现代生物进化理论的主要内容任PPT课件.ppt

达尔文的成功与局限 达尔文自然选择学说 科学地解释了1 生物进化的原因 2 生物多样性和适应性的产生 但受到当时科学水平的限制 不能科学地解释1 遗传和变异的本质 2 对生物进化的解释也局限于个体水平 随着遗传学和生态学的发展 人们对生物进化理论的研究不断深入 形成了以自然选择学说为基础的现代生物进化理论 1 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 2 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 1 根据达尔文 适者生存 不适者淘汰 的观点 该绿色个体能被选择下来吗 2 如果该绿色基因能很好的生活下来 他体内的A基因怎样才能传递给后代 写出遗传图解 能 3 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 4 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 5 一 种群是生物进化的基本单位 6 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 实例分析 1 一个池塘中的全部鲤鱼 2 一片草地上的全部蒲公英 3 一片草地上的全部植物 4 一个池塘中的全部鱼 7 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 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 8 1 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2 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 9 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 10 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 11 什么是基因频率 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 基因频率 该基因的总数 该等位基因的总数 100 12 什么是基因型频率 在一个种群中 某基因型个体占全部个体的比率 基因型频率 该基因型个体数 该种群个体总数 100 13 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 30 2 60 200 60 200 a 10 2 60 40 某种基因的基因频率 纯合子基因型频率 杂合子基因型频率的1 2 通过基因型频率计算基因频率 30 60 10 60 AA30 Aa60 aa10 14 1 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 练习 A 24 72 X1 2 60 a 4 72 X1 2 40 15 2 某工厂有男女职工各200名 对他们进行调查发现 女性色盲基因携带者15人 患者5人 男性患者11人 那么这个种群中色盲基因的频率是 A 6 B 4 5 C 13 D 15 色盲 b 基因频率 15 5 2 11 200 2 200 6 100 16 3 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 17 18 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 19 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 20 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 21 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的 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的 22 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 会发生变化 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 23 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 这一定律又称为哈代 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 24 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 哈代 温伯格定律 25 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 基因型频率等概念2 用数学方法讨论基因频率的变化 26 1 现在许多学者认为 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2 下列有关种群基因库的叙述中 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 基因突变可改变基因库的组成3 以下属于种群范畴的是 A 一座山上所有的马尾松B 一块草地上所有的昆虫C 一个池塘内所有的鱼类D 一个公园内所有的树木 C C A 练习 27 5 已知人眼的褐色 A 对蓝色 a 是显性 在一个有30000人的人群中 蓝眼的人3600人 褐眼的有26400人 其中纯合体有12000人 那么 在这一个人群中A和a的基因频率分别为A0 64和0 36B0 36和0 64C0 50和0 50D0 82和0 186 在某一个人群中 已调查得知 隐性性状者为16 问该性状不同类型的基因型频率是多少 按AA Aa aa顺序排列答案 A0 360 480 16B0 480 360 16C0 160 480 36D0 160 360 48 A A 28 二 突变和基因重组产生进化的原材料 29 基因突变 染色体变异 基因重组 突变 可遗传的变异 产生新的等位基因 这就可能使种群的基因频率改变 二 突变和基因重组产生进化的原材料 30 普遍性 随机性 低频性 多害少利性 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 温故知新 意义 是新基因产生的途径 是生物变异根本来源 是生物进化的原始材料 质疑 基因突变的频率很低 为什么还能够改变种群中的基因频率呢 31 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 突变和基因重组只产生进化的原材料 不能决定生物进化的方向 算一算 32 某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型 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 33 三 自然选择决定生物进化的方向 34 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 35 探究活动 四 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 36 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 37 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 38 1 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 再来练练吧 2 结果是 使基因频率发生定向的改变 自然选择可以使种群的基因频率定向改变 39 2019 12 29 40 2 影响基因频率的因素 突变 基因重组和自然选择 3 生物进化的实质就是 1 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 41 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 42 1 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2 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 43 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 44 下列组合是否为同一个物种 判断的依据是什麽 45 一 物种的概念 物种 在遗传学和进化论中 把能够在自然状态下相互交配 并能够产生出可育后代的一群生物称为一个物种 简称 种 46 骡 马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力 47 虎 狮虎兽 狮 48 狮虎兽公狮与母虎 虎狮兽公虎与母狮 49 种群和物种的区别 同一地点 一定自然区域 同一地点 不同地点 一个物种可以包括多个种群 生活在同一地点的同种个体总和 彼此可以交配实现基因交流 是生物繁殖的基本单位 指分布在一定的自然区域内 具有一定的形态 结构和生理功能 而在自然状态下能够相互交配和繁殖 并能产生可育后代的一群生物个体 50 二 隔离在物种形成中的作用 1 隔离的概念 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 2 种类 地理隔离生殖隔离 51 地理隔离 分布在不同自然区域的种群 由于高山 河流和沙漠等地理上的障碍 使彼此间无法相遇而不能交配 同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群 使得种群间不能发生基因交流的现象 52 例 东北虎与华南虎 东北虎和华南虎分别生活在我国的东北地区和华南地区 这两个地区之间的辽阔地带就起到了地理隔离的作用 经过长期的地理隔离 这两个种群之间产生了明显的差异 成为两个不同的虎亚种 53 生殖隔离 种群间的个体不能自由交配 或者交配后不能产生出可育后代的现象 求偶方式不同 繁殖期不同 开花季节不同 花的形态不同 新物种形成的标志 生殖隔离 54 自然界中存在的不同生物种群之间的生殖隔离是如何产生的呢 55 在一个山谷中 生活着一个鼠种群 雌鼠和雄鼠之间可以自由交配 繁衍后代 后来山洪爆发 在山谷中形成了一条汹涌的大河 将整个鼠种群分成了两个部分 一半在河这边 一半在那边 就这样过了几千年 后来 河流干涸了 两个鼠种群又会合在一起 它们发现彼此大不相同 它们为什么会大不相同 还能算是同一个物种吗 56 隔离在物种形成中的作用 资料分析 57 例 加拉帕戈斯群岛的地雀 58 物种的形成 加拉帕戈斯群岛的几种地雀 南美洲地雀 59 地理隔离阻断种群间的基因交流在不同的突变基因重组和自然选择作用下种群的基因频率向不同方向发生改变种群的基因库出现差异差异进一步加大生殖隔离新物种形成 60 地理隔离 突变 基因重组 形成不同的基因型 生殖隔离 新物种 种群 自然选择 基因频率改变 基因库改变 61 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1 新物种2 生殖隔离 种群1 种群2 地理隔离导致生殖隔离比较常见 62 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材料 2 自然选择决定生物进化的方向 3 隔离导致物种的形成 63 1 物种形成的方式有多种 经过长期地理隔离而达到生殖隔离是比较常见的方式 2 物种的形成不一定都需要地理隔离 4 隔离是物种形成的必要条件 如 二倍体西瓜和四倍体西瓜 如 大雁的后代形成麻鸭和孚鸭 三 物种的形成 注意的几点 3 生殖隔离一旦形成 原来属于同一物种的生物就成了不同的物种 64 小结 现代生物进化理论的基本观点是 1 进化的基本单位是种群2 进化的实质是种群基因频率的改变3 物种形成的基本环节是 突变和基因重组 提供进化的原材料 自然选择 基因频率定向改变 决定进化的方向 隔离 物种形成的必要条件 65 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生物进化的原材料 三 自然选择决定生物进化的方向 四 隔离导致物种的形成 1 种群中基因突变的特点 2 种群基因重组的结果 1 原因 2 结果 1 物种的定义 2 物种区分的主要依据 3 物种形成的原因 66 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 在这个过程中 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 67 三 共同进化 任何一个物种都不是单独进化的 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 68 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 捕食者的存在是否对被捕食者有害无益 69 生物进化与无机环境变化的关系 例 生物的新陈代谢类型由原始异养厌氧 自养厌氧 自养需氧 70 生物多样性的形成 地球上所有的植物 动物和微生物 它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统 共同构成了生物多样性 71 简单 复杂低等