种群基因频率的改变与生物进化

问题探讨情景：如果在灰色翅（基因型为aa昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（Aa的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。

讨论：

1根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点,该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？2如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能保留下来呢？

与其他个体交配繁殖，后代都会是绿色的吗？

在自然界中，没有哪一个个体是长生不死的，个体的表现型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖传给后代，并且在群体中扩散。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应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化。一、种群基因频率1种群的概念

生活在一定区域的同种生物的全部个体叫种群。2、种群的特点：

种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。3、基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。4、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。

在一个种群中，某种基因型个体数占该种群个体总数的比率。5基因型频率：基因型频率=该基因型个体数该种群个体总数×100%该基因的总数基因频率=该等位基因的总数×100%

基因频率=纯合体基因型频率杂合体基因型频率的一半Aa=1AAAaaa=1例：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%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少？该基因的总数基因频率=该等位基因的总数×100%用数学方法讨论基因频率的变化思考与讨论亲代基因型频率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%

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%36%48%16%（2）从后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？自然界中种群的基因频率要稳定不变不进化,必须满足以下几点：①该种群非常大；②所有的雌雄个体都能自由交配且产生后代;③没有迁入和迁出；④自然选择对不同表现型的个体没有作用；⑤这对基因不发生突变。哈代——温伯格定律：一个有性生殖的自然种群中，在理想情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。哈代-温伯格定律可用数学方程式表示：p＋q2=p2＋2pq＋q2=1

其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。pq永远为1，p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。

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%（3）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？36%48%16%

例如：一个果蝇约有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基因突变许多等位基因基因重组许多基因型大量可遗传的变异形成了进化的原材料不能!因为变异是随机的、不定向的突变和基因重组能够决定进化的方向吗？那么进化的方向是由什么决定的？

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1、突变指基因突变和染色体变异。2、突变的有害和有利并不是绝对的，它取决于生物的生存环境。3、突变和基因重组只产生生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。探究自然选择对种群基因频率的影响s长满地衣的树干上的桦尺蠖

黑褐色树干上的桦尺蠖

探究

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。1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10%；Ss20%；ss70%，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，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，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？探究第1年第2年第3年第4年……基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%707%26%292%147%561%609%261%739%293%131%1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有影响吗？变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食自然选择使基因频率定向改变。升高降低第1年第2年第3年第4年……基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%707%26%292%147%561%609%261%739%293%131%2在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因结论：自然选择决定生物进化的方向

在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化（三）自然选择决定生物进化的方向镰刀型贫血症相关基因型及具体表现资料1患者基因型对应缺氧时患者个体表现AA红细胞全部保持正常的双面凹圆饼形Aa红细胞有一半会变为异常的镰刀形，生活基本正常aa全部红细胞会变为镰刀形未到生育年龄前就已夭亡假说：在正常人群中，a基因的频率会保持在较低水平上探究：理论上，正常人群中镰刀型红细胞基因（即a基因）的基因频率会保持在怎样的水平上？世代生活在非洲的黑人镰刀型贫血症等位基因的频率资料2基因型非洲黑人AA基因型56%Aa基因型40%aa基因型4%A基因a基因24%76%基因型非洲黑人美洲黑人AA基因型56%Aa基因型40%aa基因型4%A基因99%a基因1%世代生活在美洲的黑人中镰刀型贫血症等位基因的频率资料324%76%同一个祖先起源理论上本应该趋近于消失的镰刀型红细胞的基因（a基因）为什么会在中非地区的黑人人群中保持如此高的基因频率？

自然界中存在某种机制，阻止a基因基因频率下降神秘的疟疾狂魔资料4中非地区北美地区疟疾流行地区分布图神秘的疟疾狂魔资料5疟疾的病理分析疟疾是疟原虫引起的恶性疾病疟原虫寄生在红细胞中疟原虫的代谢类型为需氧异养型基因型镰刀型贫血症疟疾aa型个体AA型个体Aa型个体患，且死亡不患不患患，易死亡有抵抗能力，不死亡不会死亡镰刀型红细胞基因在非洲的分布和疟疾在非洲的分布图资料6镰刀型红细胞基因在非洲分布疟疾在非洲分布1%-5%5%-10%15%-20%10%-15%疟疾分布由于疟疾的选择作用，使得a基因保持一个较高的基因频率例：用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。1狼群中存在不同类型的个体，如有跑得快的，有跑得慢的。它说明生物具有______的特性，而这种特性是生物进化的。2随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。这样，食物、环境对狼起了______作用，而这种作用是______的，它决定着生物进化的______。变异原材料选择方向定向1AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%，那么A、a的基因频率是多少？

A36%和64%B57%和