江西省井冈山中学高中生物 7.2现代生物进化论课件 新人教版必修2.ppt

第二节现代生物进化理论的主要内容 问题探讨 幼虎 把自己想象成虎体内的一个基因 你不仅不愿意自己在虎的后代中消失 而且想让越来越多的虎拥有自己的拷贝 你怎样才能达到这一目的呢 你将选择做哪一种基因 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 达尔文的自然选择学说指出 在一种生物的群体中 出现有利变异的个体能存活 并且有机会留下自己的后代 z组x卷x网k 但是 研究生物的进化 仅研究个体的表现型是是否与环境相适应是不够的 还必须研究群体基因组成的变化 这个群体就是种群 一 种群基因频率的改变与生物进化 如果在褐色翅 基因型为aa 昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅 基因型为aa 的变异个体 且绿色比褐色更不易被捕食 那么 1 昆虫的翅色将怎样变化 2 该绿色个体一定能被选择下来吗 为什么 3 如果该绿色个体能很好生活下来 它体内的a基因怎样才能传递给子代呢 4 如果aa与其他个体交配生殖 后代还会是绿色的吗 问题探讨 一 种群是生物进化的基本单位 1 种群概念 生活在一定区域的同种生物的全部个体 卧龙自然保护区猕猴 在自然界中 种群是生物繁殖 进化的基本单位 判断下列是否属于种群 1 一个池塘中的全部鱼 2 一个池塘中的全部鲤鱼 3 两个池塘内的全部青蛙 4 一片草地上的全部植物 5 一片草地上的成年梅花鹿 庙里的一群和尚也属于种群吗 否 是 否 否 否 如果这两个鱼塘的鱼都是鲤鱼 它们属于一个种群还是两个种群 属于两个种群 因为它们不能生活在一起 不能够发生基因交流 xkw 2 种群的特点 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 思考 同前一年的蝗虫种群相比 新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗 生物的性状是受基因控制的 每个生物体都含有很多的基因 那么 种群中的一个个体所含有的全部基因和种群中的全部个体所含有的全部基因相比 那个更多呢 3 基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因 4 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 基因频率 100 5 基因型频率 在一个种群基因库中 某个基因型的个体占个体总数的比率 zx xk 例 从种群中随机抽出100个个体 测知基因型为aa aa和aa的个体分别是30 60和10个 那么a和a的基因频率是多少 解 a基因的基因频率为 a基因的基因频率为 基因频率 40 a a 100 60 等位基因的基因频率之和 等于 1 例 从种群中随机抽出100个个体 测知基因型为aa aa和aa的个体分别是30 60和10个 那么aa aa和aa个体的基因型频率各是多少 解 基因型频率 100 aa基因型频率为 aa 30 aa基因型频率为 aa 60 aa基因型频率为 aa 10 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 p q 1 p q 2 p2 2pq q2 1 aa p2aa 2pqaa q2 p表示基因a的频率 q表示基因a的频率 遗传平衡定律 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 组卷 网 影响种群基因频率变化的因素 基因突变基因重组染色体变异迁移遗传漂变 迁移 在一个种群中如果含有a基因的个体比含有a基因的个体更多的迁移到另一个地区 那么 种群的基因频率就会发生变化 遗传漂变 某种基因的频率为1 如果该种群有50个个体 那么就有一个个体具有这种基因 如果这个个体没有交配或偶然死亡 而使这种基因消失 生物进化的实质 种群的进化过程就是种群基因频率发生变化的过程 即 生物进化的实质是种群基因频率的改变 通过讨论基因频率的变化可以认识到 自然界中种群的基因频率一定会发生变化 也就是说种群的进化是必然的 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 3 生物进化的实质是种群基因频率的改变 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 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 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 低频性 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 基因重组 突变 新的等位基因 多种多样的基因型 种群中出现大量可遗传的变异 变异是不定向的 形成了进化的原材料 不能决定生物进化的方向 三 自然选择决定生物进化的方向 自然选择可以使种群的基因频率定向改变 1 根据前面所学的知识你能做出假设吗 探究活动 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 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 的基本单位 也是生物繁殖的单位 生物进化 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 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 xkw 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 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 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 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 xkw 选择并解释 a b c d d 二 隔离与物种的形成 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 一 物种的概念 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 所有的马是一个物种 所有的驴也是一个物种 但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 全世界的人都是一个物种吗 马跟驴是一个物种吗 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 如季节隔离 不亲合性 杂种不活 杂种不育等 2 生殖隔离 东北虎和华南虎之间存在什么隔离 地理隔离 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 二 隔离在物种形成中的作用 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 地理隔离阻断基因交流在不同的突变基因重组和自然选择作用下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 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 新物种 生殖隔离 地理隔离是形成物种的量变阶段 生殖隔离是形成物种的质变阶段 隔离是物种形成的必要条件 不同物种间都存在着生殖隔离 物种的形成必须经过生殖隔离 但不一定要经过地理隔离 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材料 2 自然选择决定生物进化的方向 定向 3 隔离导致物种的形成 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 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 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 6 练习 三 共同进化与生物多样性的形成 在自然界 一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见 昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义 共同进化 资料 动物学家对生活在非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊进行研究时发现 东岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分钟竟快13米 为何差距如此之大 经过观察和科学实验 动物学家终于明白 东岸的羚羊之所以强健 是因为它们附近有一个狼群 生存时时处于危险之中 捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢 捕食 捕食者的存在是否对被捕食者有害无益 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 共同进化的含义1 不同物种间的共同进化 根瘤菌 与豆科植物共生 形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌 地球形成时原始大气中是没有氧气的 但是随着光合细菌的出现 使得大气中有了氧气 共同进化的含义2 生物和无机环境间也存在共同进化 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 通过漫长的共同进化过程 地球上不仅出现了千姿百态的物种 而且形成了多种多样的生态系统 也就是形成了生物的多样性 综上所述 2 生物多样性的形成 1 生物多样性的内容 物种多样性 基因多样性 生态系多样性 化石 埋藏在地层中的古代生物的遗体 遗迹和遗物 石化后形成的 是研究生物进化最直接的证据 2 生物多样性的形成的进化历程 最早的生物化石 古细菌 距今35亿年 最早出现的生物是哪一类生物 它们生活在什么环境中 厌氧的单细胞生物 它们生活海洋中 多细胞生物大约是什么时期出现的 它们生活在什么环境 大约是在寒武纪 生活在海洋中 早古生代生物 寒武纪 进入早古生代 一些大型的古生物相继出现 如三叶虫 鹦鹉螺等 出现了生命演化史上的第一次繁荣景象 在中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性的寒武纪生物群 陆地上还是一片荒芜