现代生物进化理论的主要内容.ppt

第七章第二节 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）种群是生物进化的基本单位 （二）突变和基因重组产生进化的原材料 （三）自然选择决定生物进化的方向 二 隔离导致物种形成 （一）物种的概念 （二）隔离在物种形成中的作用 三 共同进化与生物多样性的形成 （一）共同进化 （二）生物多样性 （三）生物进化理论在发展,情景：如果在灰色翅（基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。,讨论： 1.该绿色个体能被选择下来吗？ 2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给后代？,问题探讨,达尔文的自然选择学说指出，在一种生物的群体中，出现有利变异的个体能存活，并且有机会留下自己的后代。,这个群体就是种群！,在自然界中，个体的表现型会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过生殖才传给后代，因此研究生物的进化，仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。,（一）种群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。,四川卧龙保护区,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）。,判断下列是否属于种群,（1）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼 （3）两个池塘内的全部鲤鱼 （4）一片草地上的全部草 （5）一片草地上的成年梅花鹿 （6）一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 （7）一个培养基上所有的大肠杆菌 （8）农贸市场中的全部大白菜,否,是,否,否,否,是,是,否,3、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。 其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分,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,4、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。,解法一：,解法二：,基因频率=它的纯合子频率+1/2它的杂合子频率,AA基因型频率：30/100=0.3 Aa基因型频率：60/100=0.6 aa基因型频率：10/100=0.1,练习2、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。,练习1、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：,提示：伴性遗传当中男女携带基因数目不同,94%,6%,探究活动：用数学方法讨论基因频率的改变,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， 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控制的翅型性状没作用） 也没有基因突变和染色体变异。 计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,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%,从后代的基因型频率和基因频率的计算结果中，发现了什么现象？,遗传平衡群体,其基因频率和基因型频率不变,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 ，则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,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。,思考：上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？ 特别是如果第点假设（基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）,基因突变产生的新基因就可能使种群的基因频率发生变化。,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108个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？,21041051082107,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 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,桦尺蠖种群中s基因（决定浅色性状）的频 率为什么越来越低？,作出假设：,黑褐色的生活环境，不利于浅色桦尺蠖的生 存，对黑色桦尺蠖生存有利，这种环境的选 择作用使该种群的s基因频率越来越低。,即自然选择可使种群基因频率发生定向改变。,创设数字化问题情境的方法来探究 树干变黑使浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%（不同年份种群总数可能不同）,制定并实施探究方案：,提出问题：,提示：假设第1年种群个体数为100个，当黑色个体每年增加10%时，基因型为SS个体第2年将会增加到11个，基因型为Ss个体第2年将增加到22个，基因型为ss 个体第2年将减少到63个。第2年种群个体总数为96个,(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,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。,自然选择选择了黑色型桦尺蠖，淘汰浅色桦尺蠖。最终导致决定黑色的基因S上升，浅色基因s下降。,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。,例2：囊性纤维变性是一种常染色体隐性遗传病。在欧洲人群中每2500个人就有一人患此病。如果一个男性携带者和一个表现型正常的女性结婚，则生一个患病孩子的概率是_。,【练一练】,1.现代许多学者认为,生物进化的基本单位是 A 生物个体 B 同种生物的全部个体 C 种群 D 生活在一起的全部生物,(C),2.根据现代生物进化理论,下列符合种群概念的是 A 太平洋里的全部的鱼 B 中国国土上的所有人 C 稻田里全部的蛇 D 草原上的灰仓鼠,(B),3.下列关于种群基因库的叙述,不正确的是 A 一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因 B 生物的个体总是要死亡的,但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传 C 种群中每个个体含有种群基因库的全部基因 D 基因突变可以改变基因库的组成,(C),4.已知人眼的褐色(A)对蓝眼(a)是显性,在一个有30000人的群体中,蓝眼的有3600人,褐眼的有26400人,其中杂合子个体有14400人,那么,在这一个人群中A和a基因频率分别为 A 0.64和0.36 B 0.36和0.64 C 0.50和0.50 D 0.82和0.18,(A),5、据调查，某校学生中基因型的比例为 XB XB（42.32%） XB Xb （7.36%） XbXb （0.32%） XBY （46%） Xb Y（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%,D,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、用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。 (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_。,C,变异,原材料,选择,方向,定向,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：,不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。,加拉帕格斯群岛不同种地雀形成图解,原始地雀,分布于不同岛屿上（地理隔离）,各地雀种群出现不同突变和基因重组,不同种群间无基因交流,不同种群基因频率发生不同变化,各岛屿环境不同，自然选择导致不同种群的基因频率改变有所差异,长此以往，不同种群基因库形成明显差异,最终产生生殖隔离，物种形成,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。,P122 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