现代生物进化理论的主要内容(上课)

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 （ ） 种群是生物进化的基本单位 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,性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。,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：,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=0.1,1、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,课堂练习：, 100%,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%,36%,48%,16%,60%,40%,(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。,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,、种群个体很小,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,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,基因重组、基因突变及染色体变异,基因突变和染色体变异统称为突变。,突变和基因重组可形成可遗传的差异。,？可遗传的变异的来源有？,？1、基因突变与基因频率的改变有什么关系？,？2、自然界中突变的频率很低，能作为进化的原材料吗？,2x104,10-5,108,x,x,=,2x107(个),每一代就会有大量的变异,思考：,某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型,有利与有害是 相对的而不是绝对的 这往往取决于生物的 生存环境。,3、突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？,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,总结,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,(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，许多浅色个体可能在没有交配、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。,变异是不定向的,自然选择,不利变异被淘汰,有利变异逐渐积累,种群的基因频率发生定向改变,生物朝一定方向缓慢进化,（三）自然选择决定生物进化的方向。,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。,因此，只要基因频率发生变化，则种群进化便发生了。,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）,二、隔离与物种的形成,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。,同一物种满足的两个条件：,1、可以相互交配,2、产生的后代可育,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,狮子与老虎杂交产生狮虎兽是没有生育能力的，狮子与老虎因杂种不育而形成生殖隔离,不同物种个体间因生殖隔离而不能进行基因交流。,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）,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,、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。,、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,总结：,三、共同进化与生物多样性的形成,（一）共同进化,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 ：,.共同进化的资料,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：,进化,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，生物都生活在海洋中。,寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？,、古生代最早登陆的植物,一些海洋植物开始适应陆地生活，主要是蕨类植物。,、中生代生物 三叠纪，开始出现水生爬行动物，如鱼龙、蛇颈龙等；侏罗纪是恐龙的天下，但在白垩纪全部绝灭。发现始祖鸟、中华龙鸟等；昆虫类也开始繁盛；白垩纪末期，开始出现被子植物,孔龙蛋,中生代陆地和海洋中的情况,在中生代的白垩纪全部绝灭。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛，使生物进化翻开了崭新的一页。,恐龙是什么时候灭绝的？恐龙的灭绝对生物多样性会产生怎样的影响？,、新生代少女化石和复原图,哺乳动物出现，随后种类大量增加。,可见，生物的进化历程可概括为： 、原核生物 真核生物； 、无性生殖 有性生殖； 、简单 复杂； 、水生 陆生； 、低等 高等。,有性生殖加速生物的进化,核心：自然选择学说,发展,三、生物进化理论在发展,中性突变理论：决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择,间断