现代生物进化理论的主要内容-(2)

1、 研究生物的进化仅仅研究个体研究生物的进化仅仅研究个体 的表现型是否与环境适应是不的表现型是否与环境适应是不 够的，还必须研究够的，还必须研究群体群体的基因的基因 组成变化。组成变化。这个群体就是这个群体就是种群种群！一、种群基因频率的改变与生物进化一、种群基因频率的改变与生物进化1.什么叫做种群？什么叫做种群？ 生活在生活在一定区域一定区域的的同种同种生物的生物的全部全部个体叫做种群个体叫做种群. 种群中的个体并不是机种群中的个体并不是机械地集合在一起械地集合在一起, ,而是彼此而是彼此可以交配可以交配, ,并通过繁殖将各并通过繁殖将各自的基因传给后代自的基因传给后代. .( (一一) )种

2、群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基说明在自然界中，种群是生物繁殖、进化的基本单位。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、无翅的成蚜一块稻田里的全部幼蚜、有翅、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 （ ） 种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位 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

3、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BC 性状是由基因控制的，因此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。如何分析种群基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？的基因组成和变化？由此人们提出由此人们提出基因库基因库和和基因频率基因频率的概念。的概念。2.什么是种群的基因频率？什么是种群的基因频率？在在一个种群基因库一个种群基因库中，某基因占中，某基因占全部等位基因全部等位基因的比率叫做基因频率的比率叫做基因频率。1.什么是种群的基因库？什么是种群的基因库？一个种群一个种群中中全部个

4、体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因叫这个叫这个种群的基因库。种群的基因库。3.什么是种群的基因型频率？什么是种群的基因型频率？某种特定基因型的个体占种群内全部个体的比率某种特定基因型的个体占种群内全部个体的比率2.基因频率的计算基因频率的计算 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, 褐色翅的基因位褐色翅的基因位a a，调查，调查发现发现AAAA、AaAa、aaaa的个体分别占的个体分别占3030、6060、10,10,那么那么A A、a a的基因频的基因频率是多少？率是多少？A=302+60 _ 200=60% 200a=102+60 _=40%A+a=1

5、此种基因的个数此种基因的个数 种群中该对等位基因的总数种群中该对等位基因的总数某种基因的某种基因的基因频率基因频率=AAAA、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=A=24% +1/2 X 72% = 60% 据调查得知，某学校的学生中各血型的比据调查得知，某学校的学生中各血型的比率如下：率如下： IAIA 2

6、0% IAi 30% IBIB 10% IBi 20% IAIB 10% ii 10%计算计算IB的基因频率。的基因频率。10% 10% 20%） = 25%X染色体上基因频率的计算染色体上基因频率的计算vXB= 100%_XB+XbXB例：人群中例：人群中100个体，男女各半，其中个体，男女各半，其中基因型为基因型为XBXB的的40、XBXb为为8、XbXb为为2、XBY为为42、XbY为为8，则在该地区，则在该地区XB和和Xb的基因频率分别为：的基因频率分别为：v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，设，设A A的基因频率的基因频率=p=p，a a的基因频的基因频率率=

7、q =q ，因为，因为(p(pq)=A%+a%=1q)=A%+a%=1， 则（则（p+qp+q）2 2 = p= p2 2+2pq+q+2pq+q2 2=AA%+Aa%+aa%=1 =AA%+Aa%+aa%=1 。vAAAA的基因型频率的基因型频率=p=p2 2；vaaaa的基因型频率的基因型频率=q=q2 2；vAaAa的基因型频率的基因型频率=2pq=2pq。 哈代哈代温伯格定律温伯格定律: :遗传平衡定律遗传平衡定律 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 1908 年和年和19091909年独立证明的，这一定律又

8、称年独立证明的，这一定律又称哈代哈代温伯格定律，温伯格定律， 它是指在一个它是指在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、自然没有突变、自然选择和迁移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的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以世代相传代相传不发生变化，保持平衡不发生变化，保持平衡。3. 用数学方法讨论基因频率的改变用数学方法讨论基因频率的改变(5)(6)(1)(2)(3)(4)假设假设115115页题目中的种群满足以下五个条件：页题目中的种群满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大，昆虫群体数量足够大， 没有迁入与迁出，没有迁入与迁出，全部的雌雄个体间都能

9、自由交配并能产生后代，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，AAAA、AaAa、aaaa三种基因型昆虫的生存能力完全相同三种基因型昆虫的生存能力完全相同 （也（也就是说自然选择对就是说自然选择对A A、a a控制的翅型性状没有作用）控制的翅型性状没有作用）A A和和a a都不产生突变都不产生突变, ,即没有基因突变和染色体变异。即没有基因突变和染色体变异。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)该该种群种群产生的产生的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? A 60%a 40%卵细胞卵细胞精子精子A 60%a 40%36

10、%24%16%AAAaAa24%aa子一子一代基代基因型因型频率频率(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?(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?30%30%30%10%36%48%60%40%16%亲代基因型的亲代基因型的频率频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率配子的比率A( ) A( ) a( ) a( )子代基因型的子代基因型的频率频率AA( ) Aa( )aa( )子代种群的基子代种群的基因频率因频率A ( )a( ) 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AA30%Aa60%aa10%基因基因频率

11、频率A60%a40%36%48%16%36%16%48%36%48%16%(4)在讨论题在讨论题2中的群体中的群体满足五个条件满足五个条件的情况下的情况下,计算子计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率二代、子三代的基因频率与基因型频率 ; 分析一下各分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？代基因频率与基因型频率相同吗？ 满足五个假设条件满足五个假设条件的种群是理想的种群的种群是理想的种群, ,在自然条件下在自然条件下, ,这样的种群是不存在的这样的种群是不存在的. .这也从这也从反面说明了在自然界中反面说明了在自然界中, ,种群的基因频率种群的基因频率迟早迟早要要发生变化发生变化, ,也就是

12、说种群的也就是说种群的进化进化是必然的是必然的. .（5 5）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计）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？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特别是如果第点假设（基因基因A和和a都不产生突变都不产生突变,即没有基即没有基因突变和染色体变异。因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？变的哪个特性相违背？与基因突变的普遍性相违背。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、如果该种群出现新的突变型，也

13、就是产生新的等位基因（产生新的等位基因（A2），种群的基因频），种群的基因频率会变化吗？基因率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变的频率可能会怎样变化？化？突变产生的新基因会使种群的基因频率发突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。生变化。基因基因A A2 2的频率是增加还是减少，要看这一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。取决于生物生存的环境。下列关于基因库的叙述正确的是下列关于基因库的叙述正确的是 ( )( )A A一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种群一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做

14、这个种群的基因库的基因库B B一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种群一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库的基因库C C一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群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的基因库D D一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡减和灭亡 C基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生基因突变在自然界是普遍存在的，因此基因突变产生新的等位基因新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化这就可能使种群的基因频率发生变化.什么是突变？什么是突变？可遗传的变异来源于基因

15、突变、基因重组和染色体变异。可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。其中基因突变和染色体变异统称为突变。( (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 普遍性普遍性: :随机性随机性: :低频性低频性: :多害少利性：多害少利性：不定向性：不定向性：A Aa a1 1或或A Aa a2 2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? 意义意义: :基因突变尽管是随机的、不定向的，在自然状态下，突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，它变频率很低，但却是普遍存

16、在的，它是新基因产生的途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。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？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。突变的有害还是有利也不是绝突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生对的，这往往取决于生物的生存环境。存环境。1种群中突变的特点：种群中突变的特点： 突变数很大、随机

17、、不定向突变数很大、随机、不定向2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向 例如：果蝇约有例如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率对基因，假定每个基因的突变率都是都是105，若有一个中等数量的果蝇种群（约有，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？ 2 104 105个体个体 108种群种群=2 107结论：突变和基因重组产生进化的原材料结论：突变和基因重组产生进化的原材料（1 1）根据前面所学的知识你能做出假设吗？）根据前面所学的知识你能做出假设吗

18、？“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”黑褐色树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖自然选择可以使种群的基因频率定向改变自然选择可以使种群的基因频率定向改变探究活动2 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。）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。18701870年桦尺蠖的基因型频率为年桦尺蠖的基因型频率为SS 10% SS 10% ； Ss 20%Ss 20%； ss 70%ss 70%，在树，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

19、减少得种群中浅色个体每年减少10%10%，黑色个体每年增加，黑色个体每年增加10%10%，以后的几，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？年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？第1年第2年第第3年年第第4年年基因基因型频型频率率SS10%10%11.5%11.5%Ss20%20%22.9%22.9%ss70%70%65.6%65.6%基因基因频率频率S20%20%23%23%s80%80%77%77%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高升高降低降低1 1、在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑

20、的环境对桦尺、在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？有影响吗？2 2、在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？变黑的环境使控制浅色的变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，基因频率减少，S基因频率增加基因频率增加许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食捕食天敌看到的是天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因色的基

21、因桦尺蠖桦尺蠖深色深色浅色浅色栖息环境浅色栖息环境浅色（个体多）（个体多）（个体少）（个体少）栖息环境深色栖息环境深色s基因频率基因频率95%S基因频率基因频率5%浅色浅色深色深色s基因频率基因频率5%S基因频率基因频率95%（个体少）（个体少）（个体多）（个体多）（生物进化的实质：种群基因频率发生变化的过程）（生物进化的实质：种群基因频率发生变化的过程）改变种群基因频率的因素改变种群基因频率的因素（影响生物进化的因素）（影响生物进化的因素）:1.突变和基因重组突变和基因重组2.自然选择自然选择3.迁入迁出迁入迁出4.隔离隔离5.遗传漂变遗传漂变（小群体引起的基因频率随（小群体引起的基因频率随

22、机减小甚至基因丢失的现象）机减小甚至基因丢失的现象）基因突变、基因重组与生物进化：基因突变、基因重组与生物进化：基因突变（不定向）基因突变（不定向）新的等位基因新的等位基因 基因重组基因重组 多种多样的基因型多种多样的基因型 （表现型）（表现型）提供进化原材料提供进化原材料 自然选择（定向）自然选择（定向）有利变异积累有利变异积累不利变异淘汰不利变异淘汰 基因频率定向改变基因频率定向改变生物进化（定向）生物进化（定向）影响基因频率的因素：影响基因频率的因素：突变突变、基因重组、迁入迁出、隔离、遗传漂变和、基因重组、迁入迁出、隔离、遗传漂变和自然选择自然选择生物进化的实质就是：生物进化的实质就是

23、：种群是生物进化的单位，也是生物（种群是生物进化的单位，也是生物（ ）的单）的单位。位。繁殖繁殖生物进化生物进化=种群基因频率变化种群基因频率变化种群基因频率发生变化的过程。种群基因频率发生变化的过程。小结：小结：曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频率发生了很大变曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频率发生了很大变化，但是并没有形成新的物种。为什么说它们没有形化，但是并没有形成新的物种。为什么说它们没有形成新的物种？怎样判断两个种群是否属于一个物种？成新的物种？怎样判断两个种群是否属于一个物种？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

24、为一个物种，简称生物称为一个物种，简称“种种”。在自然界，同一种生物由于地理上的障碍而形成不同在自然界，同一种生物由于地理上的障碍而形成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象，叫做地理隔离。地理隔离。隔离隔离地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离隔离：隔离：不同种群间的个体，在不同种群间的个体，在自然条件下自然条件下基因不能自基因不能自由交流的现象由交流的现象马和驴马和驴不是不是一个物种，一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成不同物种之间一般是不能相互交配的

25、，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫功，也不能产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。生殖隔离。（动物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因开花季节、（动物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因开花季节、花的形态不同，而造成的不能交配等都属于生殖隔离花的形态不同，而造成的不能交配等都属于生殖隔离 ）例：不同“人种”世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种智智人种。人种。东东北北虎虎华华南南虎虎两个不同虎亚种两个不同虎

26、亚种 （马和驴马和驴杂交产骡杂交产骡）生殖隔离生殖隔离注：不同种群之间一旦产生生殖隔离，就不会有基因交流了。注：不同种群之间一旦产生生殖隔离，就不会有基因交流了。地理隔离地理隔离种群和物种的区别种群和物种的区别概概念念生生活活地地域域相相互互关关系系同一地点同一地点一定自然区域，同一地点、一定自然区域，同一地点、不同地点不同地点一个物种可以包括多个种群，同一物种多个种群之间一个物种可以包括多个种群，同一物种多个种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能形成多个物种存在地理隔离，长期发展下去可能形成多个物种生活在一定区域的同种生物的生活在一定区域的同种生物的全部个体。全部个体。彼此可以交配实现基因交

27、流。彼此可以交配实现基因交流。是生物进化、繁殖的基本单位是生物进化、繁殖的基本单位指分布在一定的自然区域内，具有指分布在一定的自然区域内，具有一定的形态、结构和生理功能，而一定的形态、结构和生理功能，而在自然状态下能够相互交配和繁殖，在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能产生可育后代的一群生物个体。并能产生可育后代的一群生物个体。自然选择自然选择1 1加拉帕戈斯群岛加拉帕戈斯群岛上几种地雀上几种地雀地地理理隔隔离离生殖隔离生殖隔离原原种种变异变异1 1变异变异2 2变异类型变异类型1 1新种新种1 1自然选择自然选择2 2变异类型变异类型2 2新种新种2 2基因频率的定向改变基因频率的定向改变物

28、种形成标志：物种形成标志：地理隔离地理隔离突变、基因重组、突变、基因重组、自然选择自然选择生殖隔离生殖隔离新物种新物种渐变式物种形成渐变式物种形成：爆发式物种形成：爆发式物种形成：无需地理隔离也能形成新物种无需地理隔离也能形成新物种 自然界里几平将近一半的被子植物和某些栽培作自然界里几平将近一半的被子植物和某些栽培作物就是这样形成的。物就是这样形成的。物种物种A物种物种B杂种植物杂种植物杂交杂交染染色色体体加加倍倍异源多倍体异源多倍体总结总结现代生现代生物进化物进化理论基理论基本观点本观点自然选择学说自然选择学说隔离隔离核心：核心：种群种群生物进化的基本单位：生物进化的基本单位：生物进化的实质

29、：生物进化的实质： 种群基因频率的改变种群基因频率的改变进化的原材料：进化的原材料：突变和基因重组突变和基因重组决定进化的方向：决定进化的方向：自然选择自然选择物种形成的物种形成的三个环节三个环节物种形成的必要条件：物种形成的必要条件：1、马（、马（2N64）和驴（）和驴（2N62）杂交能产生）杂交能产生后代称骡子，能够正常发育，但不能生育，这种后代称骡子，能够正常发育，但不能生育，这种情况称之为情况称之为 （ ） A、杂交育种、杂交育种 B、人工诱变、人工诱变 C、基因重组、基因重组 D、生殖隔离、生殖隔离2、产生上述情况的原因主要是产生上述情况的原因主要是 （ ） A、染色体结构发生了变化、染色体结构发生了变化 B、马和驴的遗传物质有本质区别、马和驴的遗传物质有本质区别 C、发生突变、发生突变 D