2-7.2生物必修2課堂教學(xué)課件—現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容2

1、第2節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容,高中生物必修2 第7章 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論,2012年12月,2020/8/29,種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化 隔離與物種的形成 共同進(jìn)化與生物多樣性的形成,三個方面,問題探討：,幼 虎,把自己想象成虎體內(nèi)的一個基因。你不僅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想讓越來越多的虎擁有自己的拷貝。你怎樣才能達(dá)到這一目的呢？你將選擇做哪一種基因？,一個基因所控制的性狀對個體生存和繁殖后代的貢獻(xiàn)越大,擁有該基因的個體的可能越多!當(dāng)然就會使越來越多的虎擁有自己的拷貝!,（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位,1、種群概念：,生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。,臥龍自然保護(hù)區(qū) 獼猴,

2、一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,判斷下列是否屬于種群,（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）一片草地上的全部植物 （5）一片草地上的成年梅花鹿,否,是,否,否,否,2、種群的特點：,種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。,思考：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和基因頻率的概念。,3、基因庫：,一個種群中全部個體所含有的全部基因。,4、基因頻率：

3、,在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,p+q = 1,(p+q )2,=p2+2pq+q2,= 1,AA= p2 Aa= 2pq aa=q2,P表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率,36%,48%,40%,在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下,計算子二代、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？,16%,60%,由此可見，如果滿足上述五個條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，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

4、平衡定律。它是指在一個極大的隨機交配的種群中，在沒有突變、選擇和遷移的條件下，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。,滿足五個假設(shè)條件的種群是理想的種群，在自然條件下,這樣的種群是不存在的。這也從反面說明了在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，也就是說種群的進(jìn)化是必然的。,生物進(jìn)化的實質(zhì)： 種群的進(jìn)化過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。,通過討論基因頻率的變化可以認(rèn)識到，自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是說種群的進(jìn)化是必然的。,表面看，自然選擇是對一個個生物個體的選擇，實質(zhì)上是對個體所包含的變異進(jìn)行選擇。從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實質(zhì)上是對變異所對應(yīng)的基

5、因的選擇，從而改變著群體中不同基因的基因頻率。,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)生進(jìn)化的原材料,1.基因突變的特點：普遍性 ，隨機性，低頻性。 多害少利性，不定向性,3.基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。,基因突變在自然界是普遍存在的，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。,自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？,種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。,此外，突變的有害還是有利也不是絕對的，這往往取決于生物的

6、生存環(huán)境。,例如：一個果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是105，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？,2 104 105,個體, 108,種群,= 2 107,1種群中突變的特點： 突變數(shù)很大、隨機、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,結(jié)論：突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,基因 重組,突變,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。,人類把鯽魚的后代培育成金魚，實質(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。,長滿

7、地衣的樹干上的樺尺蠖,黑褐色樹干上的樺尺蠖,探究自然選擇對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,問題：樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來越低？ 假設(shè)：根據(jù)前面所學(xué)的你能做出假設(shè)嗎？,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SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個體每年減少10%，黑色個體每年增加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？,13.1%,升高,26%,60.9%,26.1

8、%,73.9%,14.6%,29.3%,56.1%,29.3%,70.7%,降低,(1)在這個探究實驗中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個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,許多淺色個體可能在沒有交配、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。,（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

9、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。,（一）物種的概念,二、隔離與物種的形成,世界各地的人雖然各有不同，但他們之間可以彼此通婚，并且產(chǎn)生可育的后代。因此，全世界的人在生物學(xué)上屬于同一個物種智人。,物種是有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和生理特性，并且有一定自然分布區(qū)域的生物類群，他們中的各個體之間可以正常交配并繁衍出有生殖能力的后代。（異種間存在生殖隔離）,例：馬與驢的生殖隔離,所有的馬是一個物種，所有的驢也是一個物種。但馬和驢不是一個物種，因為馬與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力。,“物種”與“種群”有何區(qū)別？,物種可以分布在不同的自然界的不同

10、區(qū)域，只有在可以發(fā)生隨即交配、繁衍，使基因能夠世代傳的一定區(qū)域內(nèi)的同種全部個體的集合才是一個種群。 自然界的物種實際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進(jìn)化的基本單位。,地理隔離是指分布在不同自然區(qū)域的種群由于高山、河流、沙漠等地理上的障礙，使彼此間無法相遇而不能交配。如東北虎與華南虎。,生殖隔離是指種群間的個體不能自由交配，或者交配后不能產(chǎn)生出可育后代。如動物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因開花季節(jié)、花的形態(tài)不同，而造成的不能交配等都屬于生殖隔離。,（二）隔離的概念與作用,隔離不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。,東北虎與華南虎,東北虎和華南虎分別生活在我國的東北地區(qū)

11、和華南地區(qū)，這兩個地區(qū)之間的遼闊地帶就起到了地理隔離的作用。經(jīng)過長期的地理隔離，這兩個種群之間產(chǎn)生了明顯的差異，成為兩個不同的虎亞種。,地理隔離,達(dá)爾文地雀,生殖隔離,地理隔離導(dǎo)致生殖隔離,自然選擇2,自然選擇1,地理隔離,物種形成的比較常見的方式：,原種,變異1,變異2,變異類型1,變異類型2,新物種1,新物種2,生殖 隔離,（三）物種的形成,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 種群的基因庫出現(xiàn)差異 差異進(jìn)一步加大 生殖隔離 新物種形成,地理隔離是形成物種的量變階段， 生殖隔離是形成物種的質(zhì)變階段， 隔離是物種形成的必要條件。 不同物種間

12、都存在著生殖隔離,物種的形成必須經(jīng)過生殖隔離，但不一定要經(jīng)過地理隔離。,（三）物種的形成,現(xiàn)代進(jìn)化論解釋物種形成的基本環(huán)節(jié),1、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,2、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向(定向),3、隔離導(dǎo)致物種的形成,三、共同進(jìn)化與生物多樣性的形成,在自然界，一種植物專門由一種昆蟲傳粉的情形很常見，昆蟲傳粉的專門化對植物繁衍后代有什么意義？,(一)共同進(jìn)化,資料：,動物學(xué)家對生活在非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，東岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分鐘竟快13米。為何差距如此之大？,經(jīng)過觀察和科學(xué)實驗，動物學(xué)家終于明白，東岸的羚羊之所以強健，是因為它們附近有一個狼群，生存時時

13、處于危險之中。,捕食者的存在是不是對被捕食者有害無益呢？,捕食,捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？,捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到促進(jìn)種群發(fā)展的作用。,“精明的捕食者”策略： 捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也無法生存。,“收割理論”： 捕食者往往捕食個體數(shù)量多的物種，這樣就會避免出現(xiàn)一種或幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面，為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性。,共同進(jìn)化的含義1： 不同物種間的共同進(jìn)化,根瘤菌： 與豆科植物共生，形成根瘤并固定空氣中的氮氣供植物營養(yǎng)的一類桿狀細(xì)菌。,地球形成時原始大氣中是沒有氧氣的，但是隨著光合細(xì)菌的出

14、現(xiàn)，使得大氣中有了氧氣,共同進(jìn)化的含義2： 生物和無機環(huán)境間也存在共同進(jìn)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(jìn)化和發(fā)展，這就是共同進(jìn)化。,通過漫長的共同進(jìn)化過程，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,綜上所述：,2、生物多樣性的形成,（1）生物多樣性的內(nèi)容：,物種多樣性,基因多樣性,生態(tài)系多樣性,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),（2）生物多樣性的形成的進(jìn)化歷程,最早的生物化石古細(xì)菌（距今35億年）,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？,厭氧的單細(xì)胞生物，

15、 它們生活海洋中。,13億年前真核生物的紅藻化石,34億年前的古細(xì)胞化石,前寒武紀(jì)地層中的水母化石,前寒武紀(jì)生物 寒武紀(jì)之前(前寒武紀(jì))，地球上的生命都是非常低級的，主要是一些單細(xì)胞生物、環(huán)節(jié)動物、節(jié)肢動物等。,多細(xì)胞生物大約是什么時期出現(xiàn)的？它們生活在什么環(huán)境？ 大約是在寒武紀(jì)，生活在海洋中。,早古生代生物 （寒武紀(jì)） 進(jìn)入早古生代，一些大型的古生物相繼出現(xiàn)，如三葉蟲、鸚鵡螺等。出現(xiàn)了生命演化史上的第一次繁榮景象。在中國云南澄江發(fā)現(xiàn)的寒武紀(jì)古生物是最有代表性的寒武紀(jì)生物群.,最早登陸的生物是植物還是動物？為什么？ 植物，否則動物登陸后就會餓死。,一些海洋植物開始適應(yīng)陸地生活，主要是蕨類植物。,陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。,寒武紀(jì)時地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點？,中生代生物 中生代三疊紀(jì)生物復(fù)蘇,開始出現(xiàn)水生爬行動物，如魚龍、蛇頸龍等；侏羅紀(jì)是恐龍的天下，發(fā)現(xiàn)始祖鳥、中華龍鳥等，昆蟲類也開始繁盛；白堊紀(jì)末期也是生物的滅絕時期，但開始出現(xiàn)被子植物,中生代陸地和海洋中的情況,始祖鳥,新生代少女化石和復(fù)原圖,在