高三复习：生物的进化.ppt

第三讲生物的进化复习 一拉马克的进化学说 生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传 主要理论 法国博物学家拉马克 主要内容 生物不是神创的 而是由更古老的生物进化而来的 生物是由低等到高等逐渐进化的 用进废退 经常使用的器官就发达 不使用的就退化 获得性遗传 由环境引起或由于用进废退引起的变化是可以遗传的 食蚁兽的舌头之所以细长 是长期舔食蚂蚁的结果 对拉马克及其进化学说的评价 拉马克是第一个提出比较完整进化学说的科学家 是生物进化论的创始人 他提出的学说否定了神创论和物种不变论 对进化论的发展起到重要作用 但他提出的 用进废退 和 获得性遗传 缺少科学证据支持 大都来自主观推测 说服力不强 过于强调环境的变化直接导致物种的改变 1 主要内容 过度繁殖 生存斗争 遗传变异 适者生存 过度繁殖 生存斗争 遗传变异 适者生存 选择的基础 选择的动力 进化的内因 选择的结果 2 内在联系 4 评价 局限性 a 对遗传和变异的本质不能做出科学的解释 接受了用进废退和获得性遗传的观点b 对进化原因的解释局限于个体水平 C 强调物种形成的渐变过程 不能解释物种大爆发现象 先进性 科学的解释了生物进化的原因 和生物多样性形成的原因 揭示了生命现象的统一性是由于所有的生物都有共同的祖先 生物的多样性是进化的结果 对应例题 1 根据达尔文的生物进化学说 下列叙述中错误的是 A 狗的牙齿坚硬 是长期磨练出来的B 田鼠打洞和夜出活动是自然选择的结果C 有一种猫头鹰因视力弱 行动迟缓 捉不到老鼠而被淘汰D 狼和鹿能迅速奔跑 是两者之间选择的结果 A 解析 狼群存在个体差异 变异不定向 在食物较少情况下 生存斗争 最敏捷的狼就有最多的生存机会 因而被保留下来 遗传 最迟缓的狼在生存斗争中就被逐渐淘汰 同理 最敏捷 快速奔跑的鹿获得了生存机会 可以逃避快速奔跑的狼的捕食 反之 有些鹿则被淘汰 它们进行着相互选择 同样田鼠的生活习性和猫头鹰的行为特点都是长期自然选择的结果 对应例题 2 抗流感的疫苗 每过几年就要更换新的种类 因为流感病毒又对旧的疫苗产生了高度的抗性 这种抗性最好的解释是 A 病毒的获得性遗传B 病毒某些结构的用进废退C 由于选择作用 使对疫苗有抗性的病毒被保留下来并扩大繁殖D 由于生殖隔离造成 C 解析 使用疫苗一段时间后 实质上能够适应疫苗的病毒被自然选择保留下来 不能适应疫苗的病毒淘汰 结果保留下来的病毒大量繁殖具有抗性 三 达尔文以后进化理论的发展 1 遗传和变异 以自然选择为核心的现代生物进化理论 性状水平 基因水平 获得性遗传已被大多数学者摒弃 2 自然选择的作用 个体单位 种群单位 现代生物进化理论主要内容 一 种群基因频率的改变与生物进化 达尔文的自然选择学说的局限之一是研究生物个体的进化 但个体都会死亡 个体的性状也会随个体的死亡而消失 而决定性状的基因可以随生殖而世代延续 并在群体中扩散 所以生物的进化是与生物群体有关的 生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做 种群 种群的特点 种群中的个体可以彼此交配 并通过繁殖将各自的基因传给后代 三个强调 时间 和 空间 即种群具有一定的时空限制 离开一定的空间和时间的种群是不存在的 生物繁殖的基本单位 生物进化的基本单位 同地 同种 和 全部 三个要素 两个条件 两个方面 理解 一个种群都有一个基因库 种群中的个体最终死亡 但基因库在代代相传中保留下来 并得到发展 一个种群中全部个体所含有的全部基因 基因型频率 在一个种群基因库中 某种基因型占全部个体的比率 基因频率 该基因的总数 该等位基因的总数 基因频率 在一个种群基因库中 某个基因占全部等位基因数的比率 如 A a 的频率 A a 的个数 基因总数 基因型频率 某基因型的个体总数 所有个体 例如 已知某昆虫翅的绿色由显性基因A控制 褐色由隐性基因a控制 现从该种群中随机抽取100个个体 测得基因型为AA Aa aa的个体数分别是30 60 10个 求该种群基因A和a的频率 100个个体基因的总数是200个 A的频率 30 2 60 200 0 6 a的频率 60 10 2 200 0 4 或a的频率 1 0 6 0 4 说明了什么 如果用基因型频率计算A和a的频率 怎么计算 如果此昆虫种群能满足下列五个条件 该种群非常大 所有的雌雄个体都能自由交配 没有迁入和迁出 自然选择对不同表现型的个体没有作用 每对基因不发生突变 并且携带每对基因的染色体不发生变异 问 若干代以后 该种群的基因频率会不会发生改变 36 48 16 60 40 36 16 48 60 60 40 40 36 48 16 由此可见 如果满足上述五个条件 则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变 到下一代也是如此 也就是说基因频率可以代代保持稳定不变 这就是哈迪 温伯格平衡 也叫遗传平衡定律 用遗传平衡定律计算基因频率 设p代表A基因的频率 q代表a基因的频率 p q 1 p q 2 p2 2pq q2 P2 代表AA基因型的频率 q2 代表aa基因型的频率 2pq 代表Aa基因型的频率 位于X染色体上的基因频率如何计算 据调查 某小学学生中基因型及比例为XBXB 42 32 XBXb 7 36 XbXb 0 32 XBY 46 XbY 4 则在该群体中B和b的基因频率分别为 A 6 8 B 8 92 C 78 92 D 92 8 但是 在实际中 这样的平衡是不存在的 这是因为 第一 足够大的种群是不存在 而根据概率原理 当个体数不是充足大时 实际得到的数值与理论上的数值就存在误差 实际中子代和亲代的基因频率就会有差异 第二 种群中充分的随机交配也是不现实的 也就是说不同基因型的卵细胞和精子结合的机会不会是均等的 例如 在生殖季节 为了争夺异性配偶 雄性海象之间要进行激烈而又残酷的竞争 争斗的最后结果常常是强大的一方占有二三十个雌性海象 由于竞争失败 有的雄性海象没有任何的交配机会 假设其它条件不变 在生殖季节里 如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多数是AA 而竞争失败的雄性海象个体的基因型大多数是aa 可能是由于本身基因型的关系 而导致性状上的差异 那么A的基因频率将越来越大 第三 基因突变每时每刻都有可能发生 虽然每一个基因突变的频率很低很低 但一个种群中有很多很多的基因 所以基因的实际突变数是较大的 而且经过代代的遗传基因突变必然对种群的基因频率产生影响 使基因的频率发生改变 如由a突变成A的数或a突变成其它复等位基因的数相对较大 则a的基因频率将越来越小 第四 由于各种原因 种群中有的个体会离开该群体 相反的可能 有的同种的外来个体会迁入该种群 使种群中各种基因型的比例发生变化 而导致种群基因频率的改变 第五 在自然界中 自然选择是不可抗拒的 始终对种群发挥作用 如基因型为aa的个体由于本身基因的原因 在特定的环境条件下 而导致性状缺陷 不能适应变化了的环境 在自然选择中处于不利地位 则a的基因频率也会越来越小 由于上述五方面的因素 种群基因频率的改变是客观的 亲代和子代之间基因频率的差异可能是微妙的 但经过代代的遗传 当这一差异由量变的积累而达到质的差异时 该种群就渐变成另外一个不同的种群了 所以从理论上分析 种群基因频率的改变是不可避免的 生物的进化是必然的 生物进化的实质是基因频率的改变 表面看 自然选择是对一个个生物个体的选择 实质上是对个体所包含的变异进行选择 从现代分子遗传水平看 自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择 从而改变着群体中不同基因的基因频率 影响种群基因频率变化的根本原因是什么 变异 变异的类型有那些 不能遗传的变异 可遗传的变异 基因突变染色体变异基因重组 突变 达尔文指出 可遗传的变异是生物进化的原材料 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突变 2 突变和基因重组产生进化的原材料 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 基因突变频率很低 且大多是有害的 但种群个体数是很多的 而每一个个体又有许多的基因 变异的害和利往往取决于生物的生存环境 例 一个约有108个个体的果蝇种群 每个果蝇个体约有104对基因 假定基因的突变频率都是10 5 这样该种群每一代出现的基因突变数是 108 104 10 5 107 个突变基因 例 昆虫的有翅 如果突变成无翅 一般来说是有害的 但在经常刮大风的海岛上 则可能是有利的变异 基因突变产生了许多新的等位基因 再通过基因重组 就出现了更多的基因型 但这些都是随机的 不定向的 所以它只能为进化提供原始的选择材料 不能决定生物的进化方向 探究 阅读教材102 103页 自然选择对种群基因频率的影响 并进行分析讨论相关问题 假设 由于环境改变 变黑 华尺蠖的灰色不适应环境而被淘汰 基因s频率不断降低 黑色适应环境 生存的几率增大 通过自然选择使基因S的频率升高 计算 假设第三年SS为15 Ss为25 ss为60 求第三年S和s的基因频率分别是多少 讨论1 会 因为浅色不适应环境 在未产卵生殖之前就有大量的个体可能被天敌所捕食 从而使其生殖率下降 讨论2 是表现型 比如 天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因 在自然选择的作用下 具有有利变异的个体有更多的机会产生后代 种群中相应的基因频率会不断提高 相反 具有不利变异的个体留下后代的机会少 种群中相应的基因频率会下降 3 自然选择决定生物进化的方向 在自然选择的作用下 种群的基因频率会发生定向改变 导致生物朝着一定的方向不断进化 变异不定向 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 自然选择 导致 问题 曼彻斯特地区的华尺蠖的基因频率发生了很大的改变 但是否形成了新的物种 为什么 二 隔离与物种的形成 一 物种 物种 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 简称 种 全世界的人都是一个物种吗 人都是一个物种 无论白人黑人黄种人结婚 都能产生具有生殖能力的后代 马跟驴是一个物种吗 物种与种群的比较 地理隔离 不同物种之间一般是不能够相互交配的 即使交配成功 也不能够产生可育的后代 这种现象叫生殖隔离 生殖隔离 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 二 隔离 种类 指不同种群间的个体 在自然条件下基因不能自由交流的现象 概念 生殖隔离的种类有哪些呢 东北虎和华南虎之间存在什么隔离 马和驴之间存在什么隔离 隔离在物种形成中的作用 设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后 先在两个岛屿上形成两个初始种群 这两个种群的个体数量都不多 它们的基因频率一样吗 由于这两个种群的个体数量都不够多 基因频率可能是不一样的 2 不同岛屿上的地雀种群产生的突变情况是一样的吗 为什么 不一样 因为突变是随机发生的 3 对不同岛屿上的地雀种群来说 环境的作用有没有差别 这对种群基因频率的变化会产生什么影响 不同岛屿的地形和植被条件不一样 因此环境的作用会有差别 导致种群基因频率朝不同的方向改变 4 如果这片海域只有一个小岛 还会形成这么多种地雀吗 不会 因为个体间有基因的交流 物种形成 某物种 变异后改变的基因频率互不影响 某物种种群间的基因频率向不同的方向发展 不同环境的不同自然选择 种群间的基因库明显不同 生殖隔离 新物种 地理隔离 生殖隔离 长期 加拉帕戈斯群岛的地雀 由于地理隔离而形成生殖隔离 形成了不同的物种 其过程十分缓慢 物种形成的比较常见的方式 不同小岛上的植被不同 果实大小不同所致 渐变式 如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成 有时无需地理隔离也能形成新物种 如骤变式和人工创造的新物种 在自然界里还存在另一种物种形成方式 它往往只需要几代甚至一代就完成了 而且不需经过地理隔离 例如 多倍体植物的形成就是如此 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 总结 隔离与物种形成的关系 物种的形成不一定要经过地理隔离 但一定要经过生殖隔离 生殖隔离是新物种形成的标志 生物进化 与 物种形成 点拨生物进化和物种形成的区别 2 生物多样性的形成 生物多样性的三个层次 基因多样性 物种多样性 生态系统多样性 总结 种群是生物进化的基本单位 突变和基因重组 自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节 突变和基因重组产生生物进化的原材料 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 隔离是新物种形成的必要条件 生物进化的实质在于种群基因频率的改变 以自然选择学说为