1、现代生物进化理论的主要内容,探究活动（一）,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有性生殖才传给后代，因此研究生物的进化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。,探究活动（二）,1.怎样的一群个体可以称为种群呢？,实际上，在自
2、然界中，物种是以一个个种群存在的，种群是物种繁殖、进化的基本单位。,2.一个生物的“种”或“物种”与种群又有什么区别呢？,生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群,注：种群中的个体不是机械的集合在一起，而 是彼此可以交配，通过繁殖将各自的基因传个 后代。,1.下列属于种群的是 （ ） A.一块水田里的全部水稻 、水草 B 一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜 C 一块朽木上的全部真菌 D. 一个池塘中全部鱼 2.下列关于种群的说法不正确的是 （ ） 同一种群的个体可以自由交配 种群是生物繁殖的基本单位 C.中国大陆上所有老虎是一个种群 D. 种群是生物进化的基本单位 3.生物进化的基本单位
3、 （ ） A. 个体 B. 基因 C. 种群 D. 群体,B,C,C,探究活动（三）,1.什么是基因库？基因频率的含义是什么？,一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。,在一个种群基因库中，某基因占全部等位基因的比率叫做基因频率。,在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。,基因型频率：,基因频率的计算,例：某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少？,A=,302+60,200,=,60%,a=,102+60,200,=,40%,30%+60 % /2,10+60/2,=,=,10
4、0,30+60 /2,=,100,=,10%+60 % /2,基因频率=纯合体基因型频率+杂合 子基因型频率的一半,A+a=1 AA+Aa+aa=1,AA 30% Aa 60% aa 10%,4.下列关于基因库的叙述正确的是 ( ) A一个种群种一个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库 B一个种群种全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库 C一个种群种全部个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 5. 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%
5、 C. 24%和72% D. 60%和40%,C,D,探究活动（四）,3. 用数学方法讨论基因频率的改变 假设讨论题2中的群体满足以下五个条件： 昆虫群体数量足够大，种群很大 全部的雌雄个体间都能自由交配并产生后代随机交配 没有迁入与迁出，没有个体迁入迁出 AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同，没有选择 也没有基因突变和染色体变异。没有突变和重组 (1)计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率,遗传平衡状态,在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：,A 60%,A 60%,a 40%,a 40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,卵子,精子
6、,p+q = 1,(p+q )2,=p2+2pq+q2,= 1,遗传平衡定律,AA= p2 Aa= 2pq aa=q2,哈迪-温伯格定律,处于平衡状态的种群，一对等位基因Aa，A的频率为p，a的频率为q，则：AA的机率为p2；Aa的机率为2pq；aa的机率为q2,哈迪-温伯格定律可用数学方程式表示为： (p+q)2=p2+2pq+q2,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,（2）分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？,（3）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成立
7、这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？,36%,48%,16%,影响基因频率的因素,在自然条件下，哈迪-温伯格定律所需的五个条件是难以满足的，因而基因频率总是要发生改变，也就是说进化在任何种群中都是必然要发生的。,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？,基因突变可产生新基因(等位基因)，基因突变是可遗传变异的根本来源。是基因频率改变的基础。,例如：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 1
8、07,1种群中突变的特点： 突变数很大、不定向 2种群基因重组的结果：产生更多变异、不定向结论：提供进化的原材料。,基因突变,染色体变 异,基 因重 组,突变,可遗传的变异基因频率改变的因素,生物进化的实质是基因频率的改变,表面看，自然选择是对一个个生物个体的选择，实质上是对个体所包含的变异进行选择。从现代分子遗传水平看，自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择，从而改变着群体中不同基因的基因频率。,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 20%； ss 70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦
9、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%,29.2%,14.7%,56.1%,60.9%,26.1%,73.9%,29.3%,13.1%,升高,降低,(3)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？,(4)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、产卵前就已被天敌捕食,天敌看到的是桦尺蠖得体色（表现型）而不是控制体色的基因,
10、变异（不定向的）,自然选择,定向,有利变异积累 不利变异淘汰,生物朝一定方向进化发展,基因频率定向改变,与基因频率、基因型频率的计算,(1)已知各种基因型的个体数，计算基因频率,某基因频率=,该基因总数,该基因及其等位基因总数,100%,与基因频率、基因型频率的计算,(2)已知基因型频率，求基因频率,一个等位基因频率=,该等位基因纯合子频率+,12杂合子频率,PA=PAA+1/2PAa,Pa=Paa+1/2PAa,与基因频率、基因型频率的计算,(3)X染色体上的基因频率的计算,隔离与物种的形成,物种的概念,在遗传学和进化论中，把能够在自然状态下相互交配，并能够产生出可育后代的一群生物称为一个物
11、种，简称“种”。即：不同物种之间有生殖隔离（动物因求偶方式不同、繁殖期不同，植物因开花季节、花的形态不同，而造成的不能交配等都属于生殖隔离 ）,隔离,概念：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。,隔离的类型,生殖隔离,地理隔离,例：马与驴的生殖隔离,马,驴,骡,例：不同“人种”,世界各地的人虽然各有不同，但他们之间可以彼此通婚，并且产生可育的后代。因此，全世界的人在生物学上属于同一个物种智人。,地理隔离,分布在不同自然区域的种群，由于高山、河流、沙漠等地理上的障碍，使彼此间无法相遇而不能发生基因交流。,生殖隔离,不同物种之间一般是不能互相交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后
12、代的现象,注：生殖隔离产生的根本原因是种群 基因库的差异,生殖隔离与地理隔离的关系,如果仅有地理隔离，一旦发生某种地质变化，分开的两个小种群重新相遇，可以融合在一起 地理隔离是物种形成的量变阶段，生殖隔离是物种形成的质变阶段 只有地理隔离不形成生殖隔离，能产生生物新类型或亚种，不产生新的物种。 生殖隔离是物种形成的关键 隔离是物种形成的必要条件,例：东北虎与华南虎,东北虎和华南虎分别生活在我国的东北地区和华南地区，这两个地区之间的辽阔地带就起到了地理隔离的作用。经过长期的地理隔离，这两个种群之间产生了明显的差异，成为两个不同的虎亚种。,隔离在物种形成中的作用,物种的形成往往是经过长期的地理隔离
13、将不同种群间的差异不断积累，最后达到生殖隔离，形成新物种。,例：加拉帕戈斯群岛的地雀,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。,总结,种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组、自然选择、隔离是物种形成过程的三个基本环节（突变和基因重组产生生物进化的原材料，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，隔离是新物种形成的必要条件）。,生物进化的实质在于种群基因频率的改变。,以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基
14、本观点是：,共同进化,任何一个物种都不是单独进化的。 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。,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。,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？,生物进化与无机环境变化的关系,生物的新陈代谢类型由原始异养厌氧自养厌氧自养需氧。,生物多样性的形成,地球上所有的
15、植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。,简单复杂 低等高等 原核细胞真核细胞 单细胞多细胞 无性生殖有性生殖 原始异养厌氧自养厌氧自养需氧 水生水陆两栖陆生,生物多样性的形成,生物进化理论在发展,生物的进化如此复杂，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多。在这些学说中，以自然选择为核心的进化理论比其他学说的影响要广泛而深远，它仍然是以后各个方面研究的一个基础。进化理论同其他科学理论一样，它不会停滞不前，它还在发展。,分子进化与中性学说,这一学说认为，生物体内绝大多数突变都是中性突变；生物体内的大分子都是以一定的速率进化着，这一速率与
16、种群的大小、物种的生殖力以及生物世代的长短都无关，也不受环境因素的影响，因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况。生物的进化主要是中性突变在自然群体中进行随机的“遗传漂变”的结果，而与选择无关。也就是说，遗传漂变才是分子进化的基本动力。,基因频率因偶然的机会，而不是由于选择，而发生变化，这种现象称为遗传漂变。,例：不同生物的细胞色素c与人的比较,从上表中可以看出，黑猩猩与人的亲源关系最近，酵母菌与人的亲源关系最远。,渐变式进化与跳跃式进化,传统的进化理论认为生物的进化是渐变式的，但渐变式的进化难以解释下面两个问题。问题一：生物化石的记录所显示的大多不是渐变式的进化，而是跳跃式的进化
17、。问题二：如果生物演变是渐进的，那么各种适应性的器官结构在尚未发展完善之前，即在还没有发展到有适应功能之前是怎样逃脱自然选择的压力的？所以跳跃式进化理论认为，生物的进化起源于大突变（特别是某些调节基因的突变）。,以自然选择学说为核心的现代生物进化理论认为,新物种的形成是 A、自然选择的结果 B、突变，选择和遗传的综合作用 C、用进废退的结果 D、突变和基因重组，自然选择及隔离的综合作用下列关于隔离的叙述，不正确的是 A、阻止了种群间的基因交流 B、对所有的物种来说,地理隔离必然导致生殖隔离 C、种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因 D、不同的物种之间必然存在着生殖隔离,D,B,在一个种群
18、中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4% .基因A和a的频率分别是 A、18% 82% B、36% 64%； C、57% 43% D、92% 8%；,据调查得知，某小学的学生中基因型的比率为：XBXB 44% XBXb 5% XbXb 1% XBY 43% XbY 7% 则Xb的基因频率是 A、13.2% B、5% C、14% D、9.3%,C,D,1、某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人，那么这个群体中色盲基因的频率是多少？ 2、一种蛾中控制浅颜色的等位基因是隐性的，控制深颜色的等位基因是显性的。假设一个种群中有640只浅色的蛾和360只深色的蛾，群体呈遗传平衡，那么有多少只杂合子的蛾？,6%,320,
