第7章第2节：现代生物进化理论的内容.ppt

第七章现代生物进化理论,第2节现代生物进化理论的主要内容,探究活动（一）,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，且绿色翅更不容易被敌害发现。那么，昆虫的翅色将怎样变化？,如果该绿色个体（Aa）已经很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能遗传给后代？,有利基因通过有性生殖才能世代延续,出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异的个体的后代不一定能真实遗传。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式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，这个群体就是种群。,(一)种群是生物进化的基本单位,探究活动（二）,1.什么叫做种群？,生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群.,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.,探究活动（二）,阅读114页的第三自然段，探究并回答问题。,种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。这句话表明种群在进化过程中处于什么地位？,说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。,下列属于种群的是（）A.一个湖泊中的全部鱼B一个森林中的全部蛇C卧龙自然保护区中的全部大熊猫D.一间屋中的全部蟑螂,C,性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。,2.基因库的概念,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,3.基因频率的概念,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,a基因频率的计算,某昆虫种群中，绿色翅的基因为A,褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10,那么A、a的基因频率是多少？（自读115页）,A+a=1,此种基因的个数种群中该对等位基因的总数,此种基因的个数=纯合子个体数X2杂合子个体数,b基因型频率特定基因型的个体种群个体总数,巩固练习：,在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4%，那么基因A和a的频率分别是多少？,A57%a43%基因A的频率=18%+1/278%=57%基因a的频率=4%+1/278%=43%,(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？,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=q，因为(pq)=A%+a%=1，则（p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。AA的基因型频率=p2；aa的基因型频率=q2；Aa的基因型频率=2pq。,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。,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。,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。,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,基因突变基因重组染色体变异,影响种群基因频率变化的根本原因是什么？,变异的类型有那些？,普遍性:,随机性:,有害性：,不定向性：Aa1或Aa2,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。,例如：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是105，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？,2104105,个体,108,种群,=2107,1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,结论：突变和基因重组产生进化的原材料但不能决定生物进化的方向。,小结,种群是生物进化基本的单位。生物进化的实质就是种群基因频率的改变。基因突变和基因重组是生物进化的原始材料，,1.有关基因频率和生物进化的关系叙述正确的是（）A.生物只要发生进化，基因频率就很会改变。B.只有形成新物种时候，才发生基因频率的改变。C.基因频率的改变不一定引起生物的进化。D.生物进化不一定引起基因频率的改变。,2.下列哪项属于种群（）A、一个池塘中所有鱼类B、一块稻田里的所有昆虫C一片草地的所有蒲公英D、分散在各湖泊、河流的鲤鱼,A,练一练：,C,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%,色盲（b）基因频率,15214,2002200,5.17,C,100%,Xb的基因型频率=,Xb,XB+Xb,100%,(三)自然选择决定生物进化的方向,（1）桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低呢？,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,探究活动,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,（4）变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？,(5)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？,影响。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%,二、隔离与物种的形成,1、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”。,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？,3、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。；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？,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。,4、隔离在物种形成中的作用,隔离不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流的现象。,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。,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,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。在这个过程中，（）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,三共同进化与生物多样性的形成,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。,.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,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,生物的进化历程可概括为：从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。,（2）生物多样性的形成的进化历程,3、生物进化理论的不断发展,生物进化是如此复杂的，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多，因此现代生物进化理论是不断发展的。,3、生物进化理论在发展,1.含义不同物种间的共同进化生物与无机环境之间的相互影响和共同演变,2、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,生物的进化历程可概括为：从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。,1、共同进化指的是：在之间、与之间在相互影响中不断进化和发展。2、生物多样性主要包括、和三个层次的内容。3、下列能提高生物多样性的是（）A、把生物进行分类B、来自共同祖先的的遗传C、用进废退D、不同环境