生物进化2012的课件资料

生物进化2012的课件资料第1页/共50页第七章第1节现代生物进化理论的由来本节聚焦1、在达尔文之前，人们是怎样看待生物的进化的？2、达尔文的自然选择学说的要点是什么？3、达尔文的自然选择学说有哪些局限性？第2页/共50页用进废退——指由环境和“用进废退”引起变异是可以遗传的——经常使用的器官就发达，不使用的就退化获得性遗传食蚁兽长期伸长舌头舌头细长鼹鼠长期生活在地下眼睛退化拉马克的进化观点思考：某人经常晒太阳皮肤黝黑他的后代皮肤也比较黑？性状是由基因型控制的，只有遗传物质改变而引起的变异，才有可能被遗传到下一代。故拉马克的理论无法成立第3页/共50页拉马克的进化学说历史贡献：1.所有生物都不是____造的，而是由_______的生物进化来的2.进化的原因：生物是由___等到___等____进化的3.进化的原因：___________和_____________神更古老低高逐渐“用进废退”“获得性遗传”4.进化的结果：形成了生物对环境的各种_____特征适应性进化观点：

反对神创论和物种不变论历史局限性：缺少科学证据支持“用进废退”和“获得性遗传”观点历史上第一位提出比较完整的进化理论的学者第4页/共50页5年的环球航海考察达尔文（C.Darwin）1868不同岛上的地雀联想到物种不可能一成不变，而是在不同的环境下不断变化第5页/共50页达尔文的自然选择学说主要观点：1、过度繁殖（条件）2、生存斗争（手段）3、遗传变异（基础、内因）4、适者生存（结果）——《物种起源》（1859）第6页/共50页事实1：生物都有过度繁殖的倾向事实2：物种内个体数能保持稳定事实3：资源是有限的推理1：个体间存在着生存斗争事实5：许多变异是可以遗传的事实4：个体间存在差异（变异）推论2：具有有利变异的个体，生存并留下后代的机会多推论3：有利变异逐代积累，生物不断进化出新类型达尔文自然选择学说的解释模型第7页/共50页达尔文自然选择学说的解释模型（简化）有限资源过度繁殖遗传变异生存斗争（外因、动力）（内因、材料）适者生存有利变异积累生物新类型自然选择第8页/共50页自然选择的过程：原始种变异个体变异个体新物种适者生存适者生存不适者被淘汰不适者被淘汰生存斗争生存斗争通过遗传逐代积累变异是不定向的

经过长期的自然选择，微小有利变异，通过遗传的积累，成为显著的有利变异，最后产生了适应环境的生物新类型。变异个体自然选择是定向适应是自然选择的结果变异个体变异个体变异个体自然选择来决定生存或淘汰第9页/共50页拉马克学说的解释的应用第10页/共50页达尔文学说的解释的应用长颈鹿的祖先后代个体间性状的差异生存斗争长颈、长前肢个体遗传积累（有利变异）（适者生存）现代长颈鹿（遗传变异）现代长颈鹿个体差异生存斗争适者生存过度繁殖短颈鹿长颈鹿第11页/共50页⑴拉马克：变异=适应(用进废退)生物是按照环境的需要来进行变异生物的需要决定进化的方向⑵达尔文：变异+选择=适应(自然选择)变异不等于适应自然选择就是要保留适应环境的，淘汰不适应环境的结果是保留下来的个体一定是适应环境的先变异，后选择（变异是不定向的，而自然选择是定向的）两者的在进化学说上的分歧第12页/共50页

自然界中的生物，通过激烈的生存竞争，适应者生存下来，不适应者被淘汰。变异十选择=适应1、选择对象—由变异提供3、内在因素—遗传和变异4、进化方向/选择的力量—由自然选择决定5、进化动力、手段—生存斗争6、进化结果—生物的适应性和多样性2、外在因素—过度繁殖、变化的环境、有限的生存条件达尔文的自然选择学说历史贡献：较好地解释了生物的统一性多样性适应性—所有生物都有共同的祖先—进化的结果—自然选择的结果较好地解释了生物进化的原因历史局限性：1、不能解释遗传变异的本质2、对生物进化的解释局限于个体水平3、强调物种的形成都是渐变的结果，不能解释物种大爆发等现象第13页/共50页达尔文以后进化理论的发展：性状水平深入到基因水平以生物个体为单位以种群为基本单位发展到

形成以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。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。第14页/共50页现代生物进化理论的主要内容第15页/共50页一、种群是生物进化的基本单位1、种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体例：判断下列是否属于种群（1）一个池塘中的全部鲤鱼（2）一个池塘中的全部鱼（3）一片草地上的全部植物（4）一片草地上的全部蒲公英（5）一个池塘中的全部雄鲤鱼（6）一个池塘中的全部成年鲤鱼种群是生物繁殖的基本单位第16页/共50页以下描述是种群吗？此时此刻我们所在教室内的全部学生和老师。一个种群中的个体是机械地集合在一起吗？一个种群中的个体是能自由交配、繁殖的，因此种群是生物繁殖的基本单位第17页/共50页2、基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。3、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。基因型频率：在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。第18页/共50页基因频率某种基因频率＝某种基因的数目该基因数和其等位基因数的总和某种基因型频率＝某种基因型的个体数该种群个体总数基因型频率(1)基因频率一对等位基因的频率之和等于1种群中基因型的频率之和等于1A％＋a％＝1AA％＋Aa％＋aa％＝1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个、60个、10个，那么A、a的基因频率是多少？第19页/共50页例抽样调查某地100位女性和100位男性发现：女性中有5位色盲患者和20位携带者，男性中有15位色盲患者，则该地色盲基因的频率约是多少？5×2+20+15100×2+100×100%=15%X=aX=a———————X

aX+

AX

a第20页/共50页3.用数学方法讨论基因频率的改变

假设讨论题2中的群体满足以下五个条件：①昆虫群体数量足够大，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入与迁出，④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用）⑤也没有基因突变和染色体变异。计算：

(1)子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率第21页/共50页讨论：用数学方法讨论基因频率的变化假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有作用，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算：亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型频率AA()Aa()AA()子代基因频率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%子二代、子三代，种群的基因频率分别是多少？第22页/共50页子二代子一代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)配子的比率A()A()a()a()子二代基因型频率AA()Aa()AA()子二代基因频率A()a()36%24%24%16%36%48%16%60%40%子三代子二代基因型频率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)配子的比率A()A()a()a()子三代基因型频率AA()Aa()AA()子三代基因频率A()a()36%24%24%16%36%48%16%60%40%第23页/共50页在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：

A60%A60%a40%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa卵子精子第24页/共50页

亲代子一代

子二代

子三代基因型频率AA30%Aa60%aa10%基因频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%（2）分析各代基因频率与基因型频率相同吗？

36%48%16%第25页/共50页（三）遗传平衡定律（哈迪-温伯格定律）种群有相对的稳定性，其基础是遗传平衡。1.定律内容：一个有性生殖的自然种群，在符合下列条件时，各基因频率和基因型频率将在世代遗传中保持不变，并且基因频率决定基因型频率。①种群大；②随机交配；③没有突变；④没有迁移；⑤没有自然选择。2.定律的数学表达式：

(p＋q)2

＝p2＋2pq＋q2

＝1p：等位基因A的频率；q：等位基因a的频率；p2：基因型AA的频率；2pq：基因型Aa的频率；q2：基因型aa的频率。第26页/共50页

1.人的白化病取决于隐性基因a，假设调查发现每10000人中有一个白化病患者，问Aa的人数是多少？解：aa的频率：1/10000，即q2=0.0001则：q=0.01，p=0.99；2pq=0.0198即Aa的频率是0.0198，人数有198人。2.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多少？解：（15+2+14）/600＝5.17%第27页/共50页不能遗传的变异可遗传的变异基因突变染色体变异基因重组二、突变和基因重组产生进化的原材料1、变异类型突变由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色。

某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型第28页/共50页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？

例如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10－5，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？2×104×10－5个体×108种群=2×107第29页/共50页实例：在经常刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫特别多

突变的有利和有害并不是绝对的，它取决于生物的生存环境第30页/共50页

基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。由于基因突变和重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。第31页/共50页现代生物进化理论基因突变染色体变异基因重组突变进化的原材料观点②——突变和基因重组产生进化的原材料★生物个体的基因突变率是_________,但一个种群每代出现的基因突变率__________★一个种群每代出现的基因重组的个数______都是随机的不定向很低较高很多突变产生等位基因基因重组多种基因型种群出现大量可遗传的变异变异是不定向的形成了进化的原材料（有性生殖）第32页/共50页现代生物进化理论观点③——自然选择决定生物进化的方向19世纪中叶以前20世纪中叶以后两种尺蠖基因频率浅色（s）黑色（S）环境条件原因结论95%以上5%5%95%以上树干长满浅色地衣树皮被煤烟熏成黑褐色生物进化的方向是由自然选择决定的环境选择某种变异个体的生存直接选择的是基因型还是表现型？为什么？最终选择的又是什么？表现型天敌观察到的是表现型而非基因型基因型突变的有利和有害并不是绝对的取决于环境的条件变异有利变异不利变异自然选择生存淘汰基因频率增加基因频率减少，消失进化导致生物朝一定的方向（适应环境的方向）不断进化自然选择使基因频率定向改变在相同的环境下可以选择保留多种有利的变异第33页/共50页按黑色个体每年增加１０％、

浅色个体每年减少１０％计算过程90.96个51.03个26.62个13.31个第4年93个56.7个24.2个12.1个第3年96个63个22个11个第2年共计(100个)ss70％（70个）Ss20％（20个）SS10％（10个）第1年第34页/共50页70.7%74%77%80%s29.3%26%23%20%S基因频率56.1%61%65.6%70%ss29.3%26%22.9%20%Ss14.6%13%11.5%10%SS基因型频率…...第4年第3年第2年第1年“探究自然选择对种群基因频率的影响”结论：自然选择可以使种群的基因频率定向改变第35页/共50页进化的实质——

生物进化其实就是种群基因频率改变的过程.第36页/共50页现代生物进化理论观点④——隔离导致物种形成物种的概念：隔离的概念：隔离的种类：能够在自然状态下互相交配，并产生出可育后代的一群生物个体指同一物种不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。地理隔离：由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配。生殖隔离：种群间的个体不能自由交配或交配后不能产生可育的后代。地理隔离不一定导致生殖隔离第37页/共50页

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（species），简称“种”。（一）、物种的概念第38页/共50页马与驴交配产生的后代--骡没有生殖能力！

不同物种之间相互进行交配，如果交配成功并产生后代，那么该后代是否具有繁殖后代的能力呢？第39页/共50页（二）隔离的类型：1.地理隔离2.生殖隔离杂种不活杂种不育杂种败育受精前的生殖隔离生态隔离季节隔离行为隔离机械隔离配子隔离受精后的生殖隔离第40页/共50页物种形成的过程：现代生物进化理论观点④——隔离导致物种形成原物种种群地理隔离种群1种群1各自突变和基因重组不同环境条件不同自然选择不同生殖隔离两个物种互不影响基因库明显差异隔离与物种形成的关系：形成新物种的必要条件物种形成的步骤：变异选择（自然或人工）隔离结论：经过长期的地理隔离而达到生殖隔离；生殖隔离一旦形成，原来属于同一物种的生物就形成了不同的物种。基因频率改变基因频率改变(渐变式）第41页/共50页非地理隔离引起生殖隔离（骤变式）二倍体加倍四倍体（新物种）第42页/共50页2.物种形成的三个基本环节：突变和基因重组——提供进化的原材料；自然选择——使基因频率定向改变，

决定生物进化的方向；隔离——物种形成的必要条件

第43页/共50页注意：物种形成与生物进化的关系生物进化种群基因频率的改变物种进化种群基因频率的改变生殖隔离第44页/共50页观点⑤——共同进化导致物种多样性的形成现代生物进化理论1、共同进化的概念___________之间、______________之间在_____________中不断进化和发展，这就是共同进化。生物与生物之间的共同进化生物与无机环境之间的共同进化—在生存斗争中，相互选择，形成各自特征例如：捕食者的存在客观上有利于被捕食者种群的发展，有利于增加物种多样性—在生存斗争中，相互影响，形成各自特征例如：地球的环境变化，出现了多种多样的生物物种，又促进形成了多种多样的生态系统2、共同进化的内涵不同物种生物与无机环境相互影响3、共同进化的结果形成千姿百态的物种，形成多种多样的生态系统第45页/共50页5、生物多样性的形成：古细菌两级生态系统（只有生产者和分解者）三级生态系统（生产者,消费者,分解者）蓝藻、细菌真核生物无脊椎动物海洋：陆地：部分海洋植物原始陆生植物（主要蕨类植物）裸子植物被子植物原始陆生动物（两栖类）爬行类鸟类哺乳类部分海洋动物(主要依据：化石)异养厌氧的单细胞自养需氧的单细胞有性生殖增加变异寒武纪大爆发恐龙灭绝陆地生态系统观点⑤——共同进化导致物种多样性的形成简单复杂水生陆生低等高等4、生物多样性的概念：主要指基因多样性、物种多样性、生态系统多样性第46页/共50页现代生物进化理论在发展1、中性突变说：基因突变对生物适应性的影响并不是非益即害或非害即益，大多数基因突变是中性的，自然选择对这些基因突变不起作用,这些基因突变经过长期积累，会导致种群间遗传物质出现较大的差别。2、物种形成的骤变说：决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而非自然选择物种的形成并不都是渐变的过程，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。——从分子水平解释例如，决定苯丙氨酸的密码子可以是UUU，也可以是UUC，如果DNA分子中