现代生物进化理论的主要内容（共张）

第二节现代生物进化理论的主要内容一、种群基因频率的改变与生物进化

1.种群是生物进化的基本单位生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群种群的特点：种群中的个体可以彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做该种群的基因库。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例。A（a）的频率=A(a)的个数/基因A和a总数A频率+a频率=1某种基因的基因频率=某种基因的纯合体频率+1/2杂合体频率基因型频率=该基因型个体数/该种群个体总数已知某昆虫翅的绿色由显性基因A控制，褐色由隐性基因a控制。现从该种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa、aa的个体数分别是30、60、10个。求该种群基因A和a的频率。100个个体基因的总数是200个A的频率=（30×2+60）/200=60%a的频率=（60+10×2）/200=40%或a的频率=1–60%=40%如果该种群是一个非常大的群体，各雌雄个体之间可以自由交配的话，就有下列9种交配方式:P基因型频率AA_______Aa________aa______配子的比率A________A____a____a_______F基因型频率AA______Aa_________aa______F基因频率A_________a________0.30.10.30.30.30.10.360.480.160.60.40.6问题：若干代以后，该种群的基因频率会不会发生改变？（填下表）。问题：从上表数据可知，后代的基因频率不变，事实可能吗？0.3AA××0.6Aa×0.1aa0.6Aa××0.3AA×0.1aa0.1aa××0.6Aa×0.3AA

F1AAAaaa

F1的基因型频率AA=0.36、Aa=0.48、aa=0.160.090.090.09

0.030.090.090.090.180.090.030.030.030.030.030.01如果一个种群能保证下列五个条件：①该种群非常大；②所有的雌雄个体都能自由交配；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每对基因不发生突变，并且携带每对基因的染色体不发生变异。这个种群的基因频率就可以一代代稳定不变，保持平衡。这就是遗传平衡定律，也称哈代—温伯格平衡。用数学方法讨论基因频率的变化——遗传平衡定律若种群中一等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q，因为(p＋q)=A%+a%=1，则（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1

。

即：AA的基因型频率=p2；aa的基因型频率=q2；Aa的基因型频率=2pq。2、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？1、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率是多少？6%320只（15+5×2+11）/（200女×2+200男×

1）因，aa=q2=640/（640+360）=0.64→a=q=0.8又因q+p=1，则A=p=1-q=1-0.8=0.2→Aa=2pq=2×0.8×0.2=0.32→Aa的个体数=0.32×(640只+360只)=320只3、在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型AA的个体占24%，基因型Aa的个体占72%，基因型aa的个体占4%，那么基因A和a的频率分别为（）A、24%72%B、36%64%C、57%43%D、60%40%D4、在某植物种群中随机抽样调查得知，其中基因型为AA的个体占30%，基因型为aa的个体占20%，则：该种群中基因A和a的基因频率依次是

和

。若该植物自交，后代中基因型为AA、aa的个体分别占

和

此时，基因A和a的基因频率依次是

和

。根据现代生物进化理论，你认为该植物在这两年中是否发生了进化？

。由此可知，生物进化的实质是：

。55%45%42.5%32.5%55%45%基因频率的改变提示：50%Aa→50%（1/4AA1/2Aa1/4aa）→12.5%AA12.5%aa没有进化达尔文指出：可遗传的变异是生物进化的原材料。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突变）。2.突变和基因重组产生进化的原材料基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。突变基因重组新的等位基因多种多样的基因型种群中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,不能决定生物进化的方向例1：一个约有108个个体的果蝇种群，每个果蝇个体约有104对基因，假定基因的突变频率都是10-5。这样该种群每一代出现的基因突变数是：2×104

×10-5

×108=2×107(个突变基因)基因突变频率很低，且大多是有害的。但种群个体数是很多的，而每一个个体又有许多的基因，这样每一代就会产生大量的突变。例2：昆虫的有翅，如果突变成无翅，一般来说是有害的，但在经常刮大风的海岛上，则可能是有利的变异。变异的害和利往往取决于生物的生存环境，因此自然选择是定向。人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过选择改变基因频率。从图中看，显然红色基因的频率显著提高了。某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型5%以下95%以上由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色。英19世纪曼彻斯特英20世纪曼彻斯特S(黑色)基因频率：桦尺蠖桦尺蠖探究阅读教材116~117页“自然选择对种群基因频率的影响”，并进行分析讨论相关问题。假设由于环境改变（变黑），桦尺蠖的灰色不适应环境而被淘汰，基因s频率不断降低，黑色适应环境，生存的几率增大，通过自然选择使基因S的频率升高。计算假如种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。第2-10年间，该种群每年的基因型频率和每年的基因频率分别是多少。41.345.95156.76370ss32.229.326.624.22220Ss16.114.613.312.11110SS第6

年第5年第4年第3年第2年第1年年份相对个体数基因型计算2—6年间，SS、Ss、ss三种基因型个体的相对数量变化计算SS、Ss、ss基因型频率及S、s基因频率①基因型频率=×100%②S基因频率=×100%③s基因频率=1－S基因频率将计算结果记录到下表64%67.4%70.7%74%77%80%s35.9%32.6%29.3%26%23%20%S基因频率46.1%51.1%56.1%61%65.6%70%ss36%32.4%29.2%26%22.9%20%Ss18%16.2%14.6%13%11.5%10%SS基因型频率第6年第5年第4年第3年第2年第1年年份频率类别讨论2：在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表现型？为什么？是表现型。例如，天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。讨论1：树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？会，因为浅色不适应环境，在未产卵生殖之前就有大量的个体可能被天敌所捕食，从而使其生殖率下降。在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应的基因频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应的基因频率会下降。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。3.自然选择决定生物进化的方向生物的变异是不定向的，自然选择是定向的。种群中产生的变异是（）的，经过长期的自然选择，其中不利变异被不断淘汰，有利变异逐渐（），从而使种群的基因频率发生（）改变，导致生物朝向一定方向进化。可见，生物进化的方向是由（）决定的。自然选择方向是（）的。不定向积累定向自然选择定向影响基因频率的因素：基因突变、基因重组和自然选择。生物进化的实质就是：种群是生物进化的单位，也是生物繁殖的单位。种群基因频率发生定向变化的过程。小结：二、隔离与物种的形成问题：曼彻斯特地区的桦尺蠖的基因频率发生了很大的改变，但是否形成了新的物种？为什么？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，简称“种”。它们仍是同一个种，因未形成生殖隔离，还有基因交流。1、物种的概念物种是生物学的概念；物种是一个分类单位（是指在形态上相似的生物个体的总和）；物种是一个遗传单位（是指一个具有共同基因库的，与其他类群有生殖隔离的类群）；物种是一个生态单位（每个物种都占有一定的区域）。一个种群是同一物种，一个物种可以形成多个种群。不是。因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。马和驴是不是一个物种？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，这种现象叫生殖隔离。例一个山谷中的一个鼠群被一条大河分成两个种群，这种现象称_________。经过长时间以后，大河干涸后，这两个种群再重新相遇时，却出现了很大的差异，即形成了两个不同的物种，它们之间已经形成了生殖隔离，此时它们之间还能进行自由交配吗？_____。地理隔离不能同一个物种因地理因素分成许多不同的种群，它们之间因不能相遇而相互不能进行基因交流，这种现象称地理隔离。东北虎华南虎注：不同种群之间一旦产生生殖隔离，就不会有基因交流了，于是就形成了两个不同的种。由于地理隔离形成了两个不同虎亚种。人种1、蒙古丽亚人（黄种人）2、高加索人（白种人）3、尼格罗人（黑种人）4、澳大利亚人（棕种人）任何一个人种都没有专有的基因，各人种之间没有不可逾越的界线，没有生殖隔离。地理环境不同产生的亚种。在自然界中，新物种的形成往往要有（）的发生，隔离是指不同种群间的个体，在自然条件下（）不能自由交流的现象。隔离基因隔离地理隔离生殖隔离（形成新的亚种）（形成新的物种）2、隔离在物种形成中的作用经过长期的地理隔离，不同种群在形态特征、生活习性上有了显著的差异，若再次相遇仍能交配和繁育后代，这样的不同种群称之为亚种。如东北虎和华南虎，狼与狗属于不同的亚种。地理隔离突变、基因重组、自然选择生殖隔离新物种加拉帕戈斯群岛一的几种地雀南美洲地雀地理隔离导致生殖隔离较常见。新物种形成的标志：生殖隔离地理隔离与生殖隔离导致地雀新种的产生1、设想南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。2.不同岛屿上的地雀种群产生的突变情况是一样的吗？为什么？不一样。因为突变是随机发生的。资料分析阅读教材120页“资料分析”并讨论：不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。4.如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？不会。因为个体间有基因的交流。3.对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？物种形成：某物种地理隔离①变异后改变的基因频率互不影响某物种种群间的基因频率向不同的方向发展②不同环境的不同自然选择种群间的基因库明显不同生殖隔离新物种原始祖先新物种不定向变异新物种定向自然选择地理隔离生殖隔离渐变式：是新种形成的主要形式。继承式。分化式。爆发式：异源多倍体形成。如普通小麦是自然形成的异源六倍体。物种形成的形式：（1）生物进化的基本单位种群生物进化的实质种群基因频率的改变。（2）新物种形成的三个基本环节突变和基因重组—产生生物进化的原材料。（内因）自然选择—使种群的基因频率发生定向的改变，（决定进化方向）。（外因）隔离——新物种形成的必要条件。（地理隔离是外因，生殖隔离是内因）以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点小结现代生物进化理论的基本内容也有四点：1、种群是生物进化的单位；2、突变和基因重组产生进化的原材料；3、自然选择改变基因频率；4、隔离导致物种形成。以（）为核心的现代生物进化理论，其基本观点是（）是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群（）的改变。（）、（）及（）是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个过中，（）产生生物进化的原材料，（）使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，（）是新物种形成的必要条件。自然选择学说种群基因频率突变和基因重组自然选择隔离突变和基因重组自然选择隔离回答下列问题：END1.在捕食者和被捕食者当中，怎样的个体才会生存下来？为什么？2.捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？为什么？3.什么是“精明的捕食者”策略？三、共同进化与生物多样性的形成1.共同进化根据镜头中猎豹追捕斑马的情景，想一想，猎豹与斑马在进化上有没有什么关系？如果有的话，那是一种什么样的关系？问题Ⅰ有关系，他们相互选择，共同进化。捕食者的存在对被捕食者的进化有什么意义吗？问题Ⅱ促进被捕食者种群的进化。问题Ⅲ生物的进化与环境的进化有什么关系吗？生物的进化可以改变环境，而环境的改变又可促进生物的进化。不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境之间共同进化的过程，进化的结果导致生物多样性的形成。2.生物多样性的形成生物多样性的三个层次基因多样性物种多样性生态系统多样性生物多样性的形成经历了漫长的进化历程。思考与讨论仔细观察教材124页图7—11，并分析讨论下列问题：1.最早出现的生物是哪一类生物？它们