【课件】7.2 第七章第二节现代生物进化理论的主要内容

1、7.27.2 现代生物进化理论的现代生物进化理论的 主要内容主要内容 种群基因频率的 改变与生物进化 达尔文的自然选择学说之指出：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，自然选择直接作用的是生物的个体， 而且是个体的表现型而且是个体的表现型 但是个体会死亡，其表现型也会消失，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。而决定性状的基因会代代相传。 所以研究生物进化，所以研究生物进化，必须研究群体而不是个体必须研究群体而不是个体. 情景：情景：如果在如果在灰色翅灰色翅(aa)(aa)昆虫的群体中偶然昆虫的群体中偶然 出现一只出现一只绿色翅绿色翅(Aa)(

2、Aa)的变异个体，且绿色比的变异个体，且绿色比 灰色更不容易被敌害发现（绿色有利变异）灰色更不容易被敌害发现（绿色有利变异） 讨论：讨论： 1.1.根据达尔文根据达尔文“适者生存适者生存”的观点，该绿色的观点，该绿色 个体一定能被选择下来吗？为什么？个体一定能被选择下来吗？为什么？ 2.2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体如果该绿色个体能很好的生活下来，它体 内的内的A A基因基因怎样才能传递给后代呢？怎样才能传递给后代呢？ 3.3.如果如果AaAa变异个体与其他个体（变异个体与其他个体（aaaa）交配繁）交配繁 殖，后代都会是绿色的吗？殖，后代都会是绿色的吗？ 个体的有利变异基因只有在个

3、体的有利变异基因只有在群体群体中，中， 通过通过有性繁殖有性繁殖才能才能世代相传世代相传。有利变异。有利变异 个体（个体（AaAa）的有性繁殖的后代，还会出）的有性繁殖的后代，还会出 现现aaaa的个体。的个体。因此，研究生物的进化，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，还需要研究应是不够的，还需要研究群体的基因组群体的基因组 成成的变化。的变化。 实例分析：实例分析： （1 1）一个池塘中的全部鲤鱼；）一个池塘中的全部鲤鱼； （2 2）一片草地上的全部蒲公英）一片草地上的全部蒲公英; ; （3 3）一片草地上的全部植物；）一

4、片草地上的全部植物； （4 4）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼; ; 1.1.种群种群：指生活在：指生活在一定地域一定地域的的同种生物同种生物的的全全 部个体部个体的总和。的总和。 特点：彼此可以交配实现基因交流。特点：彼此可以交配实现基因交流。 （一）（一）种群是生物进化的种群是生物进化的基本单位基本单位 2.2.种群基因库种群基因库： 一个一个种群种群全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因。 3 3基因频率基因频率： 在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个某个基因占基因占全部全部 等位等位基因数基因数的比率，叫做的比率，叫做基因频率基因频率。 1 1）基因频率）基因

5、频率= = 该基因的数量该基因的数量 该对等位基因的总数该对等位基因的总数 100 % 该对等位基因的总数该对等位基因的总数 某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, A, 褐色翅的基褐色翅的基 因为因为a a，抽取，抽取100100个个体，测得个个体，测得AAAA、AaAa、aaaa的个体分的个体分 别为别为3030、6060、1010、那么、那么A A、a a的基因频率各是多少？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，析：基因在体内是成对存在的，每个个体含有两个基因， A基因存在于基因存在于AA，Aa个体中。个体中。 同理，同理，a的个数

6、的个数 = 2aa + Aa = 2*10 + 60 = 80 A A的频率的频率=60% a=60% a的频率的频率=40% =40% 基因频率基因频率= = 该基因的数量该基因的数量 某基因的个数某基因的个数= =纯合子个体数纯合子个体数 X 2X 2杂合子个体数杂合子个体数 种群中该对等位基因的总数种群中该对等位基因的总数= =个体总数个体总数 X 2=100 X 2=100 X2=200X2=200 100 % A的个数的个数 = 2AA + Aa = 2*30 + 60 = 120 基因型频率基因型频率= = 2 2）基因型频率：）基因型频率： 抽取抽取100100个个体，测得个个体

7、，测得AAAA、AaAa、aaaa的的 个体分别为个体分别为3030、6060、1010个，那么个，那么AA、 、Aa、 aa的基因型频率？的基因型频率？ AA的频率的频率 = 30/100 =30% Aa的频率的频率 = 60/100 =60% aa的频率的频率 = 10/100 =10% 某基因型个体数某基因型个体数 种群个体总数种群个体总数 100 % 1 1）基因频率）基因频率= = 该基因的数量该基因的数量 该对等位基因的总数该对等位基因的总数 3 3）基因频率）基因频率= = 该基因纯合体频率该基因纯合体频率 + 1/2+ 1/2杂合子频率杂合子频率 2)2)基因型频率基因型频率=

8、 = 某基因型个体数某基因型个体数 种群个体总数种群个体总数 A的频率的频率 = AA的频率的频率 + 1/2Aa的频率的频率 a的频率的频率 = aa的频率的频率 + 1/2Aa的频率的频率 100 % 100 % 用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化 这一种群繁殖若干代后，其基因这一种群繁殖若干代后，其基因 频率会不会发生变化呢？频率会不会发生变化呢？ 问题：问题： 探讨：探讨： 理想条件下：理想条件下： l种群非常大种群非常大 l所有的雌雄个体间都能自由交配所有的雌雄个体间都能自由交配 并产生后代并产生后代 l没有迁入和迁出没有迁入和迁出 l没有自然选择没有自然选择

9、l基因都不产生突变基因都不产生突变 (3)子代种群的基因频率各是多少子代种群的基因频率各是多少? 亲代基因型 的频率 AA (30%) Aa(60%) aa (10%) 配子的比率 A( ) A( ) a( )a( ) 子代基因型 的频率 AA( ) Aa( )aa( ) 子代种群的 基因频率 A ( )a( ) 在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件， (1)该种群产生的该种群产生的A 配子和配子和a 配子的比率各是多少配子的比率各是多少? (2)子代基因型的频率各是多少子代基因型的频率各是多少? 30% 30%30%10% 36%48% 60%4

10、0% 16% 亲代亲代 子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代 基因基因 型频型频 率率 AA 30% Aa60% aa10% 基因基因 频率频率 A60% a40% 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？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

11、 遗传平衡定律是由英国数学家哈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代和德国医生温伯格分别于19081908年年 和和19091909年独立证明的，这一定律又年独立证明的，这一定律又 称称哈代哈代温伯格定律，温伯格定律，它是指在它是指在 一个一个极大的随机交配极大的随机交配的种群中，在的种群中，在 没有突变、选择和迁移没有突变、选择和迁移的条件下，的条件下， 种群的基因频率和基因型频率可以种群的基因频率和基因型频率可以 世代相传世代相传不发生变化，保持平衡不发生变化，保持平衡。 l若种群中一等位基因为若种群中一等位基因为A A和和a a， l设设A A的基因频率的基因频率=p=

12、p，a a的基因频率的基因频率=q=q 因为因为(p(pq)=A%+a%=1q)=A%+a%=1， 则（则（p+q)p+q)2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=AA%+Aa%+aa%=1=AA%+Aa%+aa%=1 lAAAA的基因型频率的基因型频率=p=p2 2； lAaAa的基因型频率的基因型频率=2pq =2pq ； laaaa的基因型频率的基因型频率=q=q2 2 。 遗传平衡定律遗传平衡定律 自然条件下：自然条件下： 如果该种群出现新的突变型如果该种群出现新的突变型, ,也就是也就是 产生新的等位基因产生新的等位基因A A2 2, ,种群的基因频率会种群的基因频率会

13、变化吗？基因变化吗？基因A A2 2的频率可能会怎样变化？的频率可能会怎样变化？ 会。会。 基因基因A A2 2的频率是增加还是减少的频率是增加还是减少, ,要看这一要看这一 突变对生物体是有益还是有害的突变对生物体是有益还是有害的, , 这往这往 往取决于生物生存的环境。往取决于生物生存的环境。 A%+a%=1A% +a% + A2 % =1 在自然界中，由于存在突变、基在自然界中，由于存在突变、基 因重组、自然选择等因素，种群因重组、自然选择等因素，种群 的基因频率总是在不断变化着的基因频率总是在不断变化着,生生 物也就在不断向前进化。物也就在不断向前进化。 4.4.生物进化的实质：种群基

14、因频率的改变生物进化的实质：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？种群基因频率在什么条件下不会改变？ 理想条件下理想条件下 基因突变的的特点和意义分别是什么基因突变的的特点和意义分别是什么? ? 普遍存在普遍存在随机发生随机发生 不定向的不定向的 频率很低频率很低 多害少利多害少利 特点：特点： 意义意义： 是新基因产生的途径；是新基因产生的途径； 是生物变异根本来源；是生物变异根本来源； 是生物进化的原始是生物进化的原始材料材料。 基因突变基因突变 染色体变异染色体变异 基因重组基因重组 突变突变 可可 遗遗 传传 的的 变变 异异 产生新的等位基因，产生新的等位基因， 这就

15、可能使种群的基因这就可能使种群的基因 频率改变。频率改变。 （二）（二）突变和基因重组产生进化的原材料突变和基因重组产生进化的原材料 突变突变指指基因突变基因突变和和染色体变异染色体变异。 可遗传的变异来源于可遗传的变异来源于突变突变和和基因重组基因重组！ （二）突变和基因重组产生进化的原材料（二）突变和基因重组产生进化的原材料 2 2、突变的有害和有利并、突变的有害和有利并不是绝对不是绝对的的, ,它取它取 决于生物的生存环境。决于生物的生存环境。 3 3、突变和基因重组、突变和基因重组 只只产生生物进化的原产生生物进化的原 材料材料, ,不能决定不能决定生物生物 进化的进化的方向方向。 1

16、.1.种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内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自然选择对种群基因频率的影响 1919世纪世纪, ,桦尺蠖种群中桦尺蠖种群中 黑色基因黑色基因(S)(S)频率为频率为5%,5%, 浅灰色基因浅灰色基因(s)(s)频率为频率为 95%95% 2020世纪世纪, ,桦尺蠖种群中黑桦尺蠖种群中黑 色基因色基因(S)(S)频率为频率为95%,95%,浅浅 灰色基因灰色基因(s)(s)频率为频率为5%5% 用现代生物进化理论分析英国工业

17、区桦用现代生物进化理论分析英国工业区桦 尺蠖体色的进化。尺蠖体色的进化。 (1) (1)在在1919世纪中叶以前，世纪中叶以前，浅色浅色的桦尺蠖在长满的桦尺蠖在长满 地衣的树干上地衣的树干上不易不易发现，因此容易生存繁殖，因发现，因此容易生存繁殖，因 而种群中而种群中S S（黑色）基因频率低。（黑色）基因频率低。 (2) (2)随着环境的改变（煤烟污染），随着环境的改变（煤烟污染），浅色个体浅色个体 容易被发现，而黑色个体则容易生存容易被发现，而黑色个体则容易生存。这样，在。这样，在 通过有性生殖产生的后代中，浅色个体数逐渐减通过有性生殖产生的后代中，浅色个体数逐渐减 少，少，s s基因频率也

18、随之降低；而黑色个体数数逐渐基因频率也随之降低；而黑色个体数数逐渐 增加，增加，S S基因频率也随之增加。经过多代以后，黑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，色个体就成了常见的类型，S S基因频率也达到基因频率也达到95%95% 以上。以上。 表达表达 在自然选择的作用下，种群的基因频率在自然选择的作用下，种群的基因频率 会发生会发生定向改变定向改变, ,导致生物朝着一定的方向不导致生物朝着一定的方向不 断进化。断进化。 （三）（三）自然选择自然选择决定决定生物进化的方向生物进化的方向 种群中产生的种群中产生的变异是变异是不定向不定向的，而的，而选择是选择是 定向的定

19、向的。自然选择淘汰不利变异基因、积累有自然选择淘汰不利变异基因、积累有 利变异基因，利变异基因，使基因频率定向改变使基因频率定向改变。 拓展阅读拓展阅读 l除了自然选择以外，还有一些因素也会影响除了自然选择以外，还有一些因素也会影响 基因频率的变化。基因频率的变化。 l例如，在一个种群中，某种基因的频率为例如，在一个种群中，某种基因的频率为2 ，如果这个种群有，如果这个种群有50万个个体，含这种基因万个个体，含这种基因 的个体就有的个体就有1万个。如果这个种群只有万个。如果这个种群只有50个个个个 体，那么就只有体，那么就只有1个个个体具有这种基因。在这个体具有这种基因。在这 种情况下，可能会

20、由于这个种情况下，可能会由于这个个体偶然死亡个体偶然死亡或或 没有交配没有交配，而使这种基因在种群中消失。这，而使这种基因在种群中消失。这 种现象叫做种现象叫做遗传漂变遗传漂变。一般种群越小，遗传一般种群越小，遗传 漂变越显著漂变越显著。 拓展阅读拓展阅读 l又如，在一个种群中，如果含有又如，在一个种群中，如果含有A基因的个体基因的个体 比含有比含有a基因的个体更多地基因的个体更多地迁移迁移到另一个地区到另一个地区 ，那么，这个种群中，那么，这个种群中A基因和基因和a基因的频率就基因的频率就 会发生相应的变化。会发生相应的变化。 l可见，可见，遗传漂变遗传漂变和和迁移迁移也是造成种群基因频也是

21、造成种群基因频 率发生变化的重要原因率发生变化的重要原因。 1. AA1. AA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占24%24%、72%72%、4%4%， 那么那么A A、a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？( ) ( ) A. 36% A. 36%和和64% B. 57%64% B. 57%和和43% 43% C. 24% C. 24%和和72% D. 60%72% D. 60%和和40%40% D 2 2已知人眼的褐色 已知人眼的褐色(A) (A)对蓝色 对蓝色(a) (a)是显性。 是显性。 在一个有在一个有30000 30000人的人群中，蓝眼的人 人的人群中，蓝眼的人

22、36003600人 人; ;褐眼的有褐眼的有26400 26400人，其中纯合体有 人，其中纯合体有 1200012000人。那么，在这一个人群中 人。那么，在这一个人群中A A和和a a的的 基因频率分别为基因频率分别为 ( )( ) A 0.64 A 0.64和 和0.36 B 0.36 0.36 B 0.36和 和0.64 0.64 C 0.50 C 0.50和 和0.50 D 0.82 0.50 D 0.82和 和0.18 0.18 A 动动脑？动动脑？ 3 3、抽样调查某地、抽样调查某地100100位女性和位女性和100100位男性发位男性发 现：女性中有现：女性中有5 5位色盲患者

23、和位色盲患者和2020位携带者，位携带者， 男性中有男性中有1515位色盲患者，则该地色盲基因位色盲患者，则该地色盲基因 的频率约是多少？的频率约是多少？ 52 + 20 + 15 1002 + 100 100% = 15% 7.2 7.2 现代生物进化理论的现代生物进化理论的 主要内容主要内容 第第2 2课时课时 二二 隔离与物种的形成隔离与物种的形成 l什么是物种？什么是物种？ l什么是隔离？什么是生殖隔离与什么是隔离？什么是生殖隔离与 地理隔离？地理隔离？ （一）物种（一）物种 概念：概念：能够在自然状态下能够在自然状态下相互交配并且相互交配并且 产生可育后代产生可育后代的一群生物。的一

24、群生物。 同一种同一种生物由于地理上的障碍而生物由于地理上的障碍而分分 成成不同种群不同种群, ,使得种群间使得种群间不能发生基因不能发生基因 交流交流的现象称之为的现象称之为地理隔离地理隔离。如东北。如东北 虎和华南虎。虎和华南虎。 不同物种不同物种之间之间不能交配不能交配, ,或即使交配或即使交配 成功成功, ,也也不能产生可育的后代不能产生可育的后代, ,该现象称该现象称 之为之为生殖隔离生殖隔离。如马和驴产生的骡是不。如马和驴产生的骡是不 可育的。可育的。 地地 理理 隔隔 离离 生生 殖殖 隔隔 离离 （二）隔离（二）隔离 概念概念:不同种群不同种群间的个体，在自然条件下间的个体，在

25、自然条件下 基因不能自由交流基因不能自由交流的现象。的现象。 种类种类 生殖隔离生殖隔离 地理隔离地理隔离 共同点：基因不能自由交流共同点：基因不能自由交流 隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用 资料资料 分析分析 地理隔离地理隔离 阻断阻断种群间的基因交流种群间的基因交流 在在不同不同的的突变突变、基因重组基因重组和和自然选择自然选择作用下作用下 种群的基因频率向种群的基因频率向不同方向不同方向发生改变发生改变 种群的种群的基因库基因库出现差异出现差异 差异进一步加大差异进一步加大 生殖隔离生殖隔离 新物种形成新物种形成 自然选择自然选择2 2 自然选择自然选择1 1 地理地理 隔离

26、隔离 物种形成的比较常见的方式：物种形成的比较常见的方式： 原原 种种 变异变异1 1 变异变异2 2 基因频率的定向改变基因频率的定向改变 变异变异 类型类型1 1 变异变异 类型类型2 2 新物种新物种 1 1 新物种新物种 2 2 生殖生殖 隔离隔离 种群种群1 1 种群种群2 2 物种形成是否一定要经过地理隔离？物种形成是否一定要经过地理隔离？ 物种的形成物种的形成必须必须经过生殖隔离，但经过生殖隔离，但不一定不一定 要经过地理隔离。要经过地理隔离。 地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离 长期长期 新物种出现的标志：生殖隔离新物种出现的标志：生殖隔离 隔离是物种形成的必要条件。隔离是物种形成的必要条件。 如：多倍体植物的形如：多倍体植物的形 成成 普通小麦普通小麦 AABBCC 黑麦黑麦 DD ABCD(不育不育) 秋水仙素秋水仙素 AABBCCDD 可育可育 八倍体小黑麦八倍体小黑麦 如：多倍体植物的形成如：多倍体植物的形成 没有地理隔离，但是也形成了新的物种没有地理隔离，但是也形成了新的物种 1 1、突变和基因重组突变和基