必修二7.2现代生物进化理论的主要内容.ppt

1、,第七章 现代生物进化理论,第2节 现代生物进化理论的主要内容,现代生物进化理论 以自然选择学说为核心,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； 隔离导致物种形成,一、种群是生物进化的基本单位,理解：一个种群都有一个基因库，种群中 的个体最终死亡，但基因库在代代 相传中保留下来，并得到发展。,生活在一定区域的同种生物的全部 个体。,一个种群中全部个体所含有的全部 基因。,一、种群是生物进化的基本单位,3. 基因频率、基因型频率,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。,基因型频率某个基因型的个体数总个体数,1

2、00%,例1：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，那么基因A和a的基因频率分别是多少？,A基因的频率=（302+60）/（1002）=60%,通过基因型计算基因频率,a基因的频率=（102+60）/（1002）=40%,思考与讨论：,用数学方法讨论基因频率的变化 1.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： (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

3、多少？ (4)子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？,在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件， (1)该种群产生的A 配子和a 配子的比率各是多少?,A 60%,a 40%,A 60%,a 40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,4. 用数学方法讨论基因频率的变化：,五个假设：遗传平衡,30 30 30 10,36 48 16,60 40,小结：生物进化的实质是种群基因频率的改变。,知识扩展：哈代(迪）温伯格平衡,pq1,设：A的基因频率p a的基因频率q,p2 q2 2pq,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

4、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.,2.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？特别是如果第点假设（基因A和a都不产生突变,即没有基因突变和染色体变异。）成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？,与基因突变的普遍性相违背。,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。,

5、例2：据调查得知，某学校的学生中各血型的比率如下： IAIA 20% IAi 30% IBIB 10% IBi 20% IAIB 10% ii 10% 计算IB的基因频率。,25%,通过基因型计算基因频率,某种基因的基因频率=,某种基因的纯合子频率+1/2杂合子频率,例：P118页练习第2题,B的基因频率 b的基因频率,18781/257 4781/243,例3：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20人，患者3人，男性患者10人。那么这个群体中色盲基因的频率为（ ） A6% B45% C11% D75% 【思路分析】某基因的频率=种群中该基因数/种群中相关等

6、位基因的总数。由于色盲基因及其等位基因只存在于X染色体上，而Y染色体上没有，因此色盲基因及其等位基因的总数是XB+Xb=2002+200=600；色盲基因Xb=20+23+10=36。群体中色盲基因的频率是：（36/600）100%=6%,A,二、突变和基因重组产生进化的原材料,基因突变,基因突变率很低，但种群中每一代的基因突变数很大。,基因突变大多是有害的，但突变的有害和有利并不是绝对的， 往往取决于生物的生存环境。,基因突变,基因重组,产生,探究：自然选择对种群基因频率变化的影响,19世纪,20世纪,思考：,19世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为5%，浅灰色基因（s）频率为95%,20

7、世纪，桦尺蠖种群中黑色基因（S）频率为95%，浅灰色基因（s）频率为5%,三、自然选择决定生物进化的方向,曼彻斯特地区的桦尺蠖,结果适者生存，不适者被淘汰,自然选择决定生物进化的方向,2. 结果: 自然选择使种群的基因频率定向改变并 决定生物进化的方向,桦尺蠖,深色,浅色,栖息环境浅色,（个体多） （个体少）,栖息环境深色,浅色,深色,s基因频率降低 S基因频率升高,s基因频率95%,S基因频率95%,1. 原因：淘汰不利变异基因，积累有利变异基因。,三、自然选择决定生物进化的方向,变异是不定向的,变异是不定向的，而自然选择是定向的。,拉马克：变异=适应(用进废退) 生物是按照环境的需要来进行

8、变异 生物的需要决定进化的方向,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,如何证明哪一个解释是正确的？,例：农业生产上，普遍使用杀虫剂(如DDT等)，开始效果很好，但随着时间的推移用的剂量越来越大，最后失效了。原因是害虫对杀虫剂产主了抗药性，而且这种抗药性是能够遗传的，即形成了具有抗药力的品系。,根据用进废退的观点：,根据自然选择的观点：,杀虫剂的使用促使害虫产生了变异,害虫群体的各个个体间本身就存在着遗传差异,抗药的个体适应，不抗药的个体淘汰。,实例分析,人类把鲫鱼的后代培育成金鱼，实质就是通过

9、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。,课堂总结,下节课再继续学习,再见,生物进化的实质：,是生物进化的基本单位,产生进化的原材料,决定生物进化的方向,种群,突变和基因重组,自然选择,温故知新,种群基因频率的改变,第2节 现代生物进化理论的主要内容,二、隔离与物种的形成,学习目标,1、概述物种的概念，地理隔离的概念，生殖隔离的概念。 2、分析隔离在物种形成过程中的作用。,两种颜色的桦尺蠖由于环境变化而发生数目的变化。（黑色S、浅色s）,英19世纪曼彻斯特,英20世纪曼彻斯特,桦尺蠖,桦尺蠖,(1)生活在这一地域的两种颜色的桦尺蠖是同属于一个物种还是两个物种？,(2)怎样判断

10、两个生物种群是否属于同一物种？,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”。,1.物种的概念,自然界中，新物种的形成往往要有隔离发生,不同物种：,形态上：差异很大，杨树和柳树 生殖上：不能交配，即使交配产生的后代也不可育。鸡和鸭是两个物种，不能交配。 马（2n=64）和驴（2n=62）能交配产生骡（2n=63），是一个物种吗？,种群和物种的区别,同一物种的生物可以交配那不同物种的生物在自然状态下都不能交配呢？,无生育能力，没有后代。,自然状态下不能进行基因交流！,不同的物种之间不能进行基因交流。,为什么马驴之间不能进行基因交流？,是什么阻止了马驴之间的基因交流呢

11、？,生殖隔离,不同物种之间一般是不能交配的，即使交配成功也不能产生可育后代，这种现象叫做生殖隔离。,生殖隔离的标志： 1、不能杂交 2、杂交不育：骡子 3、杂交不活：山羊和绵羊杂交后代在胚胎时期死亡,狮子与老虎杂交产生狮虎兽是没有生育能力的，狮子与老虎因杂种不育而形成生殖隔离,不同物种个体间因生殖隔离而不能进行基因交流。,地理隔离,同一种生物因为地理上的障碍而分成不同的种群使得物种间不能发生基因交流的现象,那么生活在不同区域的同种生物，在自然条件下能不能进行基因交流呢？为什么？,东北虎,华南虎,地理隔离,如果把东北虎和华南虎放在同一片草原上，它们仍然可以自发交配并产生可育后代，说明东北虎和华南

12、虎仍然 属于同一物种。,一个新的物种要在怎样的条件下才能产生呢？,2.隔离在物种形成中的作用,在一个山谷中，生活着一个鼠种群。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。后来山洪爆发，在山谷中形成了一条汹涌的大河。将整个鼠种群分成了两个部分，一半在河这边，一半在那边。就这样过了几千年。,后来，河流干涸了，两个鼠种群又会合在一起。它们发现彼此大不相同，还能算是同一个物种吗？,假想,物种的形成,地理隔离,物种,经过长期的地理隔离而达到生殖隔离,1、地理隔离在物种形成过程中起到什么作用？,同物种 、同种群由于地理隔离使两者之间无法进行基因交流 ，长时间之后由于两者基因差距变大造成两种群之间无法生殖，形成了

13、生殖隔离 ，这样原来同物种 、同种群变成了两个物种 。,实例,22岁那年，达尔文以博物学者的身份登上“贝格尔”号远航考察船，随船进行为期五年的环球科学考察。,加拉帕戈斯群岛上的地雀,实例,加拉帕戈斯群岛上的地雀,实例,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。,资料分析,不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？,不一样。因为突变是随机发生的。,资料分析,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？,

14、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。,资料分析,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。,资料分析,由于地理隔离，各种群生活在不同的生态环境中，因而有不同的选择方向。不同种群选择保留下的基因不同，使分开的种群的基因库组成和基因频率产生了很大的差异，并逐步形成生殖隔离。这就是13种地雀形态特征显著差异的根本原因。,根据不同岛屿的生态环境特点分析13种地雀形成显著差异的根本原因是什么？,加拉帕戈斯群岛不同种地雀形成,原始地雀,分布于不同岛屿上（地理隔离）,各地雀种群有可能出现不同突变和基因重组,各岛屿环

15、境不同，自然选择导致所留下的基因不同,长此以往，不同种群基因库形成明显差异,最终产生生殖隔离物种形成,它们各自种群的基因频率就会发生不同的变化,物种形成的一般途径,同一种群,地理隔离,多个小种群,基因频率的改变（基因库形成明显差异）,新的物种,突变和基因重组,自然选择,生殖隔离,物种形成的意义,物种形成本身表示生物类型的增加。同时，它也意味着生物能够以新的方式利用环境条件，从而为生物的进一步发展开辟新的前景。,地理隔离和生殖隔离与物种形成的关系：,1. 经过地理隔离的种群，若再次相遇仍能交配和繁殖后代，这样不同的种群称之为亚种。,2.生殖隔离是物种形成的关键。两个种群一旦形成生殖隔离，这两个种

16、群就属于两个物种。,思考：新物种在形成时必须要先经过地理隔离才能达到生殖隔离吗？,有时无需地理隔离也能形成新物种,在自然界里还存在另一种物种形成方式，它往往只需要几代甚至一代就完成了，而且不需经过地理隔离。例如，多倍体植物的形成就是如此。自然界里几平将近一半的被子植物和某些栽培作物就是这样形成的。,物种形成过程,种 群,地理隔离,小的种群,突变、重组 自然选择,基因频率产生改变,生殖隔离,新物种,由地理隔离发展到生殖隔离是大多数物种形成的基本因素，生殖隔离一旦形成，原来属于一个物种的就形成了不同的物种。,1.经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是物种形成比较常见的方式,2.一般情况下，地理隔离是生

17、殖隔离的先决条件，生殖隔离一旦形成，原来属于一个物种的两个种群，就成了两个物种。,3.生物进化是一个量变到质变的过程，是一个长期的历史过程,4.一个物种的形成必须要经过生殖隔离，但不一定经过地理隔离，如多倍体的产生。,隔离在物种形成中的作用的总结,物种形成的三个基本环节,进化的实质,进化方向,现代生物进化理论简介,物种形成,由自然选择决定,物种的概念,隔离,地理隔离,生殖隔离,种群基因频率的改变,突变和基因重组,自然选择,隔离,隔离是新物种形成的必要条件,下节课再继续学习,再见,三、共同进化与生物多样性的形成 1. 共同进化 （1）不同物种间的共同进化 （2）生物与无机环境之间的相互影响和共同

18、演变,动物与植物之间 的共同进化,三、共同进化与生物多样性的形成 1. 共同进化,动物与动物之间的共同进化,三、共同进化与生物多样性的形成 1. 共同进化,生物与无机环境之间的共同进化,地球上原始大气中有没有氧气？,那个时候生物的呼吸类型是什么？,什么时候才出现有氧呼吸的生物？,环境：,生物：,无氧,厌氧生物,光合生物出现,有氧,好氧生物,三、共同进化与生物多样性的形成 1. 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。,三、共同进化与生物多样性的形成 1. 共同进化,三、共同进化与生物多样性的形成 2. 生物多样性的形成 基因多样性 （1）生物多样性

19、的内容 物种多样性 生态系统多样性 （2）生物多样性的形成的进化历程,生物多样性形成的进化历程,1、最早出现的生物是哪一类生物？他们生活在什么环境中？ 2、多细胞生物大约是什么时期出现的？它们生活在什么环境中？ 3、最早登陆的是植物还是动物？为什么？ 4、同你今天所看到的地球相比，寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？ 5、恐龙是什么时候绝灭的？物种绝灭对生物多样性的会产生怎样的影响？,厌氧的单细胞生物,海洋,寒武纪,海洋,植物,中生代后期,当时陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中,从原核生物到真核生物， 从无性生殖到有性生殖， 由简单到复杂， 由水生到陆生， 由低等到高等。,生物多样性的形成

20、的进化历程,生物的进化是复杂的，还有很多问题不能用今天的进化理论去解释，还有待研究。在现有的所有的理论中，以自然学说为核心的进化理论比其他学说影响要深远、广泛。生物进化理论还在不断地向前发展。,三、共同进化与生物多样性的形成 3. 生物进化理论在发展,地球形成,动物： 两栖类动物,捕食者在进化中的作用,捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、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。,1. 马（2N64）和驴（2N62）杂交能产生后代称骡子，能够正常发育，但不能生育，这种情况称之为（ ） A、杂交育种 B、人工诱变 C、基因重组 D、生殖隔离,2. 产生上述情况的原因主要是（ ） A、染色体结构发生了变化 B、马