生物进化理论

7 2现代生物进化理论的主要内容 种群是生物进化的基本单位突变和基因重组产生进化的原材料自然选择决定生物进化的方向隔离导致物种形成 达尔文的自然选择学说之指出 自然选择直接作用的是生物的个体 而且是个体的表现型 但是个体会死亡 其表现型也会消失 而决定性状的基因会代代相传 所以研究生物进化 必须研究群体而不是个体 情景 如果在灰色翅 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 绿色有利变异 讨论 1 根据达尔文 适者生存 的观点 该绿色个体一定能被选择下来吗 为什么 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呢 3 如果Aa变异个体与其他个体 aa 交配繁殖 后代都会是绿色的吗 个体的有利变异基因只有在群体中 通过有性繁殖才能世代相传 有利变异个体 Aa 的有性繁殖的后代 还会出现aa的个体 因此 研究生物的进化 仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的 还需要研究群体的基因组成的变化 1 种群概念 特点 一 种群是生物进化的基本单位 指生活在一定区域的同种生物的全部个体的总和 彼此可以交配实现基因交流 判断 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 否 是 否 否 否 是 3 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 叫做基因频率 1 基因频率 该基因的数量 该对等位基因的总数 100 2 种群基因库 一个种群全部个体所含有的全部基因 该对等位基因的总数 某昆虫种群中 绿色翅的基因为A 褐色翅的基因为a 抽取100个个体 测得AA Aa aa的个体分别为30 60 10 那么A a的基因频率各是多少 析 基因在体内是成对存在的 每个个体含有两个基因 A基因存在于AA Aa个体中 同理 a的个数 2aa Aa 2 10 60 80 A的频率 60 a的频率 40 基因频率 该基因的数量 某基因的个数 纯合子个体数X2 杂合子个体数 种群中该对等位基因的总数 个体总数X2 100X2 200 100 A的个数 2AA Aa 2 30 60 120 基因型频率 2 基因型频率 抽取100个个体 测得AA Aa aa的个体分别为30 60 10个 那么AA Aa aa的基因型频率 AA的频率 30 100 30 Aa的频率 60 100 60 aa的频率 10 100 10 某基因型个体数 种群个体总数 100 思考 已经知道基因型频率 怎样求基因频率 1 基因频率 该基因的数量 该对等位基因的总数 3 基因频率 该基因纯合体频率 1 2杂合子频率 2 基因型频率 某基因型个体数 种群个体总数 A的频率 AA的频率 1 2Aa的频率 a的频率 aa的频率 1 2Aa的频率 100 100 用数学方法讨论基因频率的变化 思考与讨论 这一种群繁殖若干代后 其基因频率会不会发生变化呢 问题 探讨 理想条件下 种群非常大所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代没有迁入和迁出没有自然选择基因都不产生突变 3 子代种群的基因频率各是多少 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 2 子代基因型的频率各是多少 30 30 30 10 36 48 60 40 16 36 48 16 60 40 36 16 48 60 60 40 40 36 48 16 从子代的基因型频率和基因频率的计算结果中 发现了什么现象 亲代与子代的基因频率与基因型频率 种群的基因频率保持不变 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 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 qAA的基因型频率 Aa的基因型频率 aa的基因型频率 因为 p q A a 1 则 p q 2 p2 2pq q2 AA Aa aa 1 遗传平衡定律 p2 2pq q2 自然条件下 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 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 A a 1 A a A2 1 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 2 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 18 A 动动脑 3 抽样调查某地100位女性和100位男性发现 女性中有5位色盲患者和20位携带者 男性中有15位色盲患者 则该地色盲基因的频率约是多少 优化80页 在自然界中 由于存在突变 基因重组 自然选择等因素 种群的基因频率总是在不断变化着 生物也就在不断向前进化 4 生物进化的实质 种群基因频率的改变 种群基因频率在什么条件下不会改变 理想条件下 生物也不会进化 基因突变的的特点和意义分别是什么 普遍存在 随机发生 不定向的 频率很低 多害少利 特点 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 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 突变指基因突变和染色体变异 可遗传的变异来源于突变和基因重组 二 突变和基因重组产生进化的原材料 2 突变的有害和有利并不是绝对的 它取决于生物的生存环境 3 突变和基因重组只产生生物进化的原材料 不能决定生物进化的方向 1 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 每一代就会产生大量的突变 自然选择对种群基因频率的影响 探究 19世纪 桦尺蠖种群中黑色基因 S 频率为5 浅灰色基因 s 频率为95 20世纪 桦尺蠖种群中黑色基因 S 频率为95 浅灰色基因 s 频率为5 用现代生物进化理论分析英国工业区桦尺蠖体色的进化 1 在19世纪中叶以前 浅色的桦尺蠖在长满地衣的树干上不易发现 因此容易生存繁殖 因而种群中S 黑色 基因频率低 2 随着环境的改变 煤烟污染 浅色个体容易被发现 而黑色个体则容易生存 这样 在通过有性生殖产生的后代中 浅色个体数逐渐减少 s基因频率也随之降低 而黑色个体数数逐渐增加 S基因频率也随之增加 经过多代以后 黑色个体就成了常见的类型 S基因频率也达到95 以上 表达 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 三 自然选择决定生物进化的方向 种群中产生的变异是不定向的 而选择是定向的 自然选择淘汰不利变异基因 积累有利变异基因 使基因频率定向改变 拓展阅读 除了自然选择以外 还有一些因素也会影响基因频率的变化 例如 在一个种群中 某种基因的频率为2 如果这个种群有50万个个体 含这种基因的个体就有1万个 如果这个种群只有50个个体 那么就只有1个个体具有这种基因 在这种情况下 可能会由于这个个体偶然死亡或没有交配 而使这种基因在种群中消失 这种现象叫做遗传漂变 一般种群越小 遗传漂变越显著 拓展阅读 又如 在一个种群中 如果含有A基因的个体比含有a基因的个体更多地迁移到另一个地区 那么 这个种群中A基因和a基因的频率就会发生相应的变化 可见 遗传漂变和迁移也是造成种群基因频率发生变化的重要原因 7 2现代生物进化理论的主要内容第2课时 二隔离与物种的形成 什么是物种 什么是隔离 什么是生殖隔离与地理隔离 一 物种 概念 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 同一种生物由于地理上的障碍而分成不同种群 使得种群间不能发生基因交流的现象称之为地理隔离 如东北虎和华南虎 不同物种之间不能交配 或即使交配成功 也不能产生可育的后代 该现象称之为生殖隔离 如马和驴产生的骡是不可育的 地理隔离 生殖隔离 二 隔离 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 种类生殖隔离地理隔离 共同点 基因不能自由交流 隔离在物种形成中的作用 资料分析 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 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 物种形成是否一定要经过地理隔离 物种的形成必须经过生殖隔离 但不一定要经过地理隔离 地理隔离 生殖隔离 长期 新物种出现的标志 生殖隔离 隔离是物种形成的必要条件 如 多倍体植物的形成 普通小麦AABBCC 黑麦DD ABCD 不育 秋水仙素 AABBCCDD可育八倍体小黑麦 如 多倍体植物的形成 没有地理隔离 但是也形成了新的物种 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 以上三者是物种形成的三个基本环节 一 共同进化 1 不同物种的生物之间相互影响 共同发展 共同进化 2 生物和无机环境之间在相互影响中不断进化和发展 三共同进化与生物多样性的形成 1 生物多样性的内容 基因多样性物种多样性生态系统多样性2 生物多样性形成的进化历程 研究生物进化最直接的证据是化石 二 生物多样性的形成 生物的进化历程可概括为 从