现代生物进化理论的主要内容PPT课件.ppt

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 种群基因频率的改变与生物进化 1 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 一 种群是生物进化的基本单位 说明在自然界中 种群是生物繁殖 进化的基本单位 2 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 3 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 4 2 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 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 3 什么是种群的基因型频率 某种特定基因型的个体占种群内全部个体的比率 5 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 A a 1 此种基因的个数种群中该对等位基因的总数 通过基因型个体数量计算基因频率 6 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 7 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 8 X染色体上基因频率的计算 XB 100 例 人群中100个体 男女各半 其中基因型为XBXB的40 XBXb为8 XbXb为2 XBY为42 XbY为8 则在该地区XB和Xb的基因频率分别为 9 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 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 自然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 10 11 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 12 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 13 36 48 16 60 40 36 16 48 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 14 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 15 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 16 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 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 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 二 突变和基因重组产生进化的原材料 18 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 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 19 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 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 20 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 21 1 根据前面所学的知识你能做出假设吗 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 22 2020 1 7 23 探究活动 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 24 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 25 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95 S基因频率5 浅色 深色 s基因频率5 S基因频率95 个体少 个体多 生物进化的实质 种群基因频率发生变化的过程 26 改变种群基因频率的因素 影响生物进化的因素 1 突变和基因重组2 自然选择3 迁入迁出4 隔离5 遗传漂变 小群体引起的基因频率随机减小甚至基因丢失的现象 27 基因突变 基因重组与生物进化 基因突变 不定向 新的等位基因 基因重组 多种多样的基因型 表现型 提供进化原材料 自然选择 定向 有利变异积累不利变异淘汰 基因频率定向改变 生物进化 定向 28 影响基因频率的因素 突变 基因重组 迁入迁出 隔离 遗传漂变和自然选择 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 29 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 30 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 31 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 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 动物因求偶方式不同 繁殖期不同 植物因开花季节 花的形态不同 而造成的不能交配等都属于生殖隔离 32 例 不同 人种 世界各地的人虽然各有不同 但他们之间可以彼此通婚 并且产生可育的后代 因此 全世界的人在生物学上属于同一个物种 智人种 33 东北虎 华南虎 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 34 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 同一物种多个种群之间存在地理隔离 长期发展下去可能形成多个物种 生活在一定区域的同种生物的全部个体 彼此可以交配实现基因交流 是生物进化 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 35 自然选择1 加拉帕戈斯群岛上几种地雀 地理隔离 生殖隔离 原种 变异1 变异2 变异类型1 新种1 自然选择2 变异类型2 新种2 基因频率的定向改变 物种形成标志 36 地理隔离 突变 基因重组 自然选择 生殖隔离 新物种 渐变式物种形成 37 爆发式物种形成 无需地理隔离也能形成新物种 自然界里几平将近一半的被子植物和某些栽培作物就是这样形成的 物种A 物种B 杂种植物 杂交 染色体加倍 异源多倍体 38 总结 现代生物进化理论基本观点 自然选择学说 隔离 核心 种群 生物进化的基本单位 生物进化的实质 种群基因频率的改变 进化的原材料 突变和基因重组 决定进化的方向 自然选择 物种形成的三个环节 物种形成的必要条件 39 1 马 2N 64 和驴 2N 62 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 练习 40 3 某工厂有男女职工各200名 对他们进行调查时发现 女性色盲基因的携带者为15人 患者5人 男性患者11人 那么这个群体中色盲基因的频率是多少 4 一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的 控制深颜色的等位基因是显性的 假设一个种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾 群体呈遗传平衡 那么有多少只杂合子的蛾 6 320 练习 41 三 共同进化与生物多样性的形成1 共同进化概念 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 事例 开花植物与传粉动物捕食者与被捕食者相互