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1、7.27.2现代生物进化理论的现代生物进化理论的主要内容主要内容达尔文的自然选择学说之指出：达尔文的自然选择学说之指出：自然选择直接作用的是生物的个体，自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表现型而且是个体的表现型但是个体会死亡，其表现型也会消失，但是个体会死亡，其表现型也会消失，而决定性状的基因会代代相传。而决定性状的基因会代代相传。所以研究生物进化，所以研究生物进化，必须研究群体而不是个体必须研究群体而不是个体.情景：情景：如果在如果在灰色翅灰色翅( (aaaa) )昆虫的群体中偶然昆虫的群体中偶然出现一只出现一只绿色翅绿色翅( (AaAa) )的变异个体，且绿色比的变异个体，且绿色
2、比灰色更不容易被敌害发现灰色更不容易被敌害发现（绿色有利变异）（绿色有利变异）讨论：讨论：1.1.根据达尔文根据达尔文“适者生存适者生存”的观点，该绿色的观点，该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？个体一定能被选择下来吗？为什么？2.2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的内的A A基因基因怎样才能传递给后代呢？怎样才能传递给后代呢？3.3.如果如果AaAa变异个体与其他个体（变异个体与其他个体（aaaa）交配繁）交配繁殖，后代都会是绿色的吗？殖，后代都会是绿色的吗？ 个体的有利变异基因只有在个体的有利变异基因只有在群体群体中，中，通过通过有性繁殖有性繁
3、殖才能才能世代相传世代相传。有利变异。有利变异个体（个体（AaAa）的有性繁殖的后代，还会出）的有性繁殖的后代，还会出现现aaaa的个体。的个体。因此，研究生物的进化，因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境相适仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究应是不够的，还需要研究群体的基因组群体的基因组成成的变化。的变化。 实例分析：实例分析：（1 1）一个池塘中的全部鲤鱼；）一个池塘中的全部鲤鱼；（2 2）一片草地上的全部蒲公英）一片草地上的全部蒲公英; ;（3 3）一片草地上的全部植物；）一片草地上的全部植物；（4 4）一个池塘中的全部鱼）一个池塘中的全部鱼; ;1.
4、1.种群种群：指生活在：指生活在一定地域一定地域的的同种生物同种生物的的全全部个体部个体的总和。的总和。 特点：彼此可以交配实现基因交流。特点：彼此可以交配实现基因交流。 （一）（一）种群是生物进化的种群是生物进化的基本单位基本单位2.2.种群基因库种群基因库：一个一个种群种群全部个体全部个体所含有的所含有的全部基因全部基因。 3 3基因频率基因频率： 在一个种群基因库中，在一个种群基因库中，某个某个基因占基因占全部全部等位等位基因数基因数的比率，叫做的比率，叫做基因频率基因频率。1 1）基因频率）基因频率= =该基因的数量该基因的数量该对等位基因的总数该对等位基因的总数100 %该对等位基因
5、的总数该对等位基因的总数 某昆虫种群中，绿色翅的基因为某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, A, 褐色翅的基褐色翅的基因为因为a a，抽取，抽取100100个个体，测得个个体，测得AAAA、AaAa、aaaa的个体分的个体分别为别为3030、6060、1010、那么、那么A A、a a的基因频率各是多少？的基因频率各是多少？析：基因在体内是成对存在的，每个个体含有两个基因，析：基因在体内是成对存在的，每个个体含有两个基因， A基因存在于基因存在于AA，Aa个体中。个体中。同理，同理，a的个数的个数 = 2aa + Aa = 2*10 + 60 = 80 A的频率的频率=60% a的频率的频率=40
6、% 基因频率基因频率= =该基因的数量该基因的数量某基因的个数某基因的个数= =纯合子个体数纯合子个体数 X 2X 2杂合子个体数杂合子个体数种群中该对等位基因的总数种群中该对等位基因的总数= =个体总数个体总数 X 2=100 X 2=100 X2=200X2=200100 % A的个数的个数 = 2AA + Aa = 2*30 + 60 = 120基因型频率基因型频率= =2 2）基因型频率：）基因型频率： 抽取抽取100100个个体，测得个个体，测得AAAA、AaAa、aaaa的的个体分别为个体分别为3030、6060、1010个，那么个，那么AA、Aa、aa的基因型频率？的基因型频率？
7、AA的频率的频率 = 30/100 =30%Aa的频率的频率 = 60/100 =60%aa的频率的频率 = 10/100 =10%某基因型个体数某基因型个体数种群个体总数种群个体总数100 %1 1）基因频率）基因频率= =该基因的数量该基因的数量该对等位基因的总数该对等位基因的总数 3 3）基因频率）基因频率= = 该基因纯合体频率该基因纯合体频率 + 1/2+ 1/2杂合子频率杂合子频率 2)2)基因型频率基因型频率= =某基因型个体数某基因型个体数种群个体总数种群个体总数A的频率的频率 = AA的频率的频率 + 1/2Aa的频率的频率a的频率的频率 = aa的频率的频率 + 1/2Aa
8、的频率的频率100 %100 %用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化这一种群繁殖若干代后，其基因这一种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生变化呢？频率会不会发生变化呢？问题：问题：探讨：探讨：理想条件下：理想条件下：l种群非常大种群非常大l所有的雌雄个体间都能自由交配所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代并产生后代l没有迁入和迁出没有迁入和迁出l没有自然选择没有自然选择l基因都不产生突变基因都不产生突变(3)子代种群的基因频率各是多少子代种群的基因频率各是多少?亲代基因型的频率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率 A( ) A( ) a( )a( )子代基因
9、型的频率AA( ) Aa( )aa( )子代种群的基因频率A ( )a( )在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件，在有性生殖过程中，如果符合以上的理想条件， (1)该种群产生的该种群产生的A 配子和配子和a 配子的比率各是多少配子的比率各是多少?(2)子代基因型的频率各是多少子代基因型的频率各是多少?30%30%30%10%36%48%60%40%16% 亲代亲代 子一代子一代 子二代子二代 子三代子三代基因基因型频型频率率AA 30%Aa60%aa10%基因基因频率频率A60%a40%36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%从子代的基因型
10、频率和基因频率的计算从子代的基因型频率和基因频率的计算结果中，发现了什么现象？结果中，发现了什么现象？ 亲代与子代的基因频率与基因型频率亲代与子代的基因频率与基因型频率种群的基因频率保持不变种群的基因频率保持不变 用数学方法讨论基因频率的变化用数学方法讨论基因频率的变化 遗传平衡定律遗传平衡定律 遗传平衡定律是由英国数学家哈遗传平衡定律是由英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于代和德国医生温伯格分别于19081908年年和和19091909年独立证明的，这一定律又年独立证明的，这一定律又称称哈代哈代温伯格定律，温伯格定律，它是指在它是指在一个一个极大的随机交配极大的随机交配的种群中，在的种群中，
11、在没有突变、选择和迁移没有突变、选择和迁移的条件下，的条件下，种群的基因频率和基因型频率可以种群的基因频率和基因型频率可以世代相传世代相传不发生变化，保持平衡不发生变化，保持平衡。l若种群中一等位基因为若种群中一等位基因为A A和和a a，l设设A A的基因频率的基因频率=p=p，a a的基因频率的基因频率=q=q 因为因为(p(pq)=A%+a%=1q)=A%+a%=1，则（则（p+q)p+q)2 2=p=p2 2+2pq+q+2pq+q2 2= =AA%+Aa%+aaAA%+Aa%+aa%=1%=1 lAAAA的基因型频率的基因型频率=p=p2 2；lAaAa的基因型频率的基因型频率=2p
12、q =2pq ；laaaa的基因型频率的基因型频率=q=q2 2 。 遗传平衡定律遗传平衡定律自然条件下：自然条件下：如果如果该种群出现新的突该种群出现新的突变型变型, ,也就是也就是产产生新生新的等位基的等位基因因A A2 2, ,种种群的基群的基因频率因频率会会变化吗变化吗？基？基因因A A2 2的频率可能会的频率可能会怎样变怎样变化？化？会。会。基因基因A A2 2的频率是增加还是减少的频率是增加还是减少, ,要看这一要看这一突变对生物体是有益还是有害的突变对生物体是有益还是有害的, , 这往这往往取决于生物生存的环境。往取决于生物生存的环境。A%+a%=1A% +a% + A2 % =
13、1在自然界中，由于存在突变、基在自然界中，由于存在突变、基因重组、自然选择等因素，种群因重组、自然选择等因素，种群的基因频率总是在不断变化着的基因频率总是在不断变化着,生生物也就在不断向前进化。物也就在不断向前进化。4.4.生物进化的实质：种群基因频率的改变生物进化的实质：种群基因频率的改变种群基因频率在什么条件下不会改变？种群基因频率在什么条件下不会改变？理想条件下理想条件下基因突变的的特点和意义分别是什么基因突变的的特点和意义分别是什么? ?普遍存在普遍存在随机发生随机发生 不定向的不定向的频率很低频率很低 多害少利多害少利特点：特点：意义意义： 是新基因产生的途径；是新基因产生的途径；
14、是生物变异根本来源；是生物变异根本来源； 是生物进化的原始是生物进化的原始材料材料。基因突变基因突变染色体变异染色体变异基因重组基因重组突变突变可可遗遗传传的的变变异异产生新的等位基因，产生新的等位基因，这就可能使种群的基因这就可能使种群的基因频率改变。频率改变。（二）（二）突变和基因重组产生进化的原材料突变和基因重组产生进化的原材料突变突变指指基因突变基因突变和和染色体变异染色体变异。可遗传的变异来源于可遗传的变异来源于突变突变和和基因重组基因重组！（二）突变和基因重组产生进化的原材料（二）突变和基因重组产生进化的原材料2 2、突变的有害和有利并、突变的有害和有利并不是绝对不是绝对的的, ,
15、它取它取决于生物的生存环境。决于生物的生存环境。3 3、突变和基因重组、突变和基因重组只只产生生物进化的原产生生物进化的原材料材料, ,不能决定不能决定生物生物进化的进化的方向方向。1.1.种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内种群是由许多个体组成的，每个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，每一代就会产生大量的突变都有成千上万个基因，每一代就会产生大量的突变自然选择对种群基因频率的影响自然选择对种群基因频率的影响1919世纪世纪, ,桦尺蠖种群中桦尺蠖种群中黑色基因黑色基因(S)(S)频率为频率为5%,5%,浅灰色基因浅灰色基因(s)(s)频率为频率为95%95%2020世纪世纪,
16、,桦桦尺蠖种群尺蠖种群中黑中黑色色基因基因(S)(S)频频率率为为95%,95%,浅浅灰色灰色基因基因(s)(s)频率为频率为5%5%用现代生物进化理论分析英国工业区桦用现代生物进化理论分析英国工业区桦尺蠖体色的进化。尺蠖体色的进化。 ( (1)1)在在1919世纪中叶以前，世纪中叶以前，浅色浅色的桦尺蠖在长满的桦尺蠖在长满地衣的树干上地衣的树干上不易不易发现，因此容易生存繁殖，因而发现，因此容易生存繁殖，因而种群中种群中S S（黑色）基因频率低。（黑色）基因频率低。 ( (2)2)随着环境的改变（煤烟污染），随着环境的改变（煤烟污染），浅色个体浅色个体容易被发现，而黑色个体则容易生存容易被发
17、现，而黑色个体则容易生存。这样，在通。这样，在通过有性生殖产生的后代中，浅色个体数逐渐减少，过有性生殖产生的后代中，浅色个体数逐渐减少，s s基因频率也随之降低；而黑色个体数数逐渐增加，基因频率也随之降低；而黑色个体数数逐渐增加，S S基因频率也随之增加。经过多代以后，黑色个体基因频率也随之增加。经过多代以后，黑色个体就成了常见的类型，就成了常见的类型，S S基因频率也达到基因频率也达到95%95%以上。以上。表达表达 在自然选择的作用下，种群的基因频率在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生会发生定向改变定向改变, ,导致生物朝着一定的方向不导致生物朝着一定的方向不断进化。断进化。（三）（三
18、）自然选择自然选择决定决定生物进化的方向生物进化的方向种群中产生的种群中产生的变异是变异是不定向不定向的，而的，而选择是选择是定向的定向的。自然选择淘汰不利变异基因、积累有自然选择淘汰不利变异基因、积累有利变异基因，利变异基因，使基因频率定向改变使基因频率定向改变。拓展阅读拓展阅读l除了自然选择以外，还有一些因素也会影响除了自然选择以外，还有一些因素也会影响基因频率的变化。基因频率的变化。l例如，在一个种群中，某种基因的频率为例如，在一个种群中，某种基因的频率为2，如果这个种群有如果这个种群有50万个个体，含这种基因的万个个体，含这种基因的个体就有个体就有1万个。如果这个种群只有万个。如果这个
19、种群只有50个个个体，个体，那么就只有那么就只有1个个个体具有这种基因。在这种情个体具有这种基因。在这种情况下，可能会由于这个况下，可能会由于这个个体偶然死亡个体偶然死亡或或没有没有交配交配，而使这种基因在种群中消失。这种现，而使这种基因在种群中消失。这种现象叫做象叫做遗传漂变遗传漂变。一般种群越小，遗传漂变一般种群越小，遗传漂变越显著越显著。拓展阅读拓展阅读l又如，在一个种群中，如果含有又如，在一个种群中，如果含有A基因的个体基因的个体比含有比含有a基因的个体更多地基因的个体更多地迁移迁移到另一个地区，到另一个地区，那么，这个种群中那么，这个种群中A基因和基因和a基因的频率就会基因的频率就会
20、发生相应的变化。发生相应的变化。l可见，可见，遗传漂变遗传漂变和和迁移迁移也是造成种群基因频也是造成种群基因频率发生变化的重要原因率发生变化的重要原因。 1. 1. AAAA、AaAa、aaaa的的个个体体分分别别占占24%24%、72%72%、4%4%，那么那么A A、a a的基因频率是多少？的基因频率是多少？( ) ( ) A. 36% A. 36%和和64% B. 57%64% B. 57%和和43% 43% C. 24% C. 24%和和72% D. 60%72% D. 60%和和40%40%D2 2已已知知人人眼眼的的褐褐色色(A)(A)对对蓝蓝色色(a)(a)是是显显性性。在在一一
21、个个有有3000030000人人的的人人群群中中，蓝蓝眼眼的的人人36003600人人; ;褐褐眼眼的的有有2640026400人人，其其中中纯纯合合体体有有1200012000人人。那那么么，在在这这一一个个人人群群中中A A和和a a的的基因频率分别为基因频率分别为 ( )( ) A 0.64 A 0.64和和0.36 B 0.360.36 B 0.36和和0.64 0.64 C 0.50 C 0.50和和0.50 D 0.820.50 D 0.82和和0.180.18A动动脑？动动脑？3 3、抽样调查某地、抽样调查某地100100位女性和位女性和100100位男性发位男性发现：女性中有现
22、：女性中有5 5位色盲患者和位色盲患者和2020位携带者，位携带者，男性中有男性中有1515位色盲患者，则该地色盲基因位色盲患者，则该地色盲基因的频率约是多少？的频率约是多少？52 + 20 + 151002 + 100 100% = 15%7.2 7.2 现代生物进化理论的现代生物进化理论的主要内容主要内容第第2 2课时课时 二二 隔离与物种的形成隔离与物种的形成l什么是物种？什么是物种？l什么是隔离？什么是生殖隔离与什么是隔离？什么是生殖隔离与地理隔离？地理隔离？（一）物种（一）物种概念：概念：能够在自然状态下能够在自然状态下相互交配并且相互交配并且 产生可育后代产生可育后代的一群生物。的
23、一群生物。同一种同一种生物由于地理上的障碍而生物由于地理上的障碍而分分成成不同种群不同种群, ,使得种群间使得种群间不能发生基因不能发生基因交流交流的现象称之为的现象称之为地理隔离地理隔离。如东北。如东北虎和华南虎。虎和华南虎。不同物种不同物种之间之间不能交配不能交配, ,或即使交配或即使交配成功成功, ,也也不能产生可育的后代不能产生可育的后代, ,该现象称该现象称之为之为生殖隔离生殖隔离。如马和驴产生的骡是不。如马和驴产生的骡是不可育的。可育的。地地理理隔隔离离生生殖殖隔隔离离（二）隔离（二）隔离概念概念:不同种群不同种群间的个体，在自然条件下间的个体，在自然条件下基因不能自由交流基因不能
24、自由交流的现象。的现象。种类种类生殖隔离生殖隔离地理隔离地理隔离共同点：基因不能自由交流共同点：基因不能自由交流隔离在物种形成中的作用隔离在物种形成中的作用资料资料分析分析地理隔离地理隔离 阻断阻断种群间的基因交流种群间的基因交流在在不同不同的的突变突变. .基因重组基因重组和和自然选择自然选择作用下作用下种群的基因频率向种群的基因频率向不同方向不同方向发生改变发生改变种群的种群的基因库基因库出现差异出现差异差异进一步加大差异进一步加大生殖隔离生殖隔离新物种形成新物种形成自然选择自然选择2 2自然选择自然选择1 1地理地理隔离隔离物种形成的比较常见的方式：物种形成的比较常见的方式：原原种种变异
25、变异1 1变异变异2 2基因频率的定向改变基因频率的定向改变变异变异类型类型1 1变异变异类型类型2 2新新物种物种1 1新新物种物种2 2生殖生殖 隔离隔离种群种群1 1种群种群2 2物种形成是否一定要经过地理隔离？物种形成是否一定要经过地理隔离？物种的形成物种的形成必须必须经过生殖隔离，但经过生殖隔离，但不一定不一定要经过地理隔离。要经过地理隔离。地理隔离地理隔离生殖隔离生殖隔离长期长期新物种出现的标志：生殖隔离新物种出现的标志：生殖隔离隔离是物种形成的必要条件。隔离是物种形成的必要条件。如：多倍体植物的形成如：多倍体植物的形成普通小麦普通小麦AABBCC黑麦黑麦DD ABCD(不育不育)
26、秋水仙素秋水仙素AABBCCDD 可育可育 八倍体小黑麦八倍体小黑麦 如：多倍体植物的形成如：多倍体植物的形成没有地理隔离，但是也形成了新的物种没有地理隔离，但是也形成了新的物种1 1、突变和基因重组突变和基因重组产生进化的原材料产生进化的原材料2 2、自然选择自然选择决定生物进化的方向决定生物进化的方向3 3、隔离隔离导致物种的形成导致物种的形成以上三者是物种形成的三个基本环节以上三者是物种形成的三个基本环节(一一)共同进化共同进化（1 1）不同物种的生物之间相互影响、）不同物种的生物之间相互影响、共同发展、共同进化。共同发展、共同进化。（2 2）生物和无机环境之间在相互影响）生物和无机环境
27、之间在相互影响中不断进化和发展。中不断进化和发展。三三 共同进化与生物多样性的形成共同进化与生物多样性的形成l1 1、生物多样性的内容：、生物多样性的内容：基因多样性基因多样性物种多样性物种多样性生态系统多样性生态系统多样性l2 2、生物多样性形成的进化历程：、生物多样性形成的进化历程：研究生物进化最直接的证据是化石。研究生物进化最直接的证据是化石。(二二)生物多样性的形成生物多样性的形成生物的进化历程可概括为：生物的进化历程可概括为：从原核生物到真核生物，从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，由简单到复杂，由水生到陆生，由水生到陆生，由低等到高等。由
28、低等到高等。（三）生物进化理论在发展（三）生物进化理论在发展中性突变理论中性突变理论 交替出现理论交替出现理论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l种群种群是是生物进化生物进化、生物繁殖生物繁殖的基本单位的基本单位l突变和基因重组突变和基因重组产生进化的原材料产生进化的原材料l自然选择自然选择决定生物进化的方向决定生物进化的方向l隔离隔离是形成新物种的必要条件是形成新物种的必要条件 （以上三者是物种形成的三个基本环节（以上三者是物种形成的三个基本环节)l生物进化生物进化的的过程过程实际上是实际上是生物与生物生物与生物、生物与生物与无机环境无机环境共同进化的过程共同进化的过程l生物进化的生物进化的实质实质：基因频率的定向改变基因频率的定向改变l共同进化共同进化导致生物的多样性导致生物的多样性
