親代基因型的頻率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%如果F1個(gè)體再自由交配，產(chǎn)生F2呢？編輯ppt親代子一代子二代子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率Aa36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%60%40%

上述在群體滿足五個(gè)條件的情況下,計(jì)算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率;分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？

子代的基因頻率和基因型頻率不改變編輯ppt假設(shè)的昆蟲群體滿足以下五個(gè)條件：①昆蟲群體數(shù)量足夠大，②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒(méi)有遷入與遷出，④自然選擇對(duì)A、a控制的翅型性狀沒(méi)有作用⑤也沒(méi)有基因突變和染色體變異。在上述條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡，叫做哈代－溫伯格定律，也叫遺傳平衡定律。

設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q，p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA的基因型頻率Aa的基因型頻率aa的基因型頻率編輯ppt利用遺傳平衡定律求基因頻率例：人類的苯丙酮尿癥是代謝疾病，由隱性基因(a)控制。如果群體的發(fā)病率為1/100。隨機(jī)婚配的群體中，后代AA、Aa、aa三種基因型出現(xiàn)的頻率分別是多少？0.81、0.18、0.01編輯ppt例：人類的苯丙酮尿癥是代謝疾病，由隱性基因〔a〕控制。如果群體的發(fā)病率為1/100。表現(xiàn)型正常的個(gè)體婚配，生出患病小孩的概率是多少？1/121編輯ppt遺傳平衡是一種理想狀態(tài)，而事實(shí)上在自然界中這種狀態(tài)是不可能存在的。所以，種群的基因頻率一定會(huì)發(fā)生變化，也就是說(shuō)種群的進(jìn)化是必然的。生物進(jìn)化的過(guò)程實(shí)質(zhì)就是種群基因頻率發(fā)生變化的過(guò)程。編輯ppt〔二〕突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。基因突變?cè)谧匀唤缡瞧毡榇嬖诘?，因此基因突變產(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。不可遺傳變異可遺傳變異基因突變基因重組染色體變異變異編輯ppt

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？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(wàn)個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。編輯ppt例如：一個(gè)果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，假設(shè)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、隨機(jī)、不定向2．種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多可遺傳變異、不定向編輯ppt

突變的有害還是有利也不是絕對(duì)的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。編輯ppt2、突變的有害和有利并不是絕對(duì)的，它取決于生物的生存環(huán)境。3、突變和基因重組都是不定向的，只產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料，不能決定生物進(jìn)化的方向。1、種群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的每個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬(wàn)個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變?！捕惩蛔兒突蛑亟M產(chǎn)生進(jìn)化的原材料編輯ppt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〔二〕突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料編輯ppt長(zhǎng)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對(duì)種群基因頻率的影響英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特探究19世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因〔S〕頻率為5%，淺灰色基因〔s〕頻率為95%20世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因〔S〕頻率為95%，淺灰色基因〔s〕頻率為5%編輯ppt長(zhǎng)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對(duì)種群基因頻率的影響英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變問(wèn)題：樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來(lái)越低？假設(shè)：探究編輯ppt現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來(lái)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)境條件下假設(shè)樹干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，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%13.1%升高26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低編輯ppt自然選擇條件下種群基因頻率理想條件下種群基因頻率得出結(jié)論：環(huán)境的選擇作用使s基因頻率越來(lái)越低編輯ppt提示：假設(shè)第1年種群個(gè)體數(shù)為100個(gè)，當(dāng)黑色〔表現(xiàn)型〕個(gè)體每年增加10%時(shí)，基因型為SS〔黑色〕個(gè)體第2年將會(huì)增加到11個(gè)，基因型為Ss〔黑色〕個(gè)體第2年將增加到22個(gè)，基因型為ss〔淺色〕個(gè)體第2年將減少到63個(gè)。第2年種群個(gè)體總數(shù)為96個(gè)，基因型SS的頻率是11÷96=11.5%；基因型Ss的頻率是22÷96=22.9%；基因型ss的頻率是63÷96=65.6%編輯ppt(1)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？(2)在自然選擇中，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。有影響。許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食。天敵看到的是樺尺蠖的體色〔表現(xiàn)型〕而不是控制體色的基因。結(jié)論：自然選擇決定生物進(jìn)化的方向自然選擇使基因頻率定向改變。編輯ppt〔三〕自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向突變和基因重組為生物進(jìn)化提供了原材料，自然選擇可以使基因頻率發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。原因：淘汰不利變異基因，積累有利變異基因。結(jié)果：使基因頻率定向改變。編輯ppt變異是不定向的自然選擇不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定方向緩慢進(jìn)化自然選擇決定生物進(jìn)化的方向編輯ppt總結(jié)：1、生物進(jìn)化的根本單位是種群〔也是繁殖的根本單位〕2、種群的概念和特點(diǎn)3、基因庫(kù)、基因頻率，基因頻率與基因型頻率的換算關(guān)系4、生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變5、突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料(突變的有害還是有利也不是絕對(duì)的，這往往取決于生物的生存環(huán)境〕6、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向〔使基因頻率定向改變〕編輯ppt

1.一個(gè)種群由400只鳥組成，其中基因型AA的個(gè)體有40只、Aa的個(gè)體有160只、aa的個(gè)體有200只。該種群中基因a的頻率是多少？

A40%B50%C60%D70%；

2.如果有40只基因型為aa的鳥遷出，40只基因型為AA的鳥遷入，請(qǐng)問(wèn)新群體中基因a的頻率將是多少？

A40%B50%C60%D70%；DC練習(xí)編輯pptAA、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%DA=24%+1/2X72%=60%編輯ppt

據(jù)調(diào)查得知，某學(xué)校的學(xué)生中各血型的比率如下：

IAIA20%IAi30%IBIB10%IBi20%IAIB10%ii10%計(jì)算IB的基因頻率。10%+1/2〔10%+20%〕=25%編輯ppt某工廠有男女職工各200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者為15人，女性患者1人，男性患者14人，這個(gè)群體中色盲基因的頻率應(yīng)為〔〕。A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%色盲〔b〕基因頻率＝15＋2＋14200×2＋200＝5.17％C課堂練習(xí)：×100%編輯ppt4.在某一種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者〔等位基因用A、a表示〕占16%，那么該性狀的AA、Aa基因型個(gè)體出現(xiàn)的頻率分別為〔〕A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36A編輯ppt現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容三、隔離與物種的形成編輯ppt〔一〕物種物種：指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物，稱為一個(gè)物種，簡(jiǎn)稱“種〞。全世界的人都是一個(gè)物種嗎？人都是一個(gè)物種，無(wú)論白人黑人黃種人結(jié)婚，都能產(chǎn)生具有生殖能力的后代。馬跟驢是一個(gè)物種嗎？編輯ppt同一物種滿足的兩個(gè)條件：1、可以相互交配2、產(chǎn)生的后代可育物種與種群有何關(guān)系？一個(gè)物種可以包括生活在不同地理區(qū)域的多個(gè)種群。只要各個(gè)種群相互交配仍能產(chǎn)生可育的后代，那么是同一物種。編輯ppt是不是不同物種的生物在自然狀態(tài)下一定不能交配呢？無(wú)生育能力，沒(méi)有后代。自然狀態(tài)下不能進(jìn)行基因交流！×編輯ppt不同物種之間一般是不能交配的，即使交配成功也不能產(chǎn)生可育后代，這種現(xiàn)象叫做生殖隔離。生殖隔離哪些情況會(huì)導(dǎo)致生殖隔離呢？編輯ppt荇菜與梅花因花期不同而出現(xiàn)生殖隔離編輯ppt孔雀與巨嘴鳥因求偶方式不同二出現(xiàn)生殖隔離編輯ppt曼陀羅的花粉在其他植物的花的柱頭上不能完全萌發(fā)成為花粉管，使得兩性生殖細(xì)胞不能融合而形成生殖隔離編輯ppt獅子與老虎雜交產(chǎn)生獅虎獸是沒(méi)有生育能力的，獅子與老虎因雜種不育而形成生殖隔離不同物種個(gè)體間因生殖隔離而不能進(jìn)行基因交流。編輯ppt

生活在不同區(qū)域的同種生物，在自然條件下能不能進(jìn)行基因交流呢？地理隔離如果把東北虎和華南虎放在同一片草原上，它們?nèi)匀豢梢宰园l(fā)交配并產(chǎn)生可育后代，說(shuō)明東北虎和華南虎仍然屬于同一物種。同一種生物因?yàn)榈乩砩系恼系K而分成不同的種群使得物種間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。如東北虎(左)和華南虎(右)都是亞洲虎的后代，由于長(zhǎng)期地理隔離而沒(méi)有相互交配，沒(méi)有基因交流，形成了地理隔離，它們形成兩個(gè)不同的亞種。編輯ppt地理隔離:不同物種之間一般是不能夠相互交配的，即使交配成功，也不能夠產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫生殖隔離。生殖隔離：由于地理上的障礙使得同種生物的不同種群間不能夠發(fā)生基因交流的現(xiàn)象?！捕掣綦x種類指不同種群間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。概念：隔離在物種的形成中發(fā)揮了怎樣的作用？編輯ppt以下圖是一個(gè)假想的情境，可以幫助你想象和思考。在一個(gè)山谷中，有一個(gè)鼠種群在“快樂(lè)〞地生活著。雌鼠和雄鼠之間可以自由交配，繁衍后代。二、隔離在物種形成中的作用編輯ppt以下圖是一個(gè)假想的情境，可以幫助你想象和思考。后來(lái)山洪爆發(fā)了，山谷中形成了一條洶涌的大河。鼠種群的個(gè)體，一半在河這邊，一半在河那邊。就這樣過(guò)了幾千年。二、隔離在物種形成中的作用編輯ppt以下圖是一個(gè)假想的情境，可以幫助你想象和思考。后來(lái)，河流干涸了，兩個(gè)鼠種群又會(huì)合在一起。它們發(fā)現(xiàn)彼此大不相同。它們之間還能自由交配嗎？編輯ppt地理隔離阻斷基因交流在不同的突變基因重組和自然選擇作用下基因頻率向不同方向發(fā)生改變種群的基因庫(kù)出現(xiàn)差異差異進(jìn)一步加大生殖隔離新物種形成二、隔離在物種形成中的作用編輯ppt加拉帕戈斯群島上不同地雀的形成原始種群地理隔離多個(gè)小種群突變和基因重組自然選擇基因頻率改變生殖隔離不同的新物種編輯ppt自然選擇2自然選擇1地理隔離物種形成的比較常見(jiàn)的方式：原種變異1變異2基因頻率的定向改變變異類型1變異類型2新物種1新物種2生殖隔離種群1種群2編輯ppt二、隔離在物種形成中的作用隔離是物種形成的必要條件。自然界中物種形成的方式有多種，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地理隔離而到達(dá)生殖隔離是比較常見(jiàn)的一種方式。生殖隔離是物種形成的標(biāo)志。編輯ppt現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容是生物進(jìn)化的的根本單位，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是的改變。

產(chǎn)生進(jìn)化的原材料；

決定生物進(jìn)化的方向；

是物種形成的必要條件；種群種群基因頻率突變和基因重組自然選擇隔離編輯ppt共同進(jìn)化與生物多樣性形成編輯ppt一、共同進(jìn)化不同物種之間，生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和開展，這就是共同進(jìn)化。編輯ppt

達(dá)爾文曾發(fā)現(xiàn)一種蘭花長(zhǎng)著細(xì)長(zhǎng)的花矩，其頂端貯存著花蜜，可為傳粉的昆蟲提供食物。而這昆蟲要有吸管式的長(zhǎng)口器才能吸到花蜜。大約50年后研究人員發(fā)現(xiàn)這樣的蛾！它們互相影響著，這些變異不斷積累，從而成為今天的這種蘭花和蘭花蛾。一、共同進(jìn)化編輯ppt在自然界，一種植物專門由一種昆蟲傳粉的情形很常見(jiàn)。又如倒掛金鐘的花對(duì)蜂鳥傳粉的適應(yīng)。昆蟲傳粉的專門化對(duì)植物繁衍后代有何意義？

想一想編輯ppt捕食編輯ppt捕食者的存在是否對(duì)被捕食者有害無(wú)益？捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個(gè)體，客觀上起到促進(jìn)種群開展的作用?！熬鞯牟妒痴擗暡呗裕翰妒痴咭话悴荒軐⑺械墨C物吃掉，否那么自己也無(wú)法生存。“收割理論〞：捕食者往往捕食個(gè)體數(shù)量多的物種，這樣就會(huì)防止出現(xiàn)一種或幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的局面，為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性。編輯ppt通過(guò)漫長(zhǎng)的共同進(jìn)化過(guò)程，地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)，也就是形成了生物的多樣性．編輯ppt二、生物多樣性的形成1、生物多樣性的內(nèi)容：基因多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性2、生物多樣性的形成的進(jìn)化歷程化石——埋藏在地層中的古代生物的遺體、遺跡和遺物，石化后形成的。是研究生物進(jìn)化最直接的證據(jù)最早的生物化石——35億年前古細(xì)菌化石編輯ppt地球形成原始生命：古細(xì)菌（厭氧異養(yǎng)）（35億年前）原核生物：藍(lán)藻細(xì)菌（自養(yǎng)）真核生物：出現(xiàn)了有性生物（15億年前）植物：厥類植物裸子植物被子植物動(dòng)物：兩棲類動(dòng)物爬行動(dòng)物恐龍時(shí)代哺乳動(dòng)物人類時(shí)代古生代（寒武紀(jì)）中生代新生代編輯ppt二、生物多樣性的形成1、生物多樣性的內(nèi)容：基因多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性2、生物多樣性的形成的進(jìn)化歷程化石了解進(jìn)化歷程的主要依據(jù)是：生物的進(jìn)化歷程可概括為：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，由低等到高等