现代生物进化理论课件

第七章现代生物进化理论一、拉马克的进化学说：内容：生物是低等到高等逐渐进化的，生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退与获得性遗传。意义：历史上第一个提出比较完整的进化学说，打破了神创论和物种不变论，为以后达尔文创立自然选择学说提供了条件。局限：用进废退和获得性遗传的理论不是生物进化的原因。二、达尔文的自然选择学说。早期学习神学。热衷于收集矿石和生物标本，在课余结识了一批优秀的博物学家，从那里接受了科学训练。1831年～1836年随贝格尔号绕地球一圈，沿途考察地质和动植物。二、达尔文的自然选择学说：事实1：生物都有过度繁殖的倾向事实2：物种内的个体数能保持稳定事实3：资源是有限的推论1：个体间存在着生存斗争事实4：个体间普遍存在差异(变异)事实5：许多变异是可能遗传的推论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适者生存用进废退？物竞天择？拉马克达尔文1、自然选择学说的内容过度繁殖：条件遗传变异：内因生存斗争：手段适者生存：结果范围：生物之间，生物与环境原因：a资源有限、b过度繁殖结果：大量个体死亡，少量存活生存斗争过度繁殖的生物为争夺有限的生活条件

产生生存斗争的原因生物大量死亡，少量存活。对生物个体往往有害，但对生物物种是有利的

生存斗争产生的结果①种内斗争②种间斗争③生物与非生物之间的斗争

生存斗争范畴（食物、水、空间、配偶、阳光等）生物个体间普遍存在差异（变异),许多变异是可遗传的。生物的变异有的比亲代更适应环境,有的却更不适应环境,即变异是不定向的。遗传变异第2节现代生物进化理论的主要内容种群是生物进化的基本单位突变和基因重组产生进化的原材料自然选择决定生物进化的方向隔离与物种的形成共同进化与生物多样性的形成内容要点思考：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。讨论题目：1.根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色个体能被选择下来吗？2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给后代？

在自然界中，没有哪一个体是长生不死的，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才传给后代，因此出现有利变异个体的有利基因，只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续。一、种群是生物进化的基本单位判断下列是否属于种群：（1）一个池塘中的全部鱼（2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部鲤鱼（4）一片草地上的全部草（5）一片草地上的成年梅花鹿（6）一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜否是否否否是１、种群的概念：

种群是生活在同一区域的同种生物的全部个体，是生物繁殖的基本单位。２、基因库: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。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。基因频率==纯合子频率+1/2杂合子频率某基因的数目该基因的等位基因的总数×100%基因频率的计算1.基因频率的计算某昆虫种群中，绿色翅的基因为A，褐色翅的基因为a，调查发现，AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10，那么A和a的基因频率各是多少？解:A基因的数量是2×30+60=120a基因的数量是2×10+60=80全部等位基因的数量2×100=200A的基因频率=120÷200=60%a的基因频率=80÷200=40%等位基因的频率之和等于12、在一个种群中随机抽取一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4%，那么基因A和a的频率分别是多少？解：设所抽取的个体数为n，则基因A的数量=n×18%×2+n×78%=1.14n基因a的数量=n×4%×2+n×78%=0.86n等位基因的总数=2n所以A基因的频率=1.14n/2n=57%,a基因的频率=1-57%=43%AA的基因型频率+Aa的基因型频率+aa的基因型频率=1据调查得知，某小学的学生中基因型比率为：XBXB：XBXb：XbXb：XBY：XbY=44%：5％：１％：43％：7%，则Xb的基因频率为

A.13.2%B.5%C.14%D.9.3%解析：基因频率是某基因占全部等位基因数的比率。基因频率=该基因的总数/该等位基因的总数。因此，Xb的基因频率=（1×5％+2×１％+1×7%）÷（2×44%+2×5％+2×１％+1×43％+1×7%）(D)思考与讨论用数学方法讨论基因频率的变化假设的昆虫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控制的翅型性状没作用）⑤也没有基因突变和染色体变异。计算基因频率与基因型频率新代基因型的频率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%p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA=p2Aa=2pqaa=q2P表示基因A的频率，q表示基因a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%40%在讨论题2中的群体满足五个条件的情况下,计算子二代、子三代的基因频率与基因型频率;分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？

16%60%36%48%40%16%60%36%48%40%16%60%由此可见，如果满足上述五个条件，则亲代和子代每一种基因的频率都不会改变，到再下一代也是如此，也就是说基因频率可以代代保持稳定不变。这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。它是指在一个极大的随机交配的种群中，在没有突变、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代相传不发生变化，保持平衡。满足五个假设条件的种群是理想的种群，在自然条件下,这样的种群是不存在的。这也从反面说明了在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。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？生物的进化实质上就是种群的基因频率改变的过程。如果该种群出现新的突变型，也就是产生新的等位基因（A2），种群的基因频率会变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？突变产生的新基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2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，这往往取决于生物生存的环境。影响种群基因频率变化的根本原因是什么呢?可遗传变异基因突变基因重组染色体变异2.种群基因重组的结果：产生更多变异(基因型)、不定向1.基因突变的特点：普遍性，随机性，低频性，多害少利性，不定向性3.基因突变和染色体变异统称为突变。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，这就可能使种群的基因频率发生变化。二、突变和基因重组产生进化的原材料自然界，生物自发突变的频率很低，而且突变大多数是有害的，为什么还能够作为生物进化的原材料的呢？

果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率是10－5，一个约有108个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？

2×104×10－5个体×108种群=2×107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。大风大浪淘汰×××××××××××××××××自然选择原始昆虫有翅力大有翅力小无翅残翅淘汰生存风平浪静生存生存生存基因重组突变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突变：改变基因频率基因重组：不改变基因频率，改变了基因型频率三、自然选择决定了生物进化的方向突变和基因重组为生物进化提供了原材料，自然选择可以使基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因。结果：使基因频率定向改变。四、隔离与物种的形成1、物种的概念：指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”。“物种”与种群有何区别？物种可以分布在不同的自然界的不同区域，只有在可以发生随即交配、繁衍，使基因能够世代传得一定区域内的同种生物全部个体的集合才是一个种群。自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。

同样，所有的马是一个物种，所有的驴也是一个物种。但马和驴不是一个物种，因为马与驴交配产生的后代骡没有生殖能力。全世界的人都是一个物种吗？马跟驴是不是一个物种？3、地理隔离:不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。2、生殖隔离：东北虎和华南虎之间存在什么隔离？由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因交流的现象。4、隔离在物种形成中的作用隔离：不同种群间的个体，在自然条件下不能发生基因交流的现象。地理隔离生殖隔离长期加拉帕戈斯群岛的地雀由于地理隔离而形成生殖隔离，形成了不同的物种。其过程十分缓慢!物种形成的比较常见的方式：不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。自然选择2自然选择1地理隔离物种形成的过程：原种变异1变异2基因频率的定向改变变异类型1变异类型2新物种新物种生殖隔离地理隔离阻断基因交流在不同的突变基因重组和自然选择作用下基因频率向不同方向发生改变种群的基因库出现差异差异进一步加大生殖隔离新物种形成地理隔离是形成物种的量变阶段，生殖隔离是形成物种的质变阶段，隔离是物种形成的必要条件。不同物种间都存在着生殖隔离,物种的形成必须经过生殖隔离，但不一定要经过地理隔离。五、共同进化与生物多样性的形成在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形很常见，昆虫传粉的专门化对植物繁衍后代有什么意义？１.共同进化捕食者的存在是不是对被捕食者有害无益呢？捕食捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？捕食者所捕食的大多是被捕食者中老年、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。“收割理论”：

捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。共同进化的含义1：不同物种间的共同进化根瘤菌：与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的一类杆状细菌。地球形成时原始大气中是没有氧气的，但是随着光合细菌的出现，使得大气中有了氧气共同进化的含义2：

生物和无机环境间也存在共同进化。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。通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统，也就是形成了生物的多样性．综上所述：2、生物多样性的形成（1）生物多样性的内容：物种多样性基因多样性生态系多样性化石——埋藏在地层中的古代生物的遗体、遗迹和遗物，石化后形成的。是研究生物进化最直接的证据（2）生物多样性的形成的进化历程最早的生物化石－－古细菌（距今35亿年）最早出现的生物是哪一类生物？它们生活在什么环境中？它们生活海洋中厌氧的单细胞生物最早登陆的生