现代进化理论的主要内容

现代生物进化理论的主要内容,种群基因频率的改变与生物进化,一,达尔文的自然选择学说：生存斗争中有利变异的个体容易活下来并留下后代。可见，自然选择作用于个体，且是个体的表现型，而个体表现性随个体的死亡而消失，但是决定表现型的基因随生殖而延续，并在群体中扩散。,所以现代生物进化理论研究群体的基因组成,（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,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,否,是,否,否,否,（一）种群是生物进化的基本单位,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。,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？,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,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?,该基因的等位基因总数：,1002=200,A基因的基因频率为:,（230+60）/200100%=60%,a基因的基因频率：,（102+60）/200100%=40%,基因型频率？,例: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%,通过基因型频率计算基因频率,某种基因的基因频率=,（该基因）纯合子频率+1/2杂合子频率,A%=24%+1/2X72%=60%,D,思考讨论：用数学方法讨论基因频率的变化,上述昆虫种群中基因型AA占30，Aa占60，aa占10。如果该种群满足以下五个条件：,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控制的性状没有作用），A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。,则（1）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？（2）子代基因型频率各是多少?（3）子代种群的基因频率各是多少?,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,60%,40%,总结：若种群中个体间随机交配，则后代中的基因频率和基因型频率均不变,遗传平衡定律：哈代-温伯格定律,处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为p，a的频率为q，则：AA的机率为p2；Aa的机率为2pq；aa的机率为q2,哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为：(p+q)2=p2+2pq+q2,练习：,1.一个随机交配的群体,某一对相对性状中,显性性状表现型的频率是84%,则杂合子Bb的频率是()A.36%B.48%C.60%D.40%,2.某人群中某苯丙酮尿症的发病率为万分之一，则该人群中带有a基因的杂合体的概率是（）A.1.98B.1C.0.198D.0.0198,B,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，女性色盲基因携带者为15人，女性患者1人，男性患者14人，这个群体中色盲基因的频率应为（）。A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%,C,色盲（b）基因频率,15214,2002200,5.17,100%,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,如果本来只有A和a的种群，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？,基因突变产生新的等位基因会使种群的基因频率发生变化。,除了基因突变，还有哪些因素影响基因频率呢？,1.突变和基因重组只产生生物进化的原材料,2.进化的本质是基因频率的改变,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%,探究自然选择对种群基因频率的影响,探究自然选择对种群基因频率的影响,讨论：1、树干变黑会影响桦尺蠖中浅色个体的出生率吗？为什么？,许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食,自然选择实质“选择”的是表达某性状的某种基因,2、在自然选择的过程中，直接受作用的是基因型还是表现型？为什么？,天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）。自然选择表面的对象是性状，而不是基因型,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？,自然选择实质是基因频率定向改变,自然选择决定生物进化的方向,（三）自然选择决定生物进化的方向,变异是不定向的,自然选择,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,生物进化的实质是基因频率发生改变,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_,变异,原材料,选择,方向,定向,基因频率改变后的桦尺蠖是否形成了新的物种?,如何判断物种?,隔离与物种的形成,二,（一）物种的概念,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称为一个物种，简称“种”,全世界的人都是一个物种？,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,驴,骡,生殖隔离：,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。如杂种不活；杂种不育等。,X,狮虎兽or虎狮兽,这两个湖畔的鲤鱼，他们是属于一个种群还是两个种群？两个湖畔的鱼能发生基因交流吗？为什么？,同种生物由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使得种群间不能发生基因交流的现象,地理隔离,（二）隔离,-基因不能自由交流,隔离的类型,生殖隔离,地理隔离,（三）隔离在物种形成中的作用,资料分析,物种形成的比较常见的方式：,原种群,生殖隔离,不同种群,突变&重组,突变&重组,基因库1,基因库2,积累,积累,必要条件,决定进化方向,提供进化的原材料,渐变式（较常见）,物种形成的三个基本环节：,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(定向),隔离导致物种的形成,物种形成的比较常见的方式：,爆发式：,总结：,隔离是物种形成的必要条件,生殖隔离形成的根本原因是种群基因库的差异,物种形成一般是长期地理隔离，达到生殖隔离,生殖隔离是物种形成的标志,可见，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,共同进化与生物多样性的形成,三,资料1：,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？,资料2：,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。,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？,1.促进种群发展的作用。,2.“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。,3.“收割理论”：有利于增加物种多样性,（一）共同进化,1、不同物种间的共同进化,（一）共同进化,2、生物与无机环境之间的共同进化,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,（二）生物多样性的形成,1、生物多样性的内容：,物种多样性,基因（或遗传）多样性,生态系统多样性,2、形成生物多样性的原因：,长期自然选择的结果,3、研究生物进化的主要依据：,化石,地球形成,动物：两栖类动物,生物多样性的形成历程,简单复杂低等高等原核细胞真核细胞单细胞多细胞无性生殖有性生殖原始异养厌氧自养厌氧自养需氧水生水陆两栖陆生,（三）生物进化理论在发展,核心：自然选择学说,发展：,中性突变理论：决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择,间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的结果，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程,以自然选择学说为核