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第二节 现代生物进化理论的 主要内容 （一）（一）种群种群是生物进化的基本单位是生物进化的基本单位 1、种群概念： 生活在一定区域的同种生物的全部个体。 卧龙自然保护区 猕猴 2、种群的特点： 、个体间可以自由交配；、产生可育的后代 （可见，种群也是繁殖的基本单位）。 下列属于种群的是 （ ） A.一块水田里的全部水稻 、水草 B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅和无翅的成蚜 C 一块朽木上的全部真菌 D. 一个池塘中全部鱼 下列关于种群的说法不正确的是 （ ） A.种群是生物进化的基本单位 B.种群是生物繁殖的基本单位 C.中国大陆上所有老虎是一个种群 D.同一种群的个体可以自由交配 B C 下列属于种群是（ ） A、一个池塘中的全部鱼 B、一个池塘中的全部鲤鱼 C、两个池塘内的全部青蛙 D、一片草地上的全部植物 E、一片草地上的成年梅花鹿 B 3、基因库： 一个种群中全部个体所含有的全部基因 4、基因频率： 、概念：在一个种群基因库中，某个 基因占全部等位基因数的比率 、计算公式 ： 某基因频率 该等位基因的总数 该基因的总数 100 例二、某昆虫种群中决定绿翅基因为A，决定褐翅基因为 a，从种群中随机抽出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。那么A和a的基因频率 是多少? 解: A基因的基因频率为: a基因的基因频率为： A%= 100% 2AAAa 2(AAAaaa) a%= = 60% 40 例三、AA、Aa、aa三种基因型个体分别占24% 、72%、4%，那么 A的基因频率是 （ ） A. 36% B. 57% C. 24% D. 60% D 例四、下列关于基因库的叙述正确的是 ( ) A、一个种群中一个个体所含有的全部基因 B、一个种群中全部个体所含有的显性基因 C、一个种群中全部个体所含有的全部基因 D、一个种群的基因 例五、 据调查，某校学生中基因型的比例是XBXB（ 42.32%）、 XBXb （7.36%）、 XbXb （0.32%） XBY （46%）、 XbY（4%），则该地区 XB和 Xb 的 基因频率分别是 （ ） A.6%、8% B.8%、92% C.78%、92% D.92%、8% C D 昆虫群体数量足够大， 没有迁入与迁出， 全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代， AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同 （ 也就是说自然选择对A、a控制的性状没有作用） A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。 则（1）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？ （2）子代基因型频率各是多少? （3）子代种群的基因频率各是多少? 例六、某昆虫种群中基因型AA占30 ，Aa占60 ， aa占10 。如果该种群满足以下五个条件： （1）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？ （2）子代基因型的频率各是多少? （ 3）子代种群的基因频率各是多少? 30%30%30%10% 36%48% 60%40% 16% 亲亲代基因型的频频率 AA (30%) Aa(60%) aa (10%) 配子的比率A( )A( )a( )a( ) 子代基因型的频频率AA( ) Aa( )aa( ) 子代种群的基因频频率A ( )a( ) 亲亲代子一代 子二代 子三代 基因 型频频 率 AA30% Aa60% aa10% 基因 频频率 A60% a40% 36% 48% 16% 60%60% 40%40% 36% 16% 48% 60%60% 40% 60%60% 40%40% 36% 48% 16% (4)在讨论群体满足五个条件的情况下,计算子二代 、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析一下各代 基因频率与基因型频率相同吗？ 总结：若种群中个体间随机交配，则后代中的基因频率 和基因型频率均不变； 若种群中个体自交，则后代中的 基因频率不变，而基因型频率发生改变。 遗传平衡定律即哈代温伯格定律 遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别 于1908年和1909年独立证明的，这一定律又称哈代温伯 格定律。它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突 变、选择和迁移的条件下，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。 (5)、基因频率与基因型频率的换算关系 （极大的随机交配的种群） 若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a 的基因频率=q ， 因为(pq)=A%+a%=1， 则（p + q)2= p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1 。 AA的基因型频率=p2； aa的基因型频率=q2； Aa的基因型频率=2pq。 例四、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者占16% （等位基因 用A、a表示） ，那么AA、Aa二种基因型个体的频率分别为（ ） A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36 A 例五、某植物大种群中，AA个体占16，aa个体占36。该种 群随机交配产生的后代中，AA个体百分比、A基因频率和自交产 生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为 （ ） A、增大、不变、不变、不变 B、不变、增大、增大、不变 C、不变、不变、增大不变 D、不变、不变、不变、增大 C (二)生物进化的实质： （6）、影响基因频率的变化因素 、自然选择、迁入和迁出 、基因突变（是影响基因频率变化的根本原因） 、雌雄个体不能自由交配 是种群基因频率的改变 、种群个体很小 得出：生物的进化并不一定要求产生新物种 变异的类型： 不能遗传的变异 可遗传的变异染色体变异 称为突变 基因重组 基因突变 2.2.种群基因重组的结果：种群基因重组的结果： 产生更多变异产生更多变异( (基因型基因型) )、不定向、不定向 （三）突变（三）突变（包括包括基因突变和染色体变异基因突变和染色体变异）和基因和基因 重组产生生物进化的重组产生生物进化的原材料原材料 1.1.基因突变的特点：基因突变的特点： 普遍性普遍性 、随机性、低频性、随机性、低频性、一般有害性、不定向性一般有害性、不定向性 3.3.基因突变和染色体变异统称为突变。基因突变和染色体变异统称为突变。 基因突变是生物变异的根本来源 4、突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于 生物的生存环境 自然界中生物的自然突变频率很低，而且 一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种 群中的基因频率呢？ 种群是由许多个体组成的，每个个体 的每一个细胞内都有成千上万个基因，这 样，每一代就会产生大量的突变。 。 例五、一个果蝇约有104对基因，假定每个基 因的突变率都是105，若有一个中等数量的果蝇种 群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变 数是多少呢？ 2 104 105 个体 108 种群 = 2 107 1种群中突变的特点： 突变数很大、随机、不定向 2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向 结论：突变和基因重组产生进化的原材料 某海岛上生活着一种昆虫，经调查翅的长度和 个体数的关系（纵坐标为个体数量，横坐标为翅的 长度）。后来该小岛上经常刮大风，若干年后再进 行调查，你认为最能代表此时情况的曲线是( ) 选择并解释 ABC D D 长翅的和残翅的易生存下来，中等翅的易被淘汰 原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因 。 结果：结果：使基因频率定向改变使基因频率定向改变。 （四）（四）自然选择决定了生物进化的方向自然选择决定了生物进化的方向 不定向 变异 自然 选择 通过 生存 斗争 实现 不利变异 (基因) 淘汰 由生存斗争中 失败而死亡 有利变异 (基因) 多次选择 通过遗 传积累 种群的基因频 率定向改变 生物定 向进化 例六、人类把 鲫鱼的后代培育 成金鱼，实质就 是通过人工选择 改变基因频率。 从图中看显然红 色基因的频率显 著提高了。 13.1% 升高 26% 60.9% 26.1% 73.9% 14.6% 29.3% 56.1% 29.3% 70.7%降低 第1年 第2年第3年第4年 基因 型频频 率 SS10%11.5% Ss20%22.9% ss70%65.6% 基因 频频率 S20%23% s80%77% 黑褐色树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖 长满地衣的树干上的桦尺蠖长满地衣的树干上的桦尺蠖 S表示黑色基因 环境逐渐变黑 例七、 S表示浅色基因 总结： 1、生物进化的基本单位是种群（也是繁殖的基本 单位） 2、种群的概念和特点 3、基因库、基因频率，基因频率与基因型频率的 换算关系 4、生物进化的实质是种群基因频率的改变 5、突变和基因重组产生生物进化的原材料 ( 突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决 于生物的生存环境） 6、自然选择决定生物进化的方向（使基因频率定 向改变） 1、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调 查时发现，女性色盲基因携带者为15人，女性 患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因 的频率应为（ ）。 A、15% B、3.88% C、5.17% D、10.3% 色盲（b）基因频率 15214 2002200 5.17 C 100% 2、已知人眼中的褐色（A）对蓝色(a)是显性。在一 个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人;褐眼的有 26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群 中A和a基因频率分布为（ ） A.0.64和0.36 B.0.36和0.64 C.0.50和0.50 D.0.82和0.18 3、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等 位基因用A、a表示） 占16%，那么该性状的AA、Aa 基因型个体出现的频率分别为（ ） A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36 A A 4、某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为 1%,色盲在男性中的发病率为7%.现有一对表现 型正常的夫妇,妻子为该常染色体遗传病致病基 因和色盲致病基因携带者.那么他们所生小孩同 时患上述两种遗传病的概率是（ ） A.1/88 B.1/22 C.7/20 D.3/80 A 5、 在一个足够大的种群中，A的频率0.4，a的频 率是0.6，若各种条件稳定不变，则该种群中AA、 Aa、 aa的基因型频率各是 。 该种群中所有成熟个体自由交配一次，产生的后代 个体中A的频率是 ， a的频率是 。 0.16 、0.48 、0.36 0.4 0.6 6、 某岛屿上存在着尺蛾的两个变种，该地区原为森林，后建设成 工业区。下表为该地区不同时期的两个变种尺蛾的数量比。这种变 化产生的原因是 ( ) A灰尺蛾迁离，黑尺蛾迁入 B工业煤烟使灰尺蛾变成黑尺蛾 C自然选择作用 D人工选择作用 7、用现现代生物进进化理论论分析解释释狼的进进化过过程。 (1)狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它 说明生物具有_的特性，而这种特性是生物进化的 。 (2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物 生存下去。这样，食物、环境对狼起了_作用，而这种作用是 _的，它决定着生物进化的_。 森林时期工业时期 灰蛾 黑蛾灰蛾黑蛾 99% 1%1%99% C 变异 原材料 选择 方向定向 7、（2009年上海卷）桦尺蛾是一种栖 息在密林中、白天停歇在树干上的昆虫， 一般为浅色，它借助与环境相似的体色躲 避鸟类天敌。在工业污染区，黑色桦尺娥 的数量有增多的趋势。为证实两种体色的 桦尺蛾因环境不同而数量比例不同，进行 了如下探究。请完成下列探究方案。 (1)假设： _。 (2)实验步骤： 选择工业污染区A和_地区B ； 收集桦尺蛾，并在翅下用有色颜料分别标记黑 色蛾和浅色蛾若干； _； 一段时间后用诱蛾灯诱捕，记录、统计结果。 (3)实验结果：如下表1。根据表内数据在表下方 方框处绘制A、B两地区不同体色蛾回收率的柱形 图。 在工业污染区，黑色蛾数量占优势（合理即可） 将标记的不同体色的蛾释放到上述两地区 非工业污染 表1 桦尺蛾释放数和回收数 地区项目浅色蛾 黑色蛾 工业污染区 A 释放数400450 回收数52150 B释放数720600 回收数6030 、结论： (5)分析与讨论： 人们观察到工业污染导致树皮变黑，从这个角度解释上述实验 结果。 已知桦尺蛾的体色由常染色体上_对等位基因控制。为了 进一步探究桦尺蛾的黑色与浅色的显隐性关系，有人将一对黑色 蛾与浅色蛾杂交，F1中黑色蛾与浅色蛾的数量比为11。请利用 F1的蛾，在此基础上设计遗传实验完成探究。 a.实验步骤： b.结果与分析： 在工业污染区，黑色蛾数量占优势；在非工业污染区， 浅色蛾数量占优势 不同污染程度区域的树皮颜色不同，使停歇在树上不同体色 的蛾被鸟类捕食的概率不同，导致它们的存活率不同 一 选择F1中雌、雄黑色蛾杂交；观察、记录后代的体色 若后代出现浅色蛾，则黑色为显性性状；若后代全 部是黑色蛾，则黑色为隐性性状 1、物种的概念： 指能够在自然状态下相互交配并且产生可育 后代的一群生物称为一个物种，简称“种”。 2、物种与种群的区别 、同一物种可以分布在 自然界的不同区域，而种群 是指一定区域内的同种全部 个体的集合。 、种群是物种繁殖和进 化的基本单位。 如中国大陆上所有老虎是一 个种群还是一个物种？ 物种 都是一个物种，无论白人 黑人、黄种人结婚，都能产生 可育的后代。 马和驴不是一个物种，因 为马与驴交配产生的后代骡没 有生殖能力。 、全世界的人是一个物种吗？为什 么？ 、马跟驴是一个物种吗？为什么？ 、骡是一个物种吗？为什么？ 不是。因为它不能繁殖后代 问题探讨： 3、地理隔离: 、概念：不同物种之间一般 是不能够相互交配的，即使交配 成功，也不能产生可育的后代。 如季节隔离；不亲合性；杂种不育等。 4、生殖隔离： 东北虎和华南虎之 间存在什么隔离？ 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。 、意义：是物种形成的标志 5、隔离在物种形成中的作用 隔离使同种但不同种群间的个体，在自然 条件下不能发生基因交流。 环境条件不同，同种生物的进化方向也不同。 资料分析： 地理隔离 生殖隔离 长期 加拉帕戈斯群岛的地雀 （说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离） 6、物种形成的方式： 不同小岛上的植被不同， 果实大小不同所致。 新物种形成 标志 、渐变式（较常见） 、爆发式：如六倍体小麦、四倍体西瓜的形成 、隔离是物种形成的必要条件。 物种形成一般是长期地理隔离，达到生殖隔离 生殖隔离是物种形成的标志 可见，不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须 经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。 得出如下有关结论： 、生殖隔离形成的根本原因是物种间遗传的差异（或 基因库的差异） 、物种形成的三个基本环节： 、突变和基因重组产生进化的原材料 、自然选择决定生物进化的方向(定向) 、隔离导致物种的形成 （6）、突变和基因重组、自然选择、隔离与物 种形成的关系 突变和基因重组自然选择 种群基因频率 改变 积累 扩大 导致 地理隔离 种群间生殖隔离 基因库的差异 导致 时间 标志 新物种的形成 1、关于物种的叙述，错误的是： A、物种是形态上类似的、彼此能交配并产生可育 后代的，要求类似环境条件的生物个体的总和 B、同一物种不同种群的基因库存在差异，与其他 类群有生殖隔离 C、区分物种有多种依据，但最主要的是看是否有 生殖隔离 D、不同物种的种群，若生活在同一地区，一定会 有基因交流 （D ） 练习题 2、下列关于隔离的叙述，错误的是：（ ） A、阻止了种群间基因的交流 B、物种的形成都必定先经过长期的地理隔离 C、遗传组成上的差异是生产生殖隔离的根本原因 D、多倍体植物的形成不需要经过地理隔离 B 3、新物种形成的标志（ ） A、具有一定的形态结构 B、具有一定的生理功能 C、产生了生殖隔离 D、改变了基因频率 C 4、某一鸟类种群由于自然原因而被分割成两个 群体，它们分别受到不同环境条件的影响，经过 600万年后，如果把这两个群体的后代放到一起 ，则它们最可能会 （ ） A具有同样的交配季节 B陷入对相同资源的竞争中 C彼此产生了生殖隔离 D形成种内互助的合作关系 C 5、下列属于同一个物种的是 （ ） A、马和驴 B、东北虎与华南虎 C、二倍体西瓜和四倍体西瓜 D、老虎和狮子 B 6、有一个老鼠的种群，最初都生活在一个地域，后来一 条新建的高速公路将该种群分成A和B两个种群。如果A种 群生活的地区发生了一系列的环境变化，而B种群的地区 没有变化，则种群A进化的速率很可能是（ ） A、比B慢 B、比B快 C、与B相同 D、开始比B慢，后来比B快 7、_是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于 种群_的改变。物种形成需要三个基本环节：其 中_和_ _产生生物进化的原材料；_ _使 种群的基因频率发生_改变并决定生物进化的方向 ；_是新物种形成的必要条件。 B 种群 基因频率 基因重组突变 自然选择 定向 隔离 （一）共同进化 .共同进化的资料 在自然界，一种植物专 门由一种昆虫传粉的情形很 常见，昆虫传粉的专门化对 植物繁衍后代有什么意义？ 资料1 ： 资料2： 动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河 两岸的羚羊进行研究时发现，东岸的羚羊群 的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟快13米。 为何差距如此之大？ 经过观察和科学实验，动物学家终于明 白，东岸的羚羊之所以强健，是因为它们附 近有一个狼群，生存时时处于危险之中。 捕食者 的存在 是不是 对被捕 食者有 害无益 呢？ 捕 食 NO！ 捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？ 捕食者所捕食的大多是被捕食者中年 老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进 种群发展的作用。 “精明的捕食者”策略： 捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自 己也无法生存。 “收割理论”： 捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就 会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对 优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于 增加物种的多样性。 共同进化的含义1： 不同物种间的共同进化 根瘤菌： 与豆科植物共生，形成根 瘤并固定空气中的氮气供植物 营养的一类杆状细菌。 地球形成 时原始大气 中是没有氧 气的，但是 随着光合细 菌的出现， 使得大气中 有了氧气 共同进化的含义2： 生物和无机环境间之间的共同进化。 2、共同进化的概念： 3、意义：形成生物的多样性 不同物种之间，生物与无机环境之间在相互 影响中不断进化和发展，这就是共同进化。 （二）、生物多样性的形成 1、生物多样性的内容： 、物种多样性 、基因（或遗传）多样性 、生态系多样性 2、形成生物多样性的原因： 长期自然选择的结果 3、研究生物进化的主要依据： 化石 化石（是埋藏在地层中的古代 生物的遗体、遗迹和遗物，石 化后形成的）是研究生物 进化最直接的证据 4、生物多样性形成的进化历程 始祖鸟化石 、一些厌氧的单细胞生物 、主要是一些单细胞生物、环节动物 、生物大爆发 、一些海洋植物开始适应陆地生活，主要是 蕨类植物。 、三叠纪，开始出现水生爬行动物 、侏罗纪是恐龙的天下，但在白垩纪全部绝灭 、昆虫类也开始繁盛 、白垩纪末期，开始出现被子植物 哺乳动物出现，随后种类大量增加 两极生态系统： 分解者、消费者 开始出现三极生态系统 最早的生物化石古细菌（距今35亿年 ） 、最早出现的是生活在原始海洋中 一些厌氧的单细胞生物 13亿年前真核生物 的红藻化石 34亿年前的古细胞化石 前寒武纪地层中 的水母化石 、古生代的前寒 武纪生物： 主要是一些单细 胞生物、环节动物、 节肢动物等。 、古生代的寒武纪 进入早古生代，一些大型的古生物相继出现，如三 叶虫、鹦鹉螺等。出现了生命演化史上的第一次繁荣景 象。在中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性 的寒武纪生物群. 生物大爆发 三叶虫化石 陆地上还是一 片荒芜，生物都生 活在