现代生物进化理论的主要内容

1、第第7 7章章 生物进化生物进化第第2 2节节 种群是进化的基本单位种群是进化的基本单位必修2一、一、达尔文的自然选择学说达尔文的自然选择学说查理查理达尔文（达尔文（1809180918821882）是英国的博物）是英国的博物学家，是最终建立进化论的人。学家，是最终建立进化论的人。达尔文曾随英国海军勘探船达尔文曾随英国海军勘探船“贝格尔贝格尔”号，做号，做了历时五年（了历时五年（1831183118361836）的环球航行考察）的环球航行考察，在动植物和地质等方面进行了广泛的观察，在动植物和地质等方面进行了广泛的观察，并采集了大量的生物标本和矿物标本，经过深并采集了大量的生物标本和矿物标本，经

2、过深入研究，形成了生物进化的观点。入研究，形成了生物进化的观点。事实事实1 1：生物：生物都有都有过度繁殖过度繁殖的倾向的倾向事实事实2 2：物种：物种内的个体数能内的个体数能保持稳定保持稳定事实事实3 3：资源：资源是有限的是有限的推论推论1 1：个体：个体间存在着间存在着生存生存斗争斗争事实事实4 4：个体：个体间普遍存在差间普遍存在差异异( (变异变异) )事实事实5 5：许多：许多变异是可能变异是可能遗遗传传的的推论推论2 2：具有：具有有利变异的有利变异的个体，生存个体，生存并留下后代并留下后代的机会多的机会多推论推论3 3：有利：有利变异逐代积累变异逐代积累，生物不断进，生物不断进

3、化出新类型化出新类型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4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+变异变异导致导致适者生存适者生存+有利性状遗传有利性状遗传导致导致生物新类型出现生物新类型出现达尔文把适者生存，不适者被淘汰达尔文把适者生存，不适者被淘汰的过程叫做自然选择。的过程叫做自然选择。5 用达尔文的自然选择学说的四个要点填空：用达尔文的自然选择学说的四个要点填空： 自然选择的基础是：自然选择的基础是：_ 自然选择的内因是：自然选择的内因是：_ 自然选择的方式是：自然选择的方式是：_ 自然选择的结果是：自然选择的结果是：_生存斗争

4、生存斗争遗传变异遗传变异适者生存，适者生存，不适者被淘汰不适者被淘汰过度繁殖过度繁殖鳕鱼的年产卵量是鳕鱼的年产卵量是500500万粒。有人计算过万粒。有人计算过, ,如果鳕如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼, ,那么不出那么不出6 6年年, ,整个大整个大西洋就会被鳕鱼塞满。西洋就会被鳕鱼塞满。 过度繁殖过度繁殖过度繁殖过度繁殖生存斗争生存斗争生物生物个体之间个体之间进行的相互斗争，以及生进行的相互斗争，以及生物物与无机自然环境与无机自然环境之间的斗争，赖以维持之间的斗争，赖以维持个体生存并繁衍种族的自然现象个体生存并繁衍种族的自然现象。生物个体间普遍存在差异（变异

5、生物个体间普遍存在差异（变异), 许许多变异是可遗传的。多变异是可遗传的。生物的变异有的比亲代更适应环境生物的变异有的比亲代更适应环境, 有有的却更不适应环境的却更不适应环境, 即变异是不定向的。即变异是不定向的。遗传变异遗传变异适者生存适者生存竹节虫的拟态结合自然选择学说的解释模型，结合自然选择学说的解释模型，利用达尔文的自然选择学说的观利用达尔文的自然选择学说的观点解释长颈鹿为什么脖子长？点解释长颈鹿为什么脖子长？达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿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产生的后代超过环境承受能力 ；它们；它们都要吃树叶而树叶不够吃都要吃树叶而树叶不

6、够吃 ；它们有；它们有颈长和颈短的差异颈长和颈短的差异 ；颈长的能吃到；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树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了饿死了 。适者生存适者生存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达尔文自然选择学说的评价达尔文自然选择学说的评价积极意义积极意义：局限性：局限性：1.1.解释生物解释生物进化的进化的原因原因2.2.揭示生物揭示生物多样性多样性的原因的原因3.3.解释生物解释生物适应性适应性的形成的形成（拟态、保护色、警戒色）（拟态、保护色、警戒色）1.1.对于对于遗传和变异遗传和变异的本质不能作出科学解释的本质不能作

7、出科学解释2.2.对生物进化的解释局限于对生物进化的解释局限于个体个体水平水平3.3.强调物种形成都是强调物种形成都是渐变渐变的结果，无法解释物种的结果，无法解释物种大爆发现象大爆发现象三、达尔文以后进化理论的发展三、达尔文以后进化理论的发展性状水平性状水平深入深入基因（分子）水平基因（分子）水平以生物个体为单位以生物个体为单位以种群为基本单位以种群为基本单位 形成以自然选择学说为基础的现形成以自然选择学说为基础的现代生物进化理论代生物进化理论认识到了遗传和变异的本质认识到了遗传和变异的本质获得性遗传的观点，已经被多数人摈弃。获得性遗传的观点，已经被多数人摈弃。“如果在一个烟雾弥漫的工业区灰色

8、翅（基因型为如果在一个烟雾弥漫的工业区灰色翅（基因型为aa）昆虫的群体中）昆虫的群体中偶然出现一只黑褐色翅（基因型为偶然出现一只黑褐色翅（基因型为Aa）的变异个体，且黑褐色比灰）的变异个体，且黑褐色比灰色更适宜环境生存。那么，昆虫的翅色将怎样变化？色更适宜环境生存。那么，昆虫的翅色将怎样变化？” 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！一一 种群是生物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位1.种群的概念种群的概念 生活在

9、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个体叫做种群种群. 种群中的个体并不是种群中的个体并不是机械地集合在一起机械地集合在一起, ,而是而是彼此可以交配彼此可以交配, ,并通过繁并通过繁殖将各自的基因传给后代殖将各自的基因传给后代. . 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.基因库的概念基因库的概念 一个种群中一个种群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，叫做这个种群的基因库叫做这个种群的基因库3.基因频率的概念基因频率的概念 在一个种群基因库中，在一个种

10、群基因库中，某个某个基因占基因占全部全部等位基因数的等位基因数的比率比率，叫做基因频率，叫做基因频率4.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, 褐色翅的基因褐色翅的基因位位a a，调查发现，调查发现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的基因频率是多少？（自读的基因频率是多少？（自读115115页）页）A=302+60 _ 200=60% 200a=102+60 _=40%A+a=1 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此种基因

11、的个数此种基因的个数=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 2X 2通过基因型个体数量计算基因频率通过基因型个体数量计算基因频率某种基因的某种基因的基因频率基因频率= 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 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迪和德国医生温伯格分别于迪和德国医生温伯格分别于19081908年和年和19091909年独立证明的，这一定律又称年独立证明的，这一定律又称哈哈迪迪温伯格定律。温伯格定律。他们指出，一个他们指出，

12、一个有性生殖的自然种群中，在符合以下有性生殖的自然种群中，在符合以下五五个个条件的情况下，条件的情况下，种群的基因频率和种群的基因频率和基因型频率可以世代相传基因型频率可以世代相传不发生变化，不发生变化，保持平衡保持平衡。 五个条件是：五个条件是：1、种群很大、种群很大 2、随机交配、随机交配 3、没有突变和重组、没有突变和重组 4、没有个体迁入迁出、没有个体迁入迁出 5、没有选择、没有选择 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的基因频的基因频率率=p=p，a a的基因频率的基因频率=q =q ， 因为因为(p(pq)=q)=A%+aA%+a%=1%=1， 则

13、（则（p+qp+q）2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2= =AA%+Aa%+aaAA%+Aa%+aa%=1 %=1 。 AAAA的基因型频率的基因型频率=p=p2 2； aaaa的基因型频率的基因型频率=q=q2 2； AaAa的基因型频率的基因型频率=2pq=2pq。 影响基因频率的因素 在自然条在自然条件下，哈迪件下，哈迪- -温伯格定律所温伯格定律所需的五个条件需的五个条件是难以满足的是难以满足的，因而基因频，因而基因频率总是要发生率总是要发生改变，也就是改变，也就是说进化在任何说进化在任何种群中都是必种群中都是必然要发生的。然要发生的。小小 结结( (一一) )种群是生

14、物进化的基本单位种群是生物进化的基本单位1、种群、基因库、基因频率等概念、种群、基因库、基因频率等概念2、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( (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可遗传变异可遗传变异为进化提供了原材料为进化提供了原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此外，突变的有害还是有利此外，突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。例如：于生物的生存环境。例如：（三）、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 从宏观（性状）上来看进化过

15、程：性状与环境色彩相似，从宏观（性状）上来看进化过程：性状与环境色彩相似，较能适应环境而大量生存；性状与环境色彩差异很大，易被捕较能适应环境而大量生存；性状与环境色彩差异很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。食者捕食而大量被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。 从微观（基因）来看进化过程为：从微观（基因）来看进化过程为：淘汰不利变异的基因，淘汰不利变异的基因，保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。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. . 能够在自然状态下能够在自然状态下相互交配相互交配并且产生并且产生

16、可育可育后代后代的的一群一群生物称为一个物种，简称生物称为一个物种，简称“种种”。1：物种的概念：物种的概念概念概念:指指同一同一物种物种不同不同种群间的个体，种群间的个体，在自然条件下在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。（1）地理隔离：）地理隔离：2、隔离的概念和类型、隔离的概念和类型在自然界，同一种生物由于地理上的障碍在自然界，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，叫做基因交流的现象，叫做地理隔离。地理隔离。东北虎东北虎华南虎华南虎 分布在不同自然区域的种群，由于高山、分布在不同自然区域的种群

17、，由于高山、河流和沙漠等地理上的障碍，使彼此间无法相河流和沙漠等地理上的障碍，使彼此间无法相遇而不能交配遇而不能交配例：东北虎与华南虎例：东北虎与华南虎（2）生殖隔离 不同物种之间一般是不能相互交配的，不同物种之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，即使交配成功，也不能产生可育的后代，这种现象叫这种现象叫生殖隔离生殖隔离。（。（原因原因是：动物求是：动物求偶方式不同、繁殖期不同，植物开花季节、偶方式不同、繁殖期不同，植物开花季节、花的形态不同，而造成的不能交配等。）花的形态不同，而造成的不能交配等。）马马驴驴骡骡例：马和驴不是一个物种例：马和驴不是一个物种因马与驴交配产生

18、的后代骡没有生殖能力因马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力例：虎与狮交配的后代例：虎与狮交配的后代虎狮兽虎狮兽自然自然选择选择1 1例：加拉帕例：加拉帕戈斯群岛上戈斯群岛上几种地雀几种地雀地理地理隔离隔离生殖生殖隔离隔离原原种种变异1变异2变异类型1新种1自然自然选择选择2 2变异类型2新种2基因频率的定向改变3 3、隔离在物种形成中的作用：新物种形成。、隔离在物种形成中的作用：新物种形成。物种的形成物种的形成 长期的地理隔离而达到生殖隔离。长期的地理隔离而达到生殖隔离。 生殖隔离一旦形成生殖隔离一旦形成，原来属于同一，原来属于同一物种的生物就成了物种的生物就成了不同不同的物种。的物种。物种形成

19、的意义：（1）、增加了生物的类型。）、增加了生物的类型。（2）、能适应改变的环境。）、能适应改变的环境。注意注意：有时无需地理隔离也能形成：有时无需地理隔离也能形成新物种新物种AABBCC（普通小麦）（普通小麦）DD（黑麦）（黑麦）ABC配子D配子ABCD（不育）AABBCCDD（八倍体小黑麦）（八倍体小黑麦）（可育）秋水仙素处理例：八倍体小黑麦的培育1 1、突变和基因重组突变和基因重组产生进化的原材料产生进化的原材料2 2、自然选择自然选择决定生物进化的方向决定生物进化的方向( (定向定向) )3 3、隔离隔离导致物种的形成导致物种的形成三三 、 共同进化与生物多样性的形成共同进化与生物多样性的形成1、共同进化、共同进化 含义含义 不同物种间的共同进化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生物与无机环境之间的相互影响和共同 演变演变2、生物多样性的形成、生物多样性的形成 基因多样性基因多样性（1）生物多样性的内容）生物多样性的内容 物种多样性物种多样性 生态系统多样性生态系统多样性（2）生物多样性形成的进化历程）生物多样性形成的进化历程生物的进化历程可概括为：生物的进化历程可概括为：从原核生物到真核生物，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。，由低等到高等。3、