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1、,第2节 现代生物进化理论的主要内容,一 、种群基因频率的改变和生物进化,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。,分析： 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？,（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。,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）一片草地上的成年梅花鹿,否,是,否,否,2. 种群的特点：,
2、种群中的个体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。,思考：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？,种群是生物繁殖、进化的基本单位。,3. 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。,注：每个个体所含的基因只是基因库的一部分,基因频率=,4. 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。,例1:从种群中随机抽出100个个体，假设每个个体都含有10对等位基因，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，AA、Aa和aa基因型频率是多少。,基因型频率=,基因
3、频率= 频率+1/2 频率,纯合子,杂合子,探究活动,用数学方法讨论基因频率的改变 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， AA、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） 也没有基因突变和染色体变异。,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,遗传平衡定律,其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。 则p+q=1，（p+q）2
4、= p2+2pq+q2 = AA%+Aa%+aa%=1 。 AA的基因型频率=p2； aa的基因型频率=q2； Aa的基因型频率=2pq。,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,在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？,哈代温伯格定律： 一个有性生殖的自然种群中，在符合5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说，是保持着基因平衡的。,哈代-温伯格定律可用数学方程式表示： (pq)2=p22pq
5、q2=1其中p代表A基因的频率，q代表a基因的频率。p+q永远为1，p2代表AA的频率， q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。,.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,如果某基因在X染色体上，而在Y染色体上没有该基因及其等 位基因，则公式可以转变成,基因频率=,某基因总数,2X女性个体数+男性个体数,总 结,种群基因频率的改变与生物进化,(一)种群是生物进化的基本单位,1、种群、基因库、基因频率等概念 2、用数学方法讨论基因频率的变化,下列关于基因
6、库的叙述正确的是 ( ) A一个种群中一个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库 B一个种群中全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库 C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 D一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡,C,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,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,通过基因型频率计算基因频率,A=24% +1/2 X 72% = 60%,据调查得知，某学校的学生
7、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% + 20%） = 25%,影响种群基因频率变化的根本原因是什么？,变异,变异的类型有那些？,不能遗传的变异,可遗传的变异,基因突变 染色体变异 基因重组,突变,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105，一个约有109个果蝇的种群每一代出现的基因突变率是？,21041051092108,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,2
8、. 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,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%,（三）自然选择决定生物进化的方向。,探究活动（三）,2）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
9、 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？,70.7%,26%,29.3%,14.6%,56.1%,60.9%,26.1%,73.9%,29.3%,13.1%,升高,降低,(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,许多浅色个体可能在没有交配、产卵
10、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。,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,s基因频率降低 S基因频率升高,浅色,深色,s基因频率又降低 S基因频率又升高,s基因频率95%,S基因频率95%,影响基因频率的因素：,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（ ）的单位。,繁殖,生物进化=种群基因频率变化,种群基因频率发生变化的过程。,小结：,小结（自然选择决定生物进化的方向
11、）：,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。,不定向,积累,定向,自然选择,种群中产生的变异（ ） 自然选择方向( ),不定向,定向,四、隔离导致物种形成,能够在自然状态下能互相交配，并且产生出可育后代的一群生物称为一个物种（species），简称“种”。,1、物种的概念,种群和物种的区别,同一地点,一定自然区域，同 一地点、不同地点,一个物种可以包括多个种群,生活在同一地点的 同种个体总和。彼 此可以交配实现基 因交流。是生物繁 殖的基本单
12、位。,指分布在一定的自然区域 内，具有一定的形态、结 构和生理功能，而在自然 状态下能够相互交配和繁 殖，并能产生可育后代的 一群生物个体。,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。,全世界的人都是一个物种吗？,骡是马跟驴交配产生的后代，那为什么他们不是同一物种呢？,隔离：指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。,生殖隔离：不同物种之间一般是不能交配，即使交配成功，也不能产生可育后代。,地理隔离：同一物种由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间不能相遇而不能交配，使种群间不能发生基因交流的现象。,2.隔离在物种形成中的作用,如果只通过地理隔离
13、，2个种群的基因库各自发展，互不影响，出现一定差异，但不会形成新的物种，最多也就是形成不同的亚种量变。,如东北虎和华南虎就是两个亚种。,生殖隔离则是由于2个种群之间的遗传物质基础（基因库）出现较大的差异使其个体之间不能交配或杂交后代不育。,生殖隔离是新物种形成的标志质变,它们之间还能自由交配吗？,资料分析一,分析：加拉帕戈斯群岛的地雀新物种是如何形成的？,资料分析二,经过长期的地理隔离而达成生殖隔离，从而形成新物种。,多倍体的形成不需经地理隔离。,原种,变 异1,变 异2,变异 类型1,变异 类型2,新种1,新种2,种 群1,种 群2,现代生物进化理论的基本观点是： 生物进化的基本单位是种群。
14、 生物进化的实质是种群基因频率的改变。物种形成的基本环节是： 突变和基因重组提供进化的原材料； 自然选择基因频率定向改变，决定进化的方向； 隔离物种形成的必要条件,三、共同进化与生物多样性的形成,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？,三 共同进化与生物多样性的形成,(一)共同进化,1、实例：,2、概念：,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的过程。,3、结果：,出现了物种的多样性,而且形成了生态系统的多样性。,(二)生物多样性的形成,1、内容：,基因多样性物种多样性生态系统多样性（3层次）,2、形成生物多样性的原因：,长期自然选择、共同进化达到结果,3、研究生物进化的主要
15、依据：化石,三 共同进化与生物多样性的形成,4、生物进化的历程：,三 共同进化与生物多样性的形成,最早出现的生物是哪一类生物？ 它们生活在什么环境中？,厌氧的单细胞生物， 它们生活海洋中。,最早的生物化石 古细菌（距今35亿年）,34亿年前的古细胞化石,前寒武纪地层中的水母化石,1) 前寒武纪生物 寒武纪之前(前寒武纪)，地球上的生命都是非常低级的，主要是一些单细胞生物、环节动物、节肢动物等。,多细胞生物大约是什么时期出现的？它们生活在什么环境？大约是在寒武纪，生活在海洋中。,2)早古生代生物 （寒武纪）进入早古生代，一些大型的古生物相继出现，如三叶虫、鹦鹉螺等。出现了生命演化史上的第一次繁荣景象。在中国云南澄江发现的寒武纪古生物是最有代表性的寒武纪生物群.,最早登陆的生物是植物还是动物？为什么？植物，否则动物登陆后就会饿死。,一些海洋植物开始适应陆地生活，主要是蕨类植物。,陆地上还是一片荒芜，生物都生活在海洋中。,寒武纪时地球上的生态系统有什么特点？,3)中生代生物 中生代三叠纪生物复苏,开始出现水生爬行动物，如鱼龙、蛇颈龙等；侏罗纪是恐龙的天下，发现始祖鸟、中华龙鸟等，昆虫类也开始繁盛；白垩纪末期也是生物的灭绝时期，但开始出现被子植物,中生代陆地和海洋中的情况,始祖鸟,在白垩纪全部绝灭。恐龙的绝灭有利于哺乳动物的繁盛，使生物进化翻开了崭新的一页。,
