第七章现代生物进化理论

1、第七章第七章 现代生物进化理论现代生物进化理论 第一节第一节 现代生物进化理论的由来现代生物进化理论的由来 远去了远去了“贝格尔贝格尔”的帆影的帆影 无涯是进化论的航程无涯是进化论的航程 拨开那亿万年的迷雾拨开那亿万年的迷雾 寻觅着生命史的真容寻觅着生命史的真容 你困惑过吗？你困惑过吗？ 先有蛋？先有蛋？ 先有鸡？先有鸡？ “神学家神学家” 先有鸡！先有鸡！ 因为上帝创造了鸡，因为上帝创造了鸡， 然 后 让 鸡 下 蛋 ！然 后 让 鸡 下 蛋 ！ 神创论神创论 物种不变论物种不变论 一、拉马克的进化学说一、拉马克的进化学说 生物不是神造的，而是由生物不是神造的，而是由 古老生物古老生物 进化

2、进化来的来的 。 生物是由生物是由低等低等到到高等高等逐渐进逐渐进 化的。化的。 生物各种适应性特征的形生物各种适应性特征的形 成都是由于成都是由于用进废退用进废退和和获得获得 性遗传性遗传。 （J.B.Larmark,1744-1829） 食蚁兽食蚁兽 一是一是“用进废退用进废退” 二是二是“获得性遗传获得性遗传” 由于由于环境影响环境影响或或用进废退用进废退所所 获得的变异性状，可以通过繁获得的变异性状，可以通过繁 殖遗传给后代。殖遗传给后代。 食蚁兽的舌头食蚁兽的舌头 之所以细长，之所以细长， 是长期舔食蚂是长期舔食蚂 蚁的结果。蚁的结果。 思考：请利用思考：请利用拉马克的观点拉马克的观

3、点解释长颈鹿为什么脖子解释长颈鹿为什么脖子 长？长？ 拉马克认为长颈鹿的进化是因为：草地退化拉马克认为长颈鹿的进化是因为：草地退化 后要吃树叶，当然颈长的有优势，它们想要长颈，后要吃树叶，当然颈长的有优势，它们想要长颈， 于是于是天天使劲地将颈伸长天天使劲地将颈伸长，终于形成了现在的长，终于形成了现在的长 颈鹿。颈鹿。 第一代第一代第二代第二代第三代第三代 历史上历史上第一个第一个系统地提出了进化理论的系统地提出了进化理论的 学者。学者。 反对反对神创论神创论和和物种不变论物种不变论。 缺少科学证据的支持，大多来自主观缺少科学证据的支持，大多来自主观 臆测。臆测。 过于强调过于强调环境的变化环

4、境的变化直接导致物种的改直接导致物种的改 变变 达尔文的自然选择学说达尔文的自然选择学说 1.查理查理达尔文（达尔文（1809 1882），是英国的博），是英国的博 物学家，是最终建立物学家，是最终建立进化进化 论论的人，的人，1859年出版了年出版了 物种起源物种起源一书，提出一书，提出 了了自然选择自然选择学说。学说。 v回忆回忆 关于自然选择学说的主要内容（四个要点）关于自然选择学说的主要内容（四个要点） 二、达尔文的自然选择学说二、达尔文的自然选择学说 生物进化的条件生物进化的条件 生物进化的手段生物进化的手段 生物进化的基础、内因生物进化的基础、内因 生物进化的结果生物进化的结果 过

5、度繁殖过度繁殖：地球上的各种生物普遍具有很强地球上的各种生物普遍具有很强 的繁殖能力，能产生很多后代。的繁殖能力，能产生很多后代。 生存斗争：生存斗争：生物个体（同种或异种的）之间的生物个体（同种或异种的）之间的 相互斗争，以及生物与无机自然条件（如干旱、相互斗争，以及生物与无机自然条件（如干旱、 寒冷）之间的斗争，赖以维持个体生存并繁衍种寒冷）之间的斗争，赖以维持个体生存并繁衍种 族的自然现象，就叫生存斗争族的自然现象，就叫生存斗争 适者生存适者生存 达尔文指出，物种之所以不会数量大增，乃 是由于生存斗争。所有生物都永远处于生存斗 争之中，或者与同种的个体斗争（种内斗争）， 或者与其他种生物

6、斗争（种间斗争），或者与 物理的生活条件斗争。总之，生存斗争是时刻 在进行着的，并且是十分错综复杂的。通过生 存斗争，有些生物活下来了，有许多生物被淘 汰或消灭了。凡是生存下来的生物都是适应环 境的，而被淘汰的生物都是不适应环境的，这 就是适者生存。达尔文把这种适者生存、不适 者被淘汰的过程叫做自然选择。 遗传变异遗传变异 生物界普遍存在着遗传和变异现象。生物每 一代都有变异，亲代与子代之间、同一亲本产 生的各子女之间都存在着差异。生物的变异， 有的对生物的生存有利有利变异；有的对 生物的生存不利不利变异。具有有利变异 的个体，即其性状适应环境的变异个体，就容 易在生存斗争中获胜而生存下去。反

7、之，具有 不利变异的个体，即其性状不适应环境的变异 个体，则容易在生存斗争中失败而死亡。 过度繁殖过度繁殖有限的生活条件有限的生活条件 + 导致导致 生存斗争生存斗争 适者生存适者生存 +有利性状遗传积累 有利性状遗传积累 导致导致 生物新类型出现生物新类型出现 达尔文的自然选择学说达尔文的自然选择学说 导致导致 决定决定 遗传变异遗传变异 内在联系内在联系 过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料，加 剧了生存斗争。 变异是不定向的，具有有利变异的个体通过遗 传在后代中得到积累和加强，产生适应环境的 新类型，这是生物多样性和适应性形成的原因。 因此遗传和变异是生物进化的内在因素(基础)。 自然选

8、择是通过生存斗争来实现的，生存斗争 是生物进化的动力。 适者生存是自然选择的结果。 注意：注意： 变异是不定向的，自然选择是定向的，变异是不定向的，自然选择是定向的， 决定着生物进化的方向。决定着生物进化的方向。 达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿产生达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿产生 的后代超过环境承受能力（的后代超过环境承受能力（ ）；它们都要吃）；它们都要吃 树叶而树叶不够吃（树叶而树叶不够吃（ ）；它们有颈长和颈短）；它们有颈长和颈短 的差异（的差异（ ）；颈长的能吃到树叶生存下来，）；颈长的能吃到树叶生存下来， 颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了（颈短的却因吃不到树叶而最终饿死

9、了（ ）。）。 过度繁殖过度繁殖 生存斗争生存斗争 遗传变异遗传变异 适者生存适者生存 巩固 利用达尔文的自然选择学说的观点解释细菌产生 抗药性的原因 v细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异细菌在繁殖过程中会产生各种可遗传的变异, ,其其 中就有抗药性强的变异；中就有抗药性强的变异； v未使用抗生素时未使用抗生素时, ,抗药性强的变异不是有利变异抗药性强的变异不是有利变异, , 这样的个体在生存斗争中不占优势；这样的个体在生存斗争中不占优势； v在使用抗生素以后在使用抗生素以后, ,抗药性弱的个体大量死亡抗药性弱的个体大量死亡, , 抗药性强的个体就有机会产生更多的后代；抗药性强的个体就有机

10、会产生更多的后代； v一段时间以后一段时间以后, ,抗生素的效果就会下降。抗生素的效果就会下降。 贡献贡献： （3）促进了生物学各个分支的发展）促进了生物学各个分支的发展 （4 4）给予给予神创论神创论和和物种不变论物种不变论以致命打击，为以致命打击，为 辩证唯物主义世界观辩证唯物主义世界观提供了有力的武器提供了有力的武器 （1）使生物学第一次摆脱了）使生物学第一次摆脱了神学神学的束缚，走上的束缚，走上 了科学的道路了科学的道路 （2）它揭示了生命现象的统一性是由于所有）它揭示了生命现象的统一性是由于所有 生物都有生物都有共同的祖先共同的祖先，生物的多样性是生物的多样性是进化进化 的结果。的结

11、果。 局限性局限性： （1）对于）对于遗传和变异遗传和变异的本质，未能作出科学的的本质，未能作出科学的 解释解释 （2）对生物进化的解释也局限于）对生物进化的解释也局限于个体个体水平水平 （3）强调物种的形成是）强调物种的形成是渐变渐变的结果，不能解释的结果，不能解释 物种大爆发物种大爆发现象现象 指某一个地质时期中，大量生物指某一个地质时期中，大量生物 类群集中的、短时间内出现。类群集中的、短时间内出现。 著名的生物大爆发是寒武纪物种著名的生物大爆发是寒武纪物种 大爆发。大爆发。 性状性状水平水平 基因基因水平水平 个体个体水平水平 种群种群水平水平 DNA 深入深入 1、关于遗传和变异的研

12、究、关于遗传和变异的研究 2、关于自然选择的作用等问题的研究、关于自然选择的作用等问题的研究 发展发展 2 2、从进化角度，怎样从进化角度，怎样 解释这种适应的形成解释这种适应的形成? ? 1 1、枯叶蝶的翅很像一片枯叶蝶的翅很像一片 枯叶，这于它的生活有枯叶，这于它的生活有 什么适应意义什么适应意义? ? 3 3、同一环境中也有好多翅色鲜艳的蝴蝶，这与同一环境中也有好多翅色鲜艳的蝴蝶，这与 你刚才所做的解释矛盾吗你刚才所做的解释矛盾吗? ?如果有，又该如何解如果有，又该如何解 释释? ? 第二节 现代生物进化理论的主要内容 达尔文的自然选择学说的局限性 （1）对于）对于遗传和变异遗传和变异的

13、本质，未能作出科学的的本质，未能作出科学的 解释解释 （2）对生物进化的解释也局限于）对生物进化的解释也局限于个体个体水平水平 研究进化还必须研究群体基因 组成的变化。 生物寿命有限生物寿命有限 基因世代延续基因世代延续 1 1、种群概念：、种群概念： 生活在生活在一定区域一定区域的的同种生物同种生物的的全部个体全部个体。 蜜蜂种群蜜蜂种群 洋县朱鹮种群洋县朱鹮种群 判断下列是否属于种群判断下列是否属于种群 （1）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼）一个池塘中的全部鲤鱼 （3）两个池塘内的全部青蛙）两个池塘内的全部青蛙 （4）一片草地上的全部植物）一片草地上的全

14、部植物 （5）一片草地上的成年梅花鹿）一片草地上的成年梅花鹿 庙里的一群和尚也属于种群吗庙里的一群和尚也属于种群吗 ？ 否否 是是 否否 否否 否否 2 2、种群的特点：、种群的特点： 、个体间、个体间可以自由交配可以自由交配；、产生产生可育的后代可育的后代 （可见，种群也是繁殖的基本单位可见，种群也是繁殖的基本单位）。）。 下列属于种群的是下列属于种群的是 （ ） A.一块水田里的全部水稻一块水田里的全部水稻 、水草、水草 B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅和无翅的成蚜一块稻田里的全部幼蚜、有翅和无翅的成蚜 C 一块朽木上的全部真菌一块朽木上的全部真菌 D. 一个池塘中全部鱼一个池塘中全部鱼 下

15、列关于种群的说法不正确的是下列关于种群的说法不正确的是 （ ） A.种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位 B.种群是生物繁殖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 同一种群的个体可以自由交配 B C 3 3、基因库：、基因库： 一个种群一个种群中中全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因 4 4、基因频率：、基因频率： 、概念：、概念：在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个基因某个基因 占占全部等位基因全部等位基因数的比率数的比率 课堂任务：课堂任务：解决教材解决教材p109数据

16、分析和构建模型，数据分析和构建模型， 并完成旁栏思考。并完成旁栏思考。 （2）计算方法）计算方法 = 根据基因型频率计算根据基因型频率计算 = 根据概念根据概念 该等位基因的总数该等位基因的总数 该基因的总数该基因的总数 100 位于性染色体上时位于性染色体上时 例一例一、某昆虫种群中决定绿翅基因为某昆虫种群中决定绿翅基因为A A，决定褐翅基因，决定褐翅基因 为为a a，从种群中随机抽出，从种群中随机抽出100100个个体，测知基因型为个个体，测知基因型为AAAA、 AaAa和和aaaa的个体分别是的个体分别是3030、6060和和1010个。那么个。那么A A和和a a的基因频的基因频 率是

17、多少率是多少? ? 解解: : A A基因的基因频率为基因的基因频率为: : a a基因的基因频率为：基因的基因频率为： A%= 100%100% 2AAAa 2(AAAaaa) a%= = 60%= 60% 40 5、基因型频率 种群中某种基因型的个体数占种群个体总数 的比率。 计算公式：计算公式： 某某基因型频率基因型频率 种群的个体总数种群的个体总数 该基因型个体数该基因型个体数 100 3,基因频率：基因频率： （1）计算方法）计算方法 哈代哈代温伯格定律温伯格定律 若种群中一等位基因为若种群中一等位基因为A和和a，设，设A的基因频率的基因频率=p， a的基因频率的基因频率=q ， A

18、A的基因型频率的基因型频率=p2； aa的基因型频率的基因型频率=q2； Aa的基因型频率的基因型频率=2pq。 课堂任务：课堂任务：完成教材完成教材p111数据分析的问题数据分析的问题 P110 条件 （1）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？）亲代雌雄配子的种类和比例是多少？ （2）子代）子代基因型的频率基因型的频率各是多少各是多少? （3）子代种群的）子代种群的基因频率基因频率各是多少各是多少? 30%30%30%10% 36%48% 60%40% 16% 亲代基因型亲代基因型 的频率的频率 AA (30%) Aa(60%) aa (10%) 配子的比率配子的比率A( ) A( ) a( )

19、 a( ) 子代基因型子代基因型 的频率的频率 AA( ) Aa( )aa( ) 子代种群的子代种群的 基因频率基因频率 A ( )a( ) 例三、例三、AA、Aa、aa三种基因型个体分别占三种基因型个体分别占24%、 72%、4%，那么，那么 A的基因频率是的基因频率是 （ ） A. 36% B. 57% C. 24% D. 60% D 例四、某植物大种群中，某植物大种群中，AAAA个体占个体占1616，aaaa个体占个体占3636。该。该 种群随机交配产生的后代中，种群随机交配产生的后代中，AAAA个体百分比、个体百分比、A A基因频率和自交基因频率和自交 产生的后代中产生的后代中AAAA

20、个体百分比、个体百分比、A A基因频率的变化依次为基因频率的变化依次为 （ ） A A、增大、不变、不变、不变、增大、不变、不变、不变 B B、不变、增大、增大、不变、不变、增大、增大、不变 C C、不变、不变、增大、不变、不变、增大、不变不变 D D、不变、不变、不变、增大、不变、不变、不变、增大 C 思考思考 影响基因频率变化的因素有哪些？ 、自然选择、自然选择、迁入和迁出、迁入和迁出 、基因突变（、基因突变（是影响基因频率变化的根本原因是影响基因频率变化的根本原因） 、雌雄个体不能自由交配、雌雄个体不能自由交配 、种群个体很少、种群个体很少 某海岛上的昆某海岛上的昆 虫出现残翅和虫出现残

21、翅和 无翅类型无翅类型 有利与有害是有利与有害是 相对的而不是绝对的相对的而不是绝对的 这往往取决于生物的这往往取决于生物的 生存环境。生存环境。 ？突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？ 自然选择对种群基因频率的影响自然选择对种群基因频率的影响 英国曼彻斯特地区有一种英国曼彻斯特地区有一种 19世纪中叶以前，世纪中叶以前， 20世纪中叶，黑色型世纪中叶，黑色型 为什么为什么 (二二)生物进化的实质：生物进化的实质： 是种群基因频率的改变是种群基因频率的改变 二、隔离与物种形成二、隔离与物种形成 1、种群中基因频率发生改变时，能产生新的物 种吗？ 2、怎样判断

22、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 3、在生物进化的过程中，新的物种是怎么形成的？ 隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用 隔离隔离使同种但不同种群间的个体，在自然使同种但不同种群间的个体，在自然 条件下不能发生条件下不能发生基因交流基因交流。 地理隔离地理隔离 在自然界，同一物种的个体并不都是生活在一起的。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。 东北虎华南虎 环境条件不同，同种生物的进化方向也不同环境条件不同，同种生物的进化方向也不同。 生殖隔离生殖隔离 不同物种之

23、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。 马和驴不是同一物种，存在生殖隔离马和驴不是同一物种，存在生殖隔离 地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离 长期长期 （说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离）（说明：地理隔离不一定都能形成生殖隔离） 物种形成的方式：物种形成的方式： 新物种形成新物种形成 标志标志 生殖隔离是新物种形成的标志，而进化的生殖隔离是新物种形成的标志，而进化的 标志是基因频率的改变。标志是基因频率的改变。 三、共同进化与生物多样性的形成三、共同进化与生物多样性的形成 1、任何一个物种都不是单独进化的 植物与传粉动物 的共同进化共同进化 思考

24、讨论： 在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情在自然界，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形很常见，昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代 有什么意义？有什么意义？ 因为昆虫传粉比风力传粉更有针对性，相对地成功率 也更高，而且这也是个互利的过程，有些昆虫(如蜜 蜂.蝴蝶)也愿意干这活 捕食者捕食者 的存在的存在 是不是是不是 对被捕对被捕 食者有食者有 害无益害无益 呢？呢？ 捕捕 食食 NO！ 捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？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、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，客观上起到病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发促进种群发 展展的作用。的作用。 “精明的捕食者精明的捕食者”策略：策略： 捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自 己也无法生存。己也无法生存。 “收割理论收割理论”： 捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就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优势的局面，