高中生物 7.1现代生物进化理论的由来课件40 新人教版必修2.ppt

现代生物进化理论的由来 关于生命起源的几个假说 神创论 上帝造人 女娲造人 自生论 腐肉生蛆 宇宙生命论新自生论 或化学进化说 现代生命 原始生命 非生命物质 生命的起源 氨基酸核苷酸单糖 有机小分子物质 原始蛋白质核酸分子 有机高分子物质 多分子体系 原始生命 演变 长期演变相互作用 有原始界膜原始物质交换 原始新陈代谢繁殖 生物为什么会不断地进化 生物是怎样进化的 引言 科幻小说中的贝克尔号 欧航局的火星着陆器 贝克尔2号 拉马克关于进化的用进废退学说 1 物种是可变的2 生物是由低等向高等进化的3 环境的变化可以引起物种的变化4 用进废退和获得性遗传 拉马克 l b lamarck 1809 用进废退 获得性遗传 拉马克用进废退学说 请评价拉马克的进化论 先进之处 优点 最早提出 进化 不足之处获得的性状不一定能遗传 达尔文 达尔文 达尔文简介 自然选择学说 物种起源 1859 自然界中 选择物种的力量来自自然环境 内容过度繁殖生存斗争食物 水 空间 配偶等遗传 变异适者生存 解释长颈鹿 例子 自然选择学说对长颈鹿进化的解释 1 长颈鹿后代中存在个体差异 2 在生存斗争中 颈和前肢长些的个体容易得到食物而生存下来 3 一代一代地选择下去 经过漫长的年代 在自然界产生了现在这样的长颈鹿 地球上的各种生物普遍具有很强的繁殖能力 能产生很多后代 这就是生物的过度繁殖现象 过度繁殖 美国罗杰 迪尔4年前买了1只幼鼠 后又买了4只一同饲养 把它们当作宠物 由于懒惰失察 他饲养的宠物鼠过度繁殖 数量竟在4年内从5只增加到约1300只 鳕鱼的年产卵量是500万粒 有人计算过 如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼 那么不出6年 整个大西洋就会被鳕鱼塞满 生物个体之间进行的相互斗争 以及生物与无机自然环境之间的斗争 赖以维持个体生存并繁衍种族的自然现象 生存斗争 生物为争夺有限的生活条件 产生生存斗争的原因 生物大量死亡 少量存活 对生物个体往往有害 但对生物物种是有利的 产生生存斗争的结果 生物都有遗传和变异现象 遗传和变异 遗传和变异具有普遍性 变异具有不定向性 遗传和变异的特性 适者生存 生存下来的生物都是对环境能适应的 而被淘汰的生物都是对环境不适应的 这就是适应生存 在生存斗争中 适者生存 不适者被淘汰的过程 就是自然选择 一个有大风大浪的岛屿上 昆虫的翅 要么特别发达 要么无翅 原始昆虫 有翅力大 有翅力小 无翅 有翅力大 无翅 过度繁殖 变异遗传 生存斗争 适者生存 下图是长期使用某种农药后 害虫数量随时间变化的曲线图 请用达尔文的观点解释这种现象 生物变异 自然选择 新种形成 现代生命科学乃至哲学的基石 自然选择学说 自然选择学说 过度繁殖生存斗争遗传变异适者生存 在生存斗争中 适者生存 不适者被淘汰的过程 就是自然选择 进化的内因选择的手段选择的基础选择的结果 选择的基础 选择的手段 进化的内因 选择的结果 自然选择学说的科学性 科学地解释 科学地解释生物的性和性 给神创论和物种不变论给予致命打击 为主义提供有力武器 生物进化的原因 多样 适应 辨证唯物 三大发现 比较 两个进化学说的比较 主要区别 进化原因拉马克用进废退 获得性遗传达尔文遗传变异是内因 自然选择进化 局限性 对生物遗传和变异的性质 自然选择对遗传和变异如何起作用等问题 不可能做出本质上的说明 对生物进化局限于个体水平 自然选择学说的局限性 自然选择学说的局限性 材料一 许多重要性较低 不至于影响生物生存的器官或特征仍有其特定功能 如眉毛 头发 人喜怒哀乐的表情 人语言的能力和人的长相 缺乏这些器官或特征并不足使生物成为 不适者 而灭亡 自然选择学说的局限性 材料二 1984年在我国云南澄江发现了闻名于世的澄江动物化石群 澄江动物化石群向人们展示了各种各样的生物在寒武纪里大爆发式的出现 动物的演化要比今天快得多 动物新的构造模式或许能在 一夜间 产生 现在生活在地球上的各个动物门类当时几乎都已经存在 只是处于非常原始的状态 达尔文认为生物的有利变异经过长期的自然选择和积累 加强可能产生生物的新类型 但是此材料表明许多新物种的产生不是微小的变异漫长的积累 而是呈现为大爆发式地出现 材料三 生物群落中 个体之间不仅有激烈的生存斗争 也有和谐的合作 小鸟会帮助鳄鱼清除牙缝中的肉 母狮子会合作哺乳别的幼狮子 老斑马甚至在群体被狮子追逼的时候迎上去 以自杀来保护群体 达尔文认为生存斗争是生物进化的动力 但是本材料表明 生物群落中不仅有生存斗争 还有广泛的互助 全面合作 通过互助和合作使微弱小的个体得以生存 从而使 不适者也生存 自然选择学说的局限性 材料四 许多学者从基因突变发生的几率出发 计算出了产生新物种的概率 发现小得惊人 美国生物化学家贝希以血液凝固的一系列生物化学机制为例 讲述如此复杂精密的生命现象不可能是进化出来的 其中一个蛋白 tpa 产生的几率是1 10的18次幂 至少需要100亿年才能发生 如果同时进化出和它相互作用的蛋白 几率就是1 10的36次幂 他说 很可惜 宇宙没有时间等待 自然选择学说的局限性 完善 进化理论的 进化 形成以自然选择为核心的现代生物进化理论认清遗传变异的本质 摒弃获得性遗传以种群为生物进化的单位 1 一只雌蛙能产卵4000 5000个 卵受精后只有5 10 能发育为成体 达尔文对这一事实的解释是 a 过度繁殖b 生存斗争c 遗传和变异d 自然选择2 达尔文进化学说的中心内容是 a 适者生存b 过度繁殖c 生存斗争d 自然选择学说3 生物进化的内因是 a 过度繁殖b 生存斗争c 遗传和变异d 适者生存4 最先提出生物进化学说的科学家是 a 达尔文b 孟德尔c 拉马克d 摩尔根 b d c c 反馈评价 5 对达尔文自然选择学说的正确理解是 环境改变使生物产生适应性的变异 可遗传的变异是生物进化的基础 变异是不定向的 变异是定向的 变异经过长期的自然选择和遗传积累就可能产生出生物的新类型a b c d b 在远离大陆的印度洋南部的克格伦岛 岛上经常刮大风 达尔文发现这里的昆虫有两种类型 一类是翅非常发达 一类是无翅或翅小不能飞翔 并指出上述现象与岛上经常刮海风有关 请试用达尔文的自然选择观点来回答以下问题 1 这些昆虫与海风是什么关系 2 这里刮的海风对岛上昆虫的翅起了什么作用 3 通过这种现象说明变异是定向的还是不定向的 1 这些昆虫于海风的关系是生存斗争 2 这里刮的海风对岛上昆虫的翅起了选择作用 3 变异是不定向的 基础题p 1132 按照达尔文的自然选择学说 可以做如下解释 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 一段时间以后 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 拓展题p 1131 提示 在自然界 物种的绝灭速率本来是很缓慢的 人类活动大大加快了物种绝灭的速率 现在的许多濒危物种之所以濒危 很大程度上是人为因素造成的 因此 一般来说 人类对濒危物种的保护 是在弥补自己对自然界的过失 不能说是干扰了自然界正常的自然选择 当然 如果某一物种的濒危纯粹是由于这种生物适应能力的低下 或者源于自然灾害 则当别论 2 提示 人工环境与自然环境不可能完全隔绝 人也不可能离开自然界而生存 因此 人类的进化不可能完全摆脱自然界的影响 但是 人类毕竟早已远离风餐露宿 与狼共舞 的时代 工农业的发展和医疗水平的提高 使得人们的生活条件不断改善 健康水平不断提高 婴幼儿死亡率显著下降 平均寿命显著延长来自自然界的选择压力在变小 来自人类社会内部的选择因素在增加 第二节现代生物进化理论的主要内容 一个基因所控制的性状对个体生存和繁殖后代的贡献越大 拥有该基因的个体的可能越多 当然就会使越来越多的虎拥有自己的拷贝 一 种群基因频率的改变与生物进化 探究活动 一 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 如果该绿色个体 aa 已经很好的生活下来 它体内的a基因怎样才能遗传给后代 请写出遗传图解 出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中 通过有性生殖才能世代延续 研究生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的 还必须研究群体的基因组成变化 这个群体就是种群 一 种群是生物进化的基本单位 探究活动 二 1 什么叫做种群 生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群 种群中的个体并不是机械地集合在一起 而是彼此可以交配 并通过繁殖将各自的基因传给后代 现在练练吧 探究活动 二 2 阅读114页的第三自然段 探究并回答问题 1 种群在繁衍过程中 个体有新老交替 基因却代代相传 这句话表明种群在进化过程中处于什么地位 说明在自然界中 种群是生物繁殖 进化的基本单位 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 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 1 什么是种群的基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库 什么是种群的基因频率 在一个种群基因库中 某基因占全部等位基因的比率叫做基因频率 2 基因频率的计算 某昆虫种群中 绿色翅的基因为a 褐色翅的基因位a 调查发现aa aa aa的个体分别占30 60 10 那么a a的基因频率是多少 自读115页 a a 1 此种基因的个数种群中该对等位基因的总数 此种基因的个数 纯合子个体数x2 杂合子个体数 种群中该对等位基因的总数 个体总数x2 通过基因型个体数量计算基因频率 在有性生殖过程中 如果符合以上的理想条件 1 该种群产生的a配子和a配子的比率各是多少 a60 a40 a60 a40 36 24 16 aa aa aa 24 aa 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 在讨论题2中的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 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 5 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 成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背 与基因突变的普遍性相违背 6 如果该种群出现新的突变型 也就是产生新的等位基因 a2 种群的基因频率会变化吗 基因a2的频率可能会怎样变化 突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化 基因a2的频率是增加还是减少 要看这一突变对生物体是有益还是有害的 这往往取决于生物生存的环境 用数学方法讨论基因频率的变化 遗传平衡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 若种群中一等位基因为a和a 设a的基因频率 p a的基因频率 q 因为 p q 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 总结 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 基因库 基因频率等概念2 用数学方法讨论基因频率的变化 现在练练吧 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叫做这个种群的基因库b一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库c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d一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡 c aa aa aa的个体分别占24 72 4 那么a a的基因频率是多少 a 36 和64 b 57 和43 c 24 和72 d 60 和40 d 某种基因的基因频率 某种基因的纯合子频率 1 2杂合子频率 通过基因型频率计算基因频率 a 24 1 2x72 60 据调查得知 某学校的学生中各血型的比率如下 iaia20 iai30 ibib10 ibi20 iaib10 ii10 计算ib的基因频率 10 1 2 10 20 25 二 突变和基因重组产生进化的原材料 基因突变在自然界是普遍存在的 因此基因突变产生新的等位基因 这就可能使种群的基因频率发生变化 什么是突变 现代遗传学研究表明 可遗传的变异来源于基因突变 基因重组和染色体变异 其中基因突变和染色体变异统称为突变 普遍性 随机性 稀有性 有害性 不定向性 a a1或a a2 基因突变的的特点和意义分别是什么 意义 基因突变尽管是随机的 不定向的 在自然状态下 突变频率很低 但却是普遍存在的 它是新基因产生的途径 是生物变异的根本来源 是生物进化的原始材料 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 此外 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 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 例如 果蝇约有104对基因 假定每个基因的突变率都是10 5 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 10 5 个体 108 种群 2 107 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 a b c d d 三 自然选择决定生物进化的方向 1 根据前面所学的知识你能做出假设吗 探究活动 四 探究自然选择对种群基因频率的影响 自然选择可以使种群的基因频率定向改变 探究活动 三 2 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ss10 ss20 ss70 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10 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 70 7 26 29 3 14 6 56 1 60 9 26 1 73 9 29 3 13 1 升高 降低 3 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 4 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得体色 表现型 而不是控制体色的基因 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 原因是 淘汰不利变异基因 积累有利变异基因 结论 自然选择决定生物进化的方向 再来练练兵 结果是 使基因频率定向改变 影响基因频率的因素 突变 基因重组和自然选择 生物进化的实质就是 种群是生物进化的单位 也是生物 的单位 繁殖 生物进化 种群基因频率变化 种群基因频率发生变化的过程 小结 小结 自然选择决定生物进化的方向 种群中产生的变异是 的 经过长期的自然选择 其中不利变异被不断淘汰 有利变异逐渐 从而使种群的基因频率发生 改变 导致生物朝向一定方向进化 可见 生物进化的方向是由 决定的 不定向 积累 定向 自然选择 种群中产生的变异 自然选择方向 不定向 定向 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 这些变化产生的原因是 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 人工选择的作用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 定向的 二 隔离与物种的形成 曼彻斯特地区的桦尺蠖 虽然基因频率发生了很大变化 但是并没有形成新的物种 为什么说它们没有形成新的物种 怎样判断两个种群是否属于一个物种 物种 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 不同物种之间一般是不能相互交配的 即使交配成功 也不能产生可育的后代 这种现象叫生殖隔离 因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力 马和驴是不是一个物种 在自然界 同一种生物由于地理上的障碍而形成不同的种群 使得种群间不能发生基因交流的现象 叫做地理隔离 隔离 地理隔离 生殖隔离 隔离 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叫做隔离 东北虎 华南虎 隔离在物种形成中的作用 两个不同虎亚种 马和驴杂交产骡 生殖隔离 注 不同种群之间一旦产生生殖隔离 就不会有基因交流了 地理隔离 地理隔离 突变 基因重组 自然选择 生殖隔离 新物种 物种的形成 加拉帕戈斯群岛一的几种地雀 南美洲地雀 因地理隔离导致生殖隔离比较常见 新物种形成的标志 生殖隔离 总结 以 为核心的现代生物进化理论 其基本观点是 是生物进化的基本单位 生物进化的实质在于种群 的改变 及 是物种形成过程的三个基本环节 通过它们的综合作用 种群产生分化 最终导致新物种的形成 在这个过中 产生生物进化的原材料 使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向 是新物种形成的必要条件 自然选择学说 种群 基因频率 突变和基因重组 自然选择 隔离 突变和基因重组 自然选择 隔离 现代进化论解释物种形成的基本环节 1 突变和基因重组产生进化的原