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1、第2节 现代生物进化理论的主要内容,一、种群基因频率的改变与生物进化,（一）种群是生物进化的单位,一 种群基因频率的改变与生物进化,基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。,种群：种群是生活在同一区域的同种生物的全部个体，是生物繁殖和生物进化的基本单位。,基因库:一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。,例1:从某个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。求A、a的基因频率分别是多少？,A基因的基因频率为:,a基因的基因频率为：,= 40%,= 60%,A基因的基因频率为:,a基因的基因频率为：,= 40%,
2、= 60%,A基因的基因频率为:,a基因的基因频率为：,= 40%,= 60%,基因频率该基因的总数 / 该等位基因的总数,基因型频率该基因型个体数 / 该种群个体总数,例2、在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型AA的个体占24%，基因型Aa的个体占72%，基因型aa的个体占4%，那么基因A和基因a的频率分别是：,例3:某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女色盲5人，女性携带15人。男性色盲11人，求XB,Xb的频率。,94%,6%,假设的昆虫群体满足以下五个条件： 昆虫群体数量足够大， 全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代， 没有迁入与迁出， 自然选择对A、a控制
3、的翅型性状没有作用 也没有基因突变和染色体变异。,探究活动,30%,30%,30%,10%,36%,48%,60%,40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。 则：p+q=1， 并得出：p2代表AA的频率， q2代表aa的频率， 2pq代表杂合子Aa的频率。,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,一个遗传上的平衡的群体,其基因频率和基因型频率遵循哈迪-温伯格定律 !,假设的昆虫群体满足以下五个条件： 昆虫群体数量足够大， 全部的雌雄个体间都能自由交
4、配并能产生后代， 没有迁入与迁出， 自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用 也没有基因突变和染色体变异。,在上述条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡，叫做哈代温伯格定律，也叫遗传平衡定律。 设A的基因频率=p，a的基因频率=q ，p+q= 1 ( p+q ) 2 = p2 + 2pq + q2 = 1,AA的基因型频率,Aa的基因型频率,aa的基因型频率,2.满足五个假设条件的种群是理想的种群，在自然条件下,这样的种群是不存在的。 这也从反面说明了在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。,3.会，要看这一突变对生物体是有益还是有害的，
5、这往往取决于生物生存的环境。,在自然界，由于基因突变、基因重组和自然选择等因素，种群的基因频率和基因型频率总是在不断变化的。,生物进化的实质： 种群的进化过程就是种群基因频率发生变化的过程。,可遗传的变异,基因突变 染色体变异 基因重组,突变和基因重组产生进化的原材料,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,自然界，生物自发突变的频率很低，而且突变大多数是有害的，为什么还能够作为生物进化的原材料的呢？,果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率是105，一个约有109个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？,21041051092108,突变的有害和有利并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。,基因
6、 重组,突变,新的等位基因,多种多样的基因型,种群中出现大量可遗传的变异,变异是随机的、不定向的,形成了进化的原材料,突变是不定向的，不能决定生物的进化方向,19世纪，桦尺蠖种群中黑色 基因（S）频率为5%，浅灰色 基因（s）频率为95%,20世纪，桦尺蠖种群中黑 色基因（S）频率为95%， 浅灰色基因（s）频率为5%,探究自然选择对种群基因频率的影响,现在我们用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加1
7、0%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？,13.1%,升高,26%,60.9%,26.1%,73.9%,14.6%,29.3%,56.1%,29.3%,70.7%,降低,(1)在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？,(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？,变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少,S基因频率增加,有，许多浅色个体能可在没有交配、产卵前就已被天敌捕食,天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因,结论：自然选择决定生物进化的方向,自然选择使基因频率定向改变
8、。,原因是： 结果是：,结论：自然选择决定生物进化的方向,（三）自然选择决定生物进化的方向。,淘汰不利变异基因、积累有利变异基因,使基因频率定向改变。,基础题 4.突变和基因重组产生进化的原材料。如果没有突变，就不可能产生新的等位基因，基因重组也就没有意义，生物就不可能产生可遗传的变异，也就不可能进化。 拓展题 1.提示：如选择育种和杂交育种。 2.提示：如果气候等其他条件也合适，并且这个种群具有一定的繁殖能力，该种群的个体数会迅速增加。否则，也可能仍然处于濒危状态甚至绝灭。,二、隔离与物种的形成,（一）物种,物种：指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物，简称“种”。,全世界的人
9、都是一个物种吗？,人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚， 都能产生具有生殖能力的后代。,马跟驴是一个物种吗？,地理隔离:,不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。,生殖隔离：,由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象。,（二）隔离,种类,指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。,概念：,东北虎和华南虎之间存在什么隔离？,马和驴之间存在什么隔离？,它们之间还能自由交配吗？,资料分析一,（三）隔离在物种形成中的作用,1.设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个
10、种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？,由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。,资料分析二,不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？,不一样。因为突变是随机发生的。,对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？,不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。,如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？,不会。因为个体间有基因的交流。,地理隔离,生殖隔离,长期,加拉帕戈斯群岛的地雀,由于地理隔离而形成生殖隔离，形成了不同的物种。其过程十分缓慢!,物种形成的比较常见的方式：
11、,不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。,自然选择2,自然选择1,地理隔离,物种形成的比较常见的方式：,原种,变异1,变异2,变异类型1,变异类型2,新物种,新物种,生殖 隔离,新物种的形成，是否都需要经过地理隔离？,多倍体的形成不需经地理隔离。,2.生活在峡谷北侧的种群发生了突变，由于突变的随机性，同样的突变没有发生在峡谷南侧的种群中。由于这两个种群被河流隔开，彼此没有交配的机会，也就是没有基因的交流，所以两个种群发生明显的分化，有可能演变成两个物种。 拓展题 提示：雄虎和雌狮杂交生出的后代是虎狮兽，雄狮和雌虎杂交生出的后代是狮虎兽。目前还没有虎狮兽和狮虎兽交配并生出可育后代的证据。,P1
12、22 你能训练 1.假说甲：红褐色鱼和金黄色鱼起源于同一种灰色鱼。假说乙：糊中原来只有红褐色鱼，湖中原来只有金黄色鱼，发洪水时，这两个湖中的鱼发生混杂在一起。 2.假说甲没有考虑隔离在物种形成中的作用，也没有考虑洪水的作用。 3.这一证据支持假说乙。 4.如果红褐色鱼和金黄色鱼不能杂交，或杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种。,三、共同进化与生物多样性的形成,任何一个物种都不是单独进化的。 不同_之间、_与_之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。,物种,生物,无机环境,（一）共同进化,(二)生物多样性的形成,1、内容：,基因多样性物种多样性生态系统多样性（3层次）,2、形成生
13、物多样性的原因：,长期自然选择、共同进化达到结果,3、研究生物进化的主要依据：,化石,生物的进化历程可概括为： 从原核生物到真核生物， 从无性生殖到有性生殖， 由简单到复杂， 由水生到陆生， 由低等到高等。,地球上最早出现的生物是：厌氧单细胞生物,（三）生物进化理论的不断发展,生物进化是如此复杂的，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多，因此现代生物进化理论是不断发展的。,中性进化理论：,“间断平衡学”理论：,3.有性生殖的出现，使基因重组得以实现，增加了生物变异的多样性，因而使生物进化的速度明显加快。 拓展题 1.提示：假如那样，生物界纷繁复杂的现象就很难用统一的观点和理论来解
14、释，作为生物学基本观点之一的进化观点将难以建立，生物学就不可能形成现在这样一个科学的框架体系，学习生物学将缺少基本观点和方法的指导和统领。,2.提示：生态指的是生物与环境的相互关系，进化指的是生物界的历史演变；如果把进化看做由各种生物表演的一部历史剧，那么，上演这部历史剧的舞台就是生物与环境之间复杂的相互关系。物种进化的表演受舞台背景的制约，舞台背景也要与上演的内容相协调。,三、技能应用 提示：中间体色可能与环境色彩较接近，这样的个体不容易被捕食者发现，生存并繁殖后代的机会较多，相应的基因型频率较高。经过长期的自然选择，导致中间体色个体较多。,四、思维拓展 1.不一定。进化过程中出现的新物种，有些是靠开辟环境中新的生存位置来生存和繁衍的，不一定就比原来的物种适应能力更强。例如，海洋中的生物登陆后，形成许多新物种，开辟了新的生存空间，但是不能说这些新物种比海洋藻类的适应能力强。 2.与同种或类似的野生种类相比，家养动物的变异往往更多，这与人类根据自身的需要，采取的杂交育种等措施有关。 3.提示：假如达尔文接受了孟德尔的理论，他可能会摒弃获得性遗传的观点，对遗传和变异的原因做出较为科学的解释。,