现代生物进化理论.ppt

,第五章生物的进化,第一节生物进化理论的发展,生物进化理论,达尔文的自然选择学说,事实1：生物都有过度繁殖的倾向,事实2：物种内的个体数能保持稳定,事实3：资源是有限的,推论1：个体间存在着生存斗争,达尔文的自然选择学说,推论1：个体间存在着生存斗争,事实4：个体间普遍存在差异（变异）,事实5：许多变异是可以遗传的,推论2：具有有利变异的个体，生存并留下后代的机会多,推论2：具有有利变异的个体，生存并留下后代的机会多,推论3：有利变异逐代积累，生物不断进化出新类型,达尔文的自然选择学说,过度繁殖,生存斗争,遗传变异,适者生存,动动脑：,各种各样的抗生素对治疗细菌感染造成的疾病发挥着重要作用。一种抗生素使用一段时间后，杀菌效果就会下降，原因是细菌产生了抗药性。试用达尔文的自然选择学说解释细菌产生抗药性的原因，并分析这一解释有什么不够完善之处。,答：细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异，其中就有抗药性强的变异。在未使用抗生素时，抗药性强的变异不是有利变异，这样的个体在生存斗争中不占优势。使用抗生素以后，抗药性弱的个体大量死亡，抗药性强的个体有机会产生更多的后代，一段时间后，抗生素的杀菌效果就会下降。这一解释未能深入到基因水平，没有说明基因突变在进化中的作用。,想一想,现代生物进化理论丰富了自然选择学说，在研究方向上二者有什么本质的区别？,自然选择学说是从性状水平上以个体为单位研究生物的进化；现化生物进化理论则是从分子水平上以种群为单位研究生物的进化,二、现代生物进化理论简介,（一）、种群是生物进化的单位（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。（四）、隔离导致物种的形成。,种群是生物进化的单位,探究：何谓种群？何谓种群的基因库？何谓基因频率？为什么进化发生在种群，而不是个体？,一、现代达尔文主义1、进化的基本单位是种群,一定自然区域,同种生物个体总和,群体共有全部基因,2、进化的实质,回顾：可遗传的变异有哪些来源？变异和进化有什么关系？,基因突变、基因重组和染色体变异都引起遗传物质的改变。突变和基因重组为进化提供了原材料。,探究活动：生物产生了可遗传的变化，那么，哪一种变异代表了生物进化的方向？,海龟的表现型及基因型,连趾ww,连趾ww,分趾WW,分趾WW,分趾Ww,分趾WW,分趾Ww,连趾ww,连趾ww,连趾ww,连趾ww,连趾ww,分趾Ww,连趾ww,连趾ww,基因频率,50%W,30%W,50%w,70%w,10%W,90%w,：分析下图，讨论基因频率发生怎样的变化及变化的原因。进化的实质是什么？,进化的实质是基因频率的改变,基因频率,某种基因在某个种群中出现的比例。,1、通过基因型计算基因频率,2、通过基因型频率计算基因频率,计算方法：,3、根据遗传平衡定律计算基因频率,1、通过基因型计算基因频率,某种基因的基因频率=,此种基因的个数此种基因的个数+其等位基因的个数,2、通过基因型频率计算基因频率,某种基因的基因频率=,某种基因的纯合体频率+1/2杂合体频率,1、在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4%.基因A和a的频率分别是：（）A18%82%；B36%64%；C57%43%；D92%8%；,C,实例分析,种群中一对等位基因的频率之和等于1（其基因型频率之和也等于1）,2、据调查得知，某小学的学生中基因型的比率为：XBXB44%XBXb5%XbXb1%XBY43%XbY7%则Xb的基因频率是：()A、13.2%B、5%C、14%D、9.3%,D,3、遗传平衡定律及应用,一、遗传平衡定律Hardy和Weinberg于1908年分别应用数学方法探讨群体中基因频率变化所得出一致结论，即遗传平衡定律(又称Hardy-Weinberg定律)。在一定条件下，群体的基因频率和基因型频率在一代一代繁殖传代中保持不变。条件：（1）在一个很大的群体；（2）随机婚配而非选择性婚配；（3）没有自然选择；（4）没有突变发生；（5）没有大规模迁移。,假设在一个理想的群体中，某个基因座上的两个等位基因A和a，基因频率A=p基因频率a=qp+q=1按数学原理（p+q）2=1。二项式展开p2+2pq+q2=1亲代配子随机结合产生合子，如下表：,精子A（p）a（q）卵A（p）AA（p2）Aa（pq）子a（q）Aa（pq）aa（q2）由表可见子代基因型组成：p2+2pq+q2=1这里基因型AA的频率为p2，基因型aa的频率为q2，基因型Aa的频率为2pq。AA：Aa：aa=p2：2pq：q2,子一代向下一代提供的配子中两种基因频率分别是：A=p2+1/2（2pq）=p2+pq=p（p+q）=pa=q2+1/2（2pq）=q2+pq=q（p+q）=q由此可见，子代基因A的频率仍然是p，基因a的频率仍然是q，而且将以这种频率在所有世代传递下去，这就是遗传平衡。,2、突变和基因重组产生进化的原材料,生物的突变率很低，而且一般是有害的，为什么还能作为生物进化的原材料？,思考题,(1)虽然对于每一个基因来说,突变率是很低的，但一个种群每一代都会产生大量的突变；,(2)突变的有利和有害取决于生物的生存环境。,(3)在突变过程中产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异，而且变异的产生是不定向的，所以为生物进化提供了原材料。,3、自然选择决定生物进化的方向,自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向,桦尺蠖,深色,浅色,栖息环境浅色,（个体多）（个体少）,栖息环境深色,s基因频率降低S基因频率升高,浅色,深色,s基因频率又降低S基因频率又升高,s基因频率95%,S基因频率95%,4、隔离导致物种的形成,物种:,分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，并且能够产生出可育后代的一群生物个体。,左图：马和驴杂交生骡子，但骡子是不育的，这属于哪种情况？,阅读课本材料回答：形成隔离的原因有哪些？,(1)马（2N64）和驴（2N62）杂交能产生后代称骡子，能够正常发育，但不能生育，这种情况称之为（）A、杂交育种B、人工诱变C、基因重组D、生殖隔离,(2)产生上述情况的原因主要是（）A、染色体结构发生了变化B、马和驴的遗传物质有本质区别C、发生突变D、减数分裂过程中联会紊乱,D,D,选择,最常见的一类物种形成过程,种群,地理隔离,小的种群,自然选择,基因频率产生改变,生殖隔离,新物种,经过长期的地理隔离而达到生殖隔离,下图为加拉帕戈斯群岛上淡化的模型，A、B、C、D为四个物种及其演化关系，请回答：,1、A物种进化为B、C两个物种的外部因素是?,2、甲岛上的B物种迁移到乙岛后，不与C物种进化为同一物种的原因是?,3、迁移到乙岛的B物种进化为D物种的原因是?,自然选择、,地理隔离。,B与C之间已经形成生殖隔离。,甲乙两岛上的环境条件不同，自然选择作用也不同，再加上地理隔离使它们基因频率的差别得到积累形成了生殖隔离。,A,甲岛,乙岛,现代达尔文主义在哪些方面发展了达尔文的自然选择学说？还有什么不足之处？,小结：现代达尔文主义认为，是生物进化的基本单位；_提供了进化的原材料；决定了进化方向；_是新物种形成的重要条件。,种群,可遗传的变异,自然选择,隔离,根据表中提供的信息，结合所学知识分析：两组海胆组蛋白IV的mRNA比较表：,1、写出海胆组蛋白的氨基酸排列顺序。2、这两组海胆控制组蛋白IV的基因相同吗？3、从组蛋白IV分析自然选择对这两组海胆的影响有差别吗？,：,1、突变大多是中性的,二、中性学说,天冬天冬异亮谷氨甘氨异亮苏氨赖氨脯氨丙氨异亮氨酸酰氨氨酸酰氨酸氨酸酸酸酸酸氨酸,讨论：1、何谓中性突变？2、哪些突变是中性突变？,中性突变：不影响核酸和蛋白质的功能，对生物既无害处也无好处的基因突变。,“同义”突变、结构基因中的突变及“非功能性”DNA顺序中发生的突变是中性突变。,2、中性学说认为，生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定。,通过群体中的随机交配即遗传漂变，使这些中性突变在群体里固定、发展和消失。,在美国宾州有一种“敦克尔人”，是18世纪初从德国西部迁居来的。他们在本族内通婚，形成了一个半隔离的小群。如今，敦克尔人的脸部特征不同于德国西部人，也不同于宾州的其他美国人。生活在北极的白人、瑞典人、德国人、意大利人的脸部特征各不相同，但是，他们是同一祖先的后裔。请解释原因？,3、进化的速率由中性突变的速率决定,阅读材料：海豆芽自奥陶纪以来，5亿年没有显著变化；马的进化大约每250（25万代）万年出一个新种；现代人同200150万年前的直立人有显著差别。,通过材料你能得出什么结论？,表