5.2 適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果課件高一下學(xué)期生物浙科版（2019）必修2

第五章生物的進(jìn)化第二節(jié)適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果劉瑤瑤

116辦公室P1271831年，達(dá)爾文乘“貝格爾”號巡洋艦進(jìn)行環(huán)球考察。在離厄瓜多爾海岸950km的加拉帕戈斯群島上，達(dá)爾文考察了那里的仙人掌樹、26種陸棲的鳥、巨大的陸龜、鬣蜥等生物。他發(fā)現(xiàn)群島上的這些生物原來屬于南美大陸類型，而且沒有不能越過海洋而遷徙的動物。

達(dá)爾文認(rèn)為群島上這些特有的生物都是從南美大陸遷徙而來的，但是隨后發(fā)生了變異，適應(yīng)了所在島嶼的食物和生活環(huán)境。隨著時間的推移，經(jīng)過若干世代，一個生物種群的適應(yīng)性是如何形成的呢？種群內(nèi)普遍存在著變異生活在一定自然區(qū)域的同種生物地全部個體。②種群是物種繁衍、進(jìn)化的基本單位1種群

一個種群由不同年齡、不同性別的個體組成，彼此可以相互交配。判斷下列例子是不是一個種群①一個池塘中的全部魚②一個池塘中的全部鯉魚③兩個池塘內(nèi)的全部青蛙④一片草地上的成年梅花鹿⑤一個菜市場所有的白菜一片森林中的全部山毛櫸

一片樹林中的全部獼猴一片池塘里的全部鯉魚種群的三個要素

紅眼白眼P127種群內(nèi)普遍存在著變異

在達(dá)爾文看來，在種群的不同個體之間普遍存在著變異，這些個體間的變異可以表現(xiàn)在各種性狀中，而且至少一部分變異是可以遺傳的。達(dá)爾文將個體間存在可遺傳的變異視為自然選擇的前提，形成適應(yīng)的前提。P127種群內(nèi)普遍存在著變異生物通過突變可以產(chǎn)生新基因，通過基因重組產(chǎn)生形形色色的基因型。一個特定基因在染色體上的位置稱為基因座位。每種生物的個體平均約有10%的基因座位是雜合的。一個物種可能平均有30%左右的座位上有不同的等位基因。

一個種群中往往有成千上萬的基因座位中有兩個或兩個以上不同的等位基因P128種群內(nèi)普遍存在著變異①一對等位基因，可能形成

種不同的基因型：②兩對等位基因（A和a、B和b），可以形成

種不同的基因型：

③n對等位基因，可以形成

種不同的基因型。3n39AA、Aa、aa；AABB、AABb、AAbb、AaBB、AaBb、Aabb、aaBB、aaBb、aabb；種群內(nèi)普遍存在變異，在有性生殖生物的種群中，除了同卵孿生兄弟（姐妹）外，每個個體在遺傳上都是獨特的、有差異的。P128優(yōu)勢性狀的個體在特定環(huán)境中具有生存和繁殖的優(yōu)勢

鱈魚的產(chǎn)卵量每年大約是500萬粒。如果鱈魚所產(chǎn)的卵全部能孵化長大成魚，那么不出6年整個大西洋就會被鱈魚塞滿。

母象每四年產(chǎn)一仔，妊娠期長達(dá)22個月，因此平均一只母象一生中也就生育幾只小象。即使這樣，在南非克魯格國家公園，從1917年到1968年，象的數(shù)量增加了近60倍。

生物具有非常強的繁殖能力，如果生物的生育不受限制，即使繁殖較慢的生物，也會在不太長的時間內(nèi)，產(chǎn)生大量的后代，從而占滿整個地球。但事實確實每種生物生存下來的很少，是為什么呢？P128優(yōu)勢性狀的個體在特定環(huán)境中具有生存和繁殖的優(yōu)勢達(dá)爾文自然選擇學(xué)說：過度繁殖→生存斗爭→遺傳變異→適者生存生物賴以生存的食物和空間是有一定限度的，因此任何生物在生活過程中都必須為生存而斗爭。生物與生物之間會爭奪食物、空間、配偶，生物要與干旱、寒冷等惡劣環(huán)境進(jìn)行斗爭。優(yōu)勢性狀的個體P128優(yōu)勢性狀的個體在特定環(huán)境中具有生存和繁殖的優(yōu)勢具有優(yōu)勢性狀的個體，更容易獲得食物和空間，獲得更多的生存和繁殖的機會。在缺乏青草的環(huán)境下，長頸鹿種群中頭和頸比較長的個體更容易獲得高處的樹葉，從而生存下來并繁衍后代。在經(jīng)常刮海風(fēng)的海島上，翅膀不強壯的昆蟲容易被刮到海里淹死，失去生存和繁衍的機會。P128自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件生物特有的一種現(xiàn)象。生命的結(jié)構(gòu)及功能、行為、生活方式使該生物適合在一定環(huán)境條件下生存和延續(xù)。適應(yīng)：1、普遍性；2、相對性特點：仙人掌的針形葉蓮的有孔變態(tài)莖鴨趾間的蹼P128自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件擬態(tài)是指一種生物在形態(tài)、行為等特征上模擬另一種生物，從而使一方或雙方受益的生態(tài)適應(yīng)現(xiàn)象。葉尾壁虎警戒色是指某些有惡臭和毒刺的動物和昆蟲所具有的鮮艷色彩和斑紋。保護色是指動植物把體表的顏色改變?yōu)榕c周圍環(huán)境相似。毒蘑菇變色龍P128自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件

家養(yǎng)生物中普遍存在著變異，而且很多變異有遺傳傾向。人類不能創(chuàng)造變異，也不能防止變異的產(chǎn)生。但是，人們可以利用這些變異材料，通過選擇的方法培育新的品種人工選擇微小變異積累為顯著變異，培育出新品種挑選合乎要求的變異個體，淘汰其他生物普遍存在變異人們根據(jù)自己的需要數(shù)代選擇，所需變異被保存P129自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件自然選擇微小變異積累為顯著變異新的類型、新的物種產(chǎn)生適者生存，不適者淘汰生物普遍存在變異影響存活與繁殖，生存斗爭數(shù)代選擇，有利變異被保存達(dá)爾文認(rèn)為，自然選擇是進(jìn)化的一個重要動力和機制。P129自然選擇VS人工選擇自然選擇人工選擇選擇對象選擇次數(shù)結(jié)果有利于生存、繁殖的性狀人們需要的性狀數(shù)代選擇，所需變異被保存積累產(chǎn)生新類型、新物種產(chǎn)生新品種變異是不定向的，選擇是定向的實例？P13019世紀(jì)英國工業(yè)革命之前灰色樺尺蠖占優(yōu)勢20世紀(jì)英國工業(yè)革命之后黑色樺尺蠖占優(yōu)勢它們的存活率有了差別，自然選擇就發(fā)揮了作用。自然選擇的方向發(fā)生了變化“工業(yè)黑化現(xiàn)象”—自然界中收集到的第一個自然選擇的實例自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件P130工業(yè)革命之前灰色樺尺蠖占優(yōu)勢黑色樺尺蠖占優(yōu)勢工業(yè)革命之后

隨著工業(yè)革命的進(jìn)行，黑色蛾逐漸取代了灰色蛾。這是一種適應(yīng)性進(jìn)化，這種進(jìn)化性變化是自然選擇所造成的。長滿地衣的灰色樹干灰色樺尺蛾多控制灰色的基因頻率高環(huán)境污染的黑色樹干黑色樺尺蛾多控制黑色的基因頻率高生物并不是直接把性狀傳遞給后代，而是傳遞？自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件特定環(huán)境選擇和保留了特定表型的個體什么是基因頻率？P131自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件基因庫：一個生物種群的全部等位基因的總和一對等位基因A，a分別控制豌豆的紫色和白色性狀：在一個全部由白花豌豆組成的種群中，A基因頻率：________，a基因頻率：________，在一個完全由雜合的紫花豌豆組成的種群中，A基因頻率：________，a基因頻率：________，在一個完全由純合的紫花豌豆組成的種群中，A基因頻率：________，a基因頻率：________，基因頻率：在種群中，某一個等位基因的數(shù)目占這個基因可能出現(xiàn)的

所有等位基因總數(shù)的比例

基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%0100%50%50%100%0P131自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件基因型頻率：每種基因型個體數(shù)占種群總個體數(shù)的比例基因型頻率=某基因型個體總數(shù)種群全部個體數(shù)×100%基因庫：一個生物種群的全部等位基因的總和基因頻率：在種群中，某一個等位基因的數(shù)目占這個基因可能出現(xiàn)的

所有等位基因總數(shù)的比例

基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%P131自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件例：某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？方法一：概念法A基因頻率為:a基因頻率為：=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%==60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%P131自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件方法二：通過基因型頻率計算A基因頻率=AA的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率=AA：30%

Aa：60%

aa：10%a基因頻率=aa的基因型頻率+1/2Aa基因型頻率=30%+1/2×60%=60%10%+1/2×60%=40%在種群中，一對等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。例：某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少？P131自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件A的基因頻率p=a的基因頻率q=2d+h2N

=D+1/2H=R+1/2HD(AA)=dN

H(Aa)=R(aa)=hN

rN

2r+h2N

若基因只在X染色體上，那基因頻率怎么計算？

假設(shè)一個種群中有一對等位基因A和a，基因A的頻率為p，基因a的頻率為q，則p+q=1。由這對等位基因構(gòu)成的基因型有3種，即AA、Aa、aa，

對應(yīng)基因型的個體數(shù)目分別為d、h、r，則種群總個體數(shù)目N=d+h+rP131自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件基因頻率=(1)常染色體或X、Y染色體的同源區(qū)段上(2)X染色體的非同源區(qū)段上基因頻率=×100%某基因的總數(shù)該對等位基因的總數(shù)×100%某基因的總數(shù)雌性個體數(shù)×2+雄性個體數(shù)=總個體數(shù)×2牛刀小試?yán)}.據(jù)調(diào)查，某校學(xué)生中基因型的比例為XBXB（42.32%）

XBXb（7.36%）

XbXb（0.32%）

XBY

（46%）

XbY（4%），則該地區(qū)

XB和Xb的基因頻率分別是（

）

A.6%、8%B.8%、92%C.78%、92%D.92%、8%D繁殖過程新老種群在基因組成上有變化嗎？P132自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件計算隨機交配三代，各世代的基因型頻率和基因頻率1870年的英國曼徹斯特地區(qū)，某樺尺蠖種群的基因型頻率如下：AA=10%，Aa=20%，aa=70%，其中A基因頻率、a基因頻率分別是？假設(shè)一個種群保證下列五個條件：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。P132自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件計算隨機交配三代，各世代的基因型頻率和基因頻率基因型頻率基因頻率X(AA)Y(Aa)Z(aa)p(A)q(a)親代0.10.20.7子一代子二代子三代0.20.80.040.320.640.20.80.040.320.640.20.80.040.320.640.20.8p+q=1AA%=Aa%=aa%=p22pqq21870年的英國曼徹斯特地區(qū)，某樺尺蠖種群的基因型頻率如下：AA=10%，Aa=20%，aa=70%，其中A基因頻率、a基因頻率分別是？P131遺傳平衡定律/哈迪-溫伯格定律

英國劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格分別在1908年和1909年發(fā)現(xiàn)了這樣的規(guī)律：在一個大的隨機交配的種群里，基因頻率和基因型頻率在沒有遷移、突變、選擇的情況下，世代相傳不發(fā)生變化。這就是遺傳平衡定律，也稱哈迪-溫伯格定律。設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則p+q=1，且：aa基因型頻率AA基因型頻率Aa基因型頻率

(p+q)2=p2+2pq+q2若一個種群內(nèi)的生物體隨機交配，則基因頻率、基因型頻率均不變

自交,

（純合子增加，雜合子減少）則基因頻率不變，基因型頻率改變P132遺傳平衡定律/哈迪-溫伯格定律----改變種群基因頻率的因素許多因素能夠打破平衡使種群基因頻率發(fā)生變動。1.突變2.基因遷移3.遺傳漂變4.非隨機交配5.自然選擇P1321.突變：具有多方向性2.基因遷移隨著某些個體單向地遷入或遷出，種群將會獲得或丟失一些等位基因，于是種群的基因頻率發(fā)生一些變動。種群之間的雙向遷移，即種群間互有遷入和遷出，會引起種群間遺傳差異的減少，種群內(nèi)變異量增大。遺傳平衡定律/哈迪-溫伯格定律----改變種群基因頻率的因素P1333.遺傳漂變在一個比較小的種群中，一起偶然的事件往往可以引起種群基因頻率發(fā)生較大的變化。而在一個大的種群中，不會使基因頻率發(fā)生很大的變化。(例如某隱性個體死亡)4.非隨機交配種群內(nèi)雌、雄個體相互交配往往不是隨機的，或者說，種群中所有雄性個體和所有雌性個體交配的機會并不是相等的，進(jìn)一步會影響下一代種群基因庫的基因頻率和基因型頻率。遺傳平衡定律/哈迪-溫伯格定律----改變種群基因頻率的因素種群越小，影響越大P1335.自然選擇：定向進(jìn)行在種群中，個體之間普遍存在著可遺傳的變異。假如在一定條件下，不同基因型控制的表型對個體的存活和繁殖有著不同的影響和作用。遺傳平衡定律/哈迪-溫伯格定律----改變種群基因頻率的因素P133自然選擇導(dǎo)致生物更好地適應(yīng)特定的生存條件自然選擇不僅淘汰不利變異，而且能使有利變異積累起來。金黃色葡萄球菌青霉菌青霉菌抑菌實驗野生型金黃色葡萄球菌0.1單位/cm3青霉素個別細(xì)菌存活突變型具有抗青霉素的突變基因P133從進(jìn)化角度解釋為什么不能濫用抗生素1.細(xì)菌菌群中為何天然存在抗藥性細(xì)菌？2.濫用抗生素形成細(xì)菌耐藥性的原因？3.細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生屬于人工選擇還是自然選擇？屬于哪種變異類型？生物普遍存在變異定向選擇作用，抗藥性變異經(jīng)過遺傳逐代積累自然選擇基因突變P134重新審視達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說利用達(dá)爾文學(xué)說對長頸鹿進(jìn)化進(jìn)行解釋：⑴原始的長頸鹿產(chǎn)生大量后代；⑵后代中存在個體差異，有的頸和前肢較長，有的則較短；⑶在缺乏青草時期，頸和前肢長些的個體，在生存斗爭中容易得到食物而生存下來，并且繁殖后代，而頸和前肢較短的個體因缺乏食物而被淘汰；⑷數(shù)代選擇下去，經(jīng)過漫長的年代，就在自然界形成現(xiàn)在這樣的長頸鹿。過度繁殖遺傳變異（可遺傳變異是自然選擇的前提）生存斗爭適者生存（適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果）局限：不能科學(xué)解釋遺傳變異的本質(zhì)及自然選擇如何對可遺傳的變異起作用意義：科學(xué)解釋了生物進(jìn)化的原因，解釋了生物的多樣性和適應(yīng)性都是自然選擇的結(jié)果P134現(xiàn)代生物進(jìn)化理論到20世紀(jì)30年代，生物進(jìn)化過程中的遺傳和變異——從性狀水平深入到分子水平。自然選擇的作用——從以生物個體為單位發(fā)展到以種群為基本單位。在群體中，通過生殖，有利變異的基因可以延續(xù)下去，這樣就形成了以自然選擇學(xué)說為基礎(chǔ)的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，從而極大地豐富和發(fā)展了達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說。P134自然選擇學(xué)說和現(xiàn)代生物進(jìn)化理論適者生存過度繁殖大量個體

資源有限可遺傳變異

自然選擇生存斗爭現(xiàn)代生物進(jìn)化理論個體→種群達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說性狀→基因1.進(jìn)化的基本單位：2.進(jìn)化的前提或原材料：3.進(jìn)化的動力和機制：4.進(jìn)化的實質(zhì)與標(biāo)志：5.進(jìn)化的方向：可遺傳變異選擇（自然選擇）種群種群基因頻率發(fā)生改變定向，由選擇決定生物進(jìn)化的方向P135P135現(xiàn)代生物進(jìn)化理論物種的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)——有無生殖隔離加拉帕戈斯群島地雀基因頻率的改變一定會形成新物種嗎?新物種是怎樣形成的?×種群基因頻率的改變，一定進(jìn)化，但不一定形成新物種。即進(jìn)化不一定導(dǎo)致新物種的形成?！罡綦x導(dǎo)致新物種的形成。P135加拉帕戈斯群島的地雀P135加拉帕戈斯群島的地雀的演變資料：加拉帕戈斯群島是太平洋中靠近南美洲的一群火山島，群島上有13種地雀，

這13種地雀具有共同的特性：羽毛顏色均為暗色，形態(tài)相似，最明顯的區(qū)別是喙部的形狀和大小各異，但都與南美大陸的種類相似。這13種地雀是怎么形成的?P135加拉帕戈斯群島地雀的演變

加拉帕戈斯群島的各島嶼之間的間隔大多數(shù)情況下比不列顛海峽還要寬一些，這個距離對地雀這樣的小鳥來說可以稱為地理隔離因素。

當(dāng)某些地雀個體從一個島嶼借助大風(fēng)遷徙到另一個島嶼時，可能會遇到和原先島嶼上不同的食物資源。由于島嶼上的生物較少，很少有其他鳥類和它們競爭，地雀在新的島嶼上有較多的機會發(fā)生變異來適應(yīng)新的食物，形成新的物種。經(jīng)過反復(fù)的遷徙和多次的物種形成過程，形成了13種適應(yīng)不同食物的地雀。隨著時間的推移，種群間的遺傳差異積累，最后達(dá)到種群間完全的生殖隔離。當(dāng)它們再度相遇時，已經(jīng)不能相互交配。這時，新的物種就形成了。地理隔離：同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。P135異地物種形成過程環(huán)境隔離因素，如地理隔離無法進(jìn)行基因交流一個初始種群多個種群自然選擇、突變、遺傳漂變等種群間的遺傳差異積累異地的物種形成生殖隔離是物種形成的必要條件，也是物種形成的標(biāo)志。漸進(jìn)的物種形成方式——因長期的地理隔離導(dǎo)致的生殖隔離P136物種形成過程1.地理隔離一定會導(dǎo)致生殖隔離嗎？2.生殖隔離的出現(xiàn)一定要經(jīng)過地理隔離嗎？對于二倍體親本，四倍體植物已是一種新的物種。這個新物種是在親本物種所在地區(qū)產(chǎn)生的，即所謂同地的物種形成，而且是在一次有性生殖過程中形成的。地理隔離不是物種形成的必要條件通過染色體變異的方式形成新物種多