生物现代生物进化理论示范课

当代生物进化论一、种群基因频率的变化与生物进化（一）种群是生物进化的基本单位：1、种群概念：生活在一定区域的同种生物的全部个体。卧龙自然保护区猕猴例：判断下列与否属于种群（1）一种池塘中的全部鲤鱼（2）一种池塘中的全部鱼（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，而是彼此能够交配实施基因交流，并通过繁殖将各自的基因传给后裔。同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因构成上会有什么变化吗？人们为什么要提出“种群”这个概念呢？自然界的物种事实上是以一种个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为硕士物与环境的关系和物种的变化带来了方便。3、基因库：一种种群中全部个体所含有的全部基因。4、基因频率：在一种种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。概念：例:从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少?解:A基因的基因频率为:a基因的基因频率为：基因频率=某基因的数目该基因的等位基因的总数=纯合子频率+1/2杂合子频率=40%

=30/100×100%

+1/2×60/100×100%=60%

=10/100×100%

+1/2×60/100×100%=40%A%=×100%2×AA＋Aa2(AA＋Aa＋aa)a%=×100%=60%2×aa＋Aa2(AA＋Aa＋aa)×100%思考与讨论：有数学办法讨论基因频率的变化1、假设上述昆虫种群非常大，全部的雌雄个体间都能自由交配并产生后裔，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：(1)该种群产生的A配子和a配子的比率是多少？(2)子代基因型的频率各是多少？(3)子代种群的基因频率各是多少？(4)子二代、子三代以及若干代后来，种群的基因频率会同子一代同样吗？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%2、上述计算成果是建立在五个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？你能举出哪些实例？3、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的频率可能会如何变化？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变化，到再下一代也是如此，也就是说基因频率能够代代保持稳定不变。这就是哈代－温伯格平衡，也叫遗传平衡定律。但是，在实际中，这样的平衡是不存在的。这是由于，第一：足够大的种群是不存在，而根据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差别。

第二：种群中充足的随机交配也是不现实的，也就是说不同基因型的卵细胞和精子结合的机会不会是均等的。例如，在生殖季节，为了争夺异性配偶，雄性海象之间要进行激烈而又残酷的竞争，争斗的最后成果经常是强大的一方占有二三十个雌性海象，由于竞争失败，有的雄性海象没有任何的交配机会。假设其它条件不变，在生殖季节里，如果竞争力强的雄性海象个体基因型大多数是AA，而竞争失败的雄性海象个体的基因型大多数是aa（可能是由于本身基因型的关系，而造成性状上的差别），那么A的基因频率将越来越大。第三：基因突变每时每刻都有可能发生。即使每一种基因突变的频率很低很低，但一种种群中有诸多诸多的基因，因此基因的实际突变数是较大的，并且通过代代的遗传基因突变必然对种群的基因频率产生影响，使基因的频率发生变化。如由a突变成A的数或a突变成其它复等位基因的数相对较大，则a的基因频率将越来越小。第四：由于多个因素，种群中有的个体会离开该群体，相反的可能，有的同种的外来个体会迁入该种群，使种群中多个基因型的比例发生变化，而造成种群基因频率的变化。

第五：在自然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。如基因型为aa的个体由于本身基因的因素，在特定的环境条件下，而造成性状缺点，不能适应变化了的环境，在自然选择中处在不利地位，则a的基因频率也会越来越小。

由于上述五方面的因素，种群基因频率的变化是客观的，亲代和子代之间基因频率的差别可能是微妙的，但通过代代的遗传，当这一差别由量变的积累而达成质的差别时，该种群就渐变成另外一种不同的种群了。因此从理论上分析，种群基因频率的变化是不可避免的，生物的进化是必然的。二、突变和基因重组产生进化的原材料第2节当代生物进化理论的重要内容1.影响种群基因频率变化的根本因素是什么？变异

2.变异的类型有那些？3.影响种群基因频率变化的根本因素是什么？不能遗传的变异可遗传的变异基因突变基因重组染色体变异？2．种群基因重组的成果：产生更多变异(基因型)、不定向（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料1.基因突变的特点：普遍存在，随机发生，突变频率很低，多数对生物体是有害的，不定向的基因突变与基因频率变化有什么关系？为什么？3.基因突变和染色体变异统称为突变。人类把鲫鱼的后裔哺育成金鱼，实质就是通过选择变化基因频率。从图中看，显然红色基因的频率明显提高了。某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型基因突变与基因频率变化有什么关系？为什么？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。在自然状况下，突变的频率是很低的，且多数是有害的，对生物的进化有重要意义吗？种群是由许多个体构成的，每个个体的每一种细胞内都有成千上万个基因，这样每一代就会产生大量的突变。如果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变频率是10－5，对于一种中档大小的果蝇种群（约有108个个体）来说每一代出现的基因突变数是：2×104×10－5×108＝2×107（个）（二）突变和基因重组产生进化的原材料突变基因重组新的等位基因多个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由于突变和基因重组，桦尺蠖形成了不同的体色（黑色S、浅色s）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5%下列95%以上未形成生殖隔离，尚有基因交流因素是：裁减不利变异基因、积累有利变异基因成果是：使基因频率定向变化。（三）自然选择决定生物进化的方向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（）。A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%色盲（b）基因频率＝15＋2＋14200×2＋200＝5.17％C课堂练习：×100%1、已知人眼中的褐色（A）对蓝色(a)是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群中A和a基因频率分布为（）（A）0.64和0.36（B）0.36和0.64（C）0.50和0.50（D）0.82和0.182、在某一种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别为（）A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.480.36AA3、据调查，某校学生中基因