现代生物进化理论的主要内容-2011(2).ppt

达尔文提出自然选择学说 科学地解释了 生物进化的原因 生物多样性和适应性的产生 但受到当时科学水平的限制 自然选择学说不能解释 遗传和变异的本质 自然选择学说对生物进化的解释也局限于个体水平 随着遗传学的发展 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 第2节现代生物进化理论的主要内容 探究活动 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 讨论题目 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 如果该绿色个体能很好的生活下来 它体内的A基因怎样才能传递给后代 在自然界中 没有哪一个体是长生不死的 个体的表现型也会随着个体的死亡而消失 但决定表现型的基因却可以通过有性生殖才传给后代 因此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 还需要研究群体的基因组成变化 1 种群是生物进化的基本单位 1 种群的概念 生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群 种群是进化和繁殖的基本单位 1 一个池塘中的全部鱼 2 一个池塘中的全部鲤鱼 3 两个池塘内的全部鲤鱼 4 一片草地上的全部草 5 一片草地上的成年梅花鹿 6 一块稻田里的全部幼蚜 有翅 无翅的成蚜 卧龙自然保护区猕猴 1 种群是生物进化的基本单位 1 种群的概念 第二节现代生物进化理论的主要内容 2 基因库 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 1 种群是生物进化的基本单位 1 种群的概念 第二节现代生物进化理论的主要内容 2 基因库 3 基因频率 概念 在一个种群基因库中 某个基因占全部等位基因数的比率 叫做基因频率 1 种群是生物进化的基本单位 1 种群的概念 第二节现代生物进化理论的主要内容 2 基因库 3 基因频率 概念 基因频率计算方法 基因频率的计算方法 例 从某种群中抽样100个个体 测知基因型为AA Aa aa的个体分别为30 60 10个 A和a的基因频率 则A基因的频率为 2 30 60 100 2 100 60 a基因的频率为 2 10 60 100 2 100 40 例题剖析 据调查得知 某小学的学生中基因型比率为 XBXB XBXb XbXb XBY XbY 44 5 43 7 则Xb的基因频率为 A 13 2 B 5 C 14 D 9 3 解析 基因频率是某基因在某个种群中出现的比例 基因频率 该基因的总数 该等位基因的总数 因此 Xb的基因频率 1 5 2 1 7 2 44 2 5 2 1 43 1 7 答案 D 探究活动 用数学方法讨论基因频率的改变假设的昆虫群体满足以下五个条件 昆虫群体数量足够大 全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代 没有迁入与迁出 AA Aa aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同 也就是说自然选择对A a控制的翅型性状没作用 也没有基因突变和染色体变异 计算子一代 子二代 子三代的基因频率与基因型频率 在有性生殖过程中 产生的雌雄配子 36 24 16 AA Aa Aa 24 aa 遗传平衡定律 36 48 16 60 40 36 16 48 60 60 40 40 36 48 16 发现什么规律和特点 哈迪 温伯格定律 1908年 英国数学家哈迪和德国医生温伯格分别提出关于基因频率稳定性的见解 他们指出 一个有性生殖的自然种群中 在符合以下5个条件的情况下 各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的 或者说 是保持着基因平衡的 这5个条件是 种群大 种群中个体间的交配是随机的 没有突变发生 没有新基因加入 没有自然选择 这就是哈迪 温伯格定律 哈迪 温伯格定律可用数学方程式表示 p q 2 p2 2pq q2 1其中p代表A基因的频率 q代表a基因的频率 p q永远为1 p2代表AA的频率 q2代表aa的频率 2pq代表杂合子Aa的频率 例如 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 假设有640只浅色的蛾和369只深色的蛾 群体是哈迪 温伯格平衡 那么杂合子蛾的基因频率为多少 解析 设显性基因频率为p 隐性基因频率为q 根据 p q 2 p2 2pq q2 1 已知q2 640 640 369 0 63 因此q 0 8 又因为p q 1 所以p 1 q 1 0 8 0 2 根据哈迪 温伯格平衡 杂合子蛾在群体中应为 2pq 2 0 8 O 2 0 32 例题剖析 例 色盲基因出现的频率为7 一个正常男性与一个无亲缘关系的女性结婚 子代患色盲的可能性是 A 7 400B 8 400C 13 400D 14 400 例题剖析 D XbY 7 1 2 14 400 1 种群是生物进化的基本单位 1 种群的概念 第二节现代生物进化理论的主要内容 2 基因库 3 基因频率 4 影响基因频率变化的因素 基因突变 基因重组和自然选择等因素 1 种群是生物进化的基本单位 第二节现代生物进化理论的主要内容 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 一 种群基因频率的改变与生物进化 1 种群是生物进化的基本单位 第二节现代生物进化理论的主要内容 2 突变和基因重组产生进化的原材料 1 突变 2 基因重组 基因突变产生新的等位基因 通过有性生殖的基因重组 形成多种多样的基因型 使种群出现大量的可遗传变异 1 种群是生物进化的基本单位 第二节现代生物进化理论的主要内容 2 突变和基因重组产生进化的原材料 1 突变 2 基因重组 3 突变和基因重组只是产生了生物进化的原材料 不能决定生物进化的方向 变异是不定向的 谁决定进化方向 P116请大家阅读并思考 黑色的生活环境不利于浅色桦尺蠖的生存 而有利于黑色桦尺蠖生存 自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变 数学模型化 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 2 14 7 56 1 60 9 26 1 73 9 29 3 13 1 升高 降低 1 种群是生物进化的基本单位 第二节现代生物进化理论的主要内容 2 突变和基因重组产生进化的原材料 3 自然选择决定生物进化的方向 1 探究 2 自然选择决定生物进化的方向 3 生物进化实质 种群基因频率变化的过程 第二节现代生物进化理论的主要内容 二 隔离与物种的形成 1 物种的概念 把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 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 同样 所有的老虎是一个物种 所有的狮子也是一个物种 但老虎和狮子不是一个物种 因为它们交配产生的后代没有生殖能力 全世界的人都是一个物种吗 老虎跟狮子是一个物种吗 第二节现代生物进化理论的主要内容 二 隔离与物种的形成 1 物种的概念 2 隔离在物种形成中的作用 1 隔离 不同种群之间 自然条件下基因不能自由交流现象 2 隔离的类型 地理隔离 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 叫做地理隔离 第二节现代生物进化理论的主要内容 二 隔离与物种的形成 1 物种的概念 2 隔离在物种形成中的作用 1 隔离的概念 2 隔离的类型 地理隔离 生殖隔离 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 这种现象叫做生殖隔离 第二节现代生物进化理论的主要内容 二 隔离与物种的形成 1 物种的概念 2 隔离在物种形成中的作用 1 隔离的概念 2 隔离的类型 3 物种形成的常见方式 渐变式物种形成 渐变式物种形成的模式 原种 地理 隔离 变异1 变异2 变异类型1 变异类型2 新种1 新种2 隔离 生殖 自然 选择 选择 自然 基因频率的定向改变 一 种群基因频率的改变与生物进化 第二节现代生物进化理论的主要内容 二 隔离与物种的形成 1 物种的概念 2 隔离在物种形成中的作用 1 隔离的概念 2 隔离的类型 3 物种形成的常见方式 渐变式物种形成 爆发式物种形成 爆发式物种形成主要是指由异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种 一经出现可以很快达到生殖隔离 A物种2N 18 B物种2N 20 2N 9 10 C物种4N 18 20 杂交 诱导加倍 不育 多倍体 爆发式物种形成 一 种群基因频率的改变与生物进化 第二节现代生物进化理论的主要内容 二 隔离与物种的形成 1 物种的概念 2 隔离在物种形成中的作用 3 现代生物进化理论的基本观点 1 种群是生物进化的基本单位 2 生物进化的实质在于种群基因频率的改变 3 物种形成的三个基本环节是突变和基因重组 自然选择及隔离 第二节现代生物进化理论的主要内容 三 共同进化与生物多样性的形成 1 共同进化 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 一 种群基因频率的改变与生物进化 二 隔离与物种的形成 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 一 种群基因频率的改变与生物进化 第二节现代生物进化理论的主要内容 二 隔离与物种的形成 三 共同进化与生物多样性的形成 1 共同进化 2 生物多样性的形成 1 生物多样性的内容 基因的多样性 物种的多样性和生态系统的多样性 一 种群基因频率的改变与生物进化 第二节现代生物进化理论的主要内容 二 隔离与物种的形成 三 共同进化与生物多样性的形成 1 共同进化 2 生物多样性的形成 1 生物多样性的内容 2 生物多样性的形成经历了漫长的进化历程阅读P124 生物进化 在前寒武纪地球上的生物主要是海洋中的种数不多的蓝藻和细菌 这一时期的生态系统是只有生产者和分解者的两极生态系统 在寒武纪海洋中有大量的无脊椎动物物种爆发式地迅速形成 这就是著名的寒武纪大爆发 大量的动物构成了生态系统的第三极 消费者 由于造山运动使海洋缩小 陆地扩大 一些海洋植物开始适应陆地生活 形成原始的陆地植物 主要是蕨类植物 一 种群基因频率的改变与生物进化 第二节现代生物进化理论的主要内容 二 隔离与物种的形成 三 共同进化与生物多样性的形成 1 共同进化 2 生物多样性的形成 1 生物多样性的内容 2 生物多样性的形成经历了漫长的进化历程 3 进化历程的主要证据 进化历程的主要依据是化石 第二节现代生物进化理论的主要内容 三 共同进化与生物多样性的形成 1 共同进化 2 生物多样性的形成 3 生物进化理论在发展 中性学说 基因突变对生物适应性的影响并不是非益即害或非害即益的 大量的基因突变是中性的 自然选择对这些基因突变不起作用 这些基因突变经过长期积累 会导致种群间遗传物质出现较大的差别 1 基因频率和基因型频率 p q 2 p2 2pq q2 1 2 不利变异与有利变异 取决于生物的生存环境 疑难突破 3 自然选择与变异先有变异 不定向 后经自然选择 定向 决定其生存 而不是因有自然选择才发生变异 4 种群和物种的区别概念不同 范围不同 判断标准不同 种群是同一地点同种生物 个体间可交配而共有一个基因库 物种是形态特征和能否自由交配 5 地理隔离与生殖隔离渐变式物种形成方式 一般是先经地理隔离后生殖隔离 爆发式物种形成方式没有地理隔离 直接发生生殖隔离 如异源多倍体的染色体畸变的方式形成新物种 6 生物进化与物种形成生物进化的实质是种群的基因频率发生变化的过程 物种形成是在基因频率发生变化后 形成生殖隔离 课堂练习 1 下列