《现代生物进化理论的主要内容(上课用).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代生物进化理论的主要内容(上课用).（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2节 现代生物进化理论的主要内容,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 隔离导致物种形成,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”的观点该绿色个体一定能被选择下来吗？ 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，没有哪一个个体是长生不死的，个体的基因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生殖传给后代，因此研究生物的进化
2、仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究群体的基因组成变化。,（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,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）两个池塘内的全部青蛙 （4）一片草地上的全部植物 （5）一片草地上的成年梅花鹿,否,是,否,否,否,同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？,性状是由基因控制的，因此研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化？由此人们提出基因库和基因频率的概念。,、基因库:一个种群中全部个体
3、所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。 其中每个个体所含的基因只是基因库的一部分,这些金鱼各自有自己的基因，共同构成了种群的基因库。它们各自的基因都是基因库的一部分。个体数目越多，个体间的差异越大，基因库也就越大。,基因频率 是指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 100% 基因型频率 是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比率。 基因型频率 100%,3.基因频率和基因型频率,例1:如某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，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。问每种基因型频率是多少？A、
4、a基因频率是多少？,解:,= 纯合子基因型频率 + 1/2杂合子基因型频率,例1.在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型Aa的个体占78%，aa的个体占4%。基因A和a的频率分别是 ， 。,57 43,练习：,例2:某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女色盲5人，女性携带15人。男性色盲11人，求XB,Xb的频率。,1、假设的昆虫群体满足以下五个条件： 昆虫群体数量足够大， 全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代， 没有迁入与迁出， 自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用 也没有基因突变和染色体变异。,P115思考与讨论,用数学方法讨论基因频
5、率的变化,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,如果F1个体再自由交配，产生F2呢？,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,60%,40%,上述在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？,子代的基因频率和基因型频率不改变,假设的昆虫群体满足以下五个条件： 昆虫群体数量足够大， 全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代， 没有迁入与迁出， 自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用 也没有基因突变和染色体变异。,在
6、上述条件下，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，叫做哈代温伯格定律，也叫遗传平衡定律。 设A的基因频率=p，a的基因频率=q ，p+q= 1 ( p+q ) 2 = p2 + 2pq + q2 = 1,AA的基因型频率,Aa的基因型频率,aa的基因型频率,利用遗传平衡定律求基因频率 例：人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因(a)控制。如果群体的发病率为1/100。随机婚配的群体中，后代AA、Aa、aa三种基因型出现的频率分别是多少？,0.81、0.18、0.01,例：人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因（a）控制。如果群体的发病率为1/100。表现型正常的个体婚配，
7、生出患病小孩的概率是多少？,1/121,遗传平衡是一种理想状态，而事实上在自然界中这种状态是不可能存在的。所以，种群的基因频率一定会发生变化，也就是说种群的进化是必然的。,生物进化的过程实质就是种群基因频率发生变化的过程。,（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料,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。,不可遗传变异,可遗传变异,基因突变 基因重组 染色体变异,变异,自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢？,种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞
8、内都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。,例如：一个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是105，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？,2 104 105,个体, 108,种群,= 2 107,1种群中突变的特点： 突变数很大、随机、不定向 2种群基因重组的结果：产生更多可遗传变异、不定向,突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。,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、突变和基因重组都是不定向的，只产生生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。,1、种群是由许多个体组成的，每个个
9、体的每个 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。,（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,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,长满地衣的树干上的桦尺蠖,黑褐色树干上的桦尺蠖,自然选择对种群基因频率的影响,英19世纪曼彻斯特,英20世纪曼彻斯特,探究,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%,长满地衣的树干上的桦尺蠖,黑褐
10、色树干上的桦尺蠖,自然选择对种群基因频率的影响,英19世纪曼彻斯特,英20世纪曼彻斯特,自然选择可以使种群的基因频率定向改变,问题：桦尺蠖种群中s基因的频率为什么越来越低？ 假设：,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SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，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？,13.1%,升高,26%,60.9%,26.1%,73.9%,14.6%,29.3%,56.1%,2
11、9.3%,70.7%,降低,自然选择条件下种群基因频率,理想条件下种群基因频率,得出结论：环境的选择作用使s基因频率越来越低,提示：假设第1年种群个体数为100个，当黑色 （表现型） 个体每年增加10%时，基因型为SS （黑色）个体第2年将会增加到11个，基因型为Ss （黑色） 个体第2年将增加到22个，基因型为ss （浅色） 个体第2年将减少到63个。第2年种群个体总数为96个， 基因型SS的频率是1196=11.5%； 基因型Ss的频率是2296=22.9%； 基因型ss的频率是6396=65.6%,(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
12、对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？,(2)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？,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。,有影响。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。,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,自然选择使基因频率定向改变。,（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。,变异是不定向的,自然选择,不利变异被淘汰,有利变异逐渐积
13、累,种群的基因频率发生定向改变,生物朝一定方向缓慢进化,自然选择决定生物进化的方向,总结： 1、生物进化的基本单位是种群（也是繁殖的基本单位） 2、种群的概念和特点 3、基因库、基因频率，基因频率与基因型频率的换算关系 4、生物进化的实质是种群基因频率的改变 5、突变和基因重组产生生物进化的原材料 (突变的有害还是有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境） 6、自然选择决定生物进化的方向（使基因频率定向改变）,1. 一个种群由400只鸟组成，其中基因型AA的个体有40只、Aa的个体有160只、aa的个体有200只。 该种群中基因a的频率是多少？ A 40% B 50% C 60% D 70
14、%；,2. 如果有40只基因型为aa的鸟迁出，40只基因型为AA的鸟迁入，请问新群体中基因a的频率将是多少？ A 40% B 50% C 60% D 70%；,D,C,练习,AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%那么 A、a的基因频率是多少？ （ ） A. 36%和64% B. 57%和43% C. 24%和72% D. 60%和40%,D,A=24% +1/2 X 72% = 60%,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。,10% +1/2（ 10% +
15、20%） = 25%,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,15214,2002200,5.17,C,课堂练习：, 100%,4.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、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36,A,现代生物进化理论的主要内容,三、隔离与物种的形成,（一
16、）物种,物种：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”。,全世界的人都是一个物种吗？,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。,马跟驴是一个物种吗？,同一物种满足的两个条件：,1、可以相互交配,2、产生的后代可育,物种与种群有何关系？,一个物种可以包括生活在不同地理区域的多个种群。 只要各个种群相互交配仍能产生可育的后代，则是 同一物种。,是不是不同物种的生物在自然状态下一定不能交配呢？,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,哪些情况会导致生殖隔离呢？,荇菜与梅花因花期不同而出现生殖隔离,孔雀与巨嘴鸟因求偶方式不同二出现生殖隔离,曼陀罗的花粉在其他植物的花的柱头上不能完全萌发成为花粉管，使得两性生殖细胞不能融合而形成生殖隔离,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
