現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容,種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,一,達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)：生存斗爭(zhēng)中有利變異的個(gè)體容易活下來(lái)并留下后代。可見(jiàn)，自然選擇作用于個(gè)體，且是個(gè)體的表現(xiàn)型，而個(gè)體表現(xiàn)性隨個(gè)體的死亡而消失，但是決定表現(xiàn)型的基因隨生殖而延續(xù)，并在群體中擴(kuò)散。,所以現(xiàn)代生物進(jìn)化理論研究群體的基因組成,（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位,1、種群概念：,生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體,判斷下列是否屬于種群：,（1）一個(gè)池塘中的全部魚（2）一個(gè)池塘中的全部鯉魚（3）兩個(gè)池塘內(nèi)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,（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位,2、種群的特點(diǎn)：,種群中的個(gè)體并不是機(jī)械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過(guò)繁殖將各自的基因傳給后代。,同前一年的蝗蟲種群相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會(huì)有什么變化嗎？,3、基因庫(kù)：,一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因,4、基因頻率：,在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比率,例:從種群中隨機(jī)抽出100個(gè)個(gè)體，測(cè)知基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)。那么A和a的基因頻率是多少?,該基因的等位基因總數(shù)：,1002=200,A基因的基因頻率為:,（230+60）/200100%=60%,a基因的基因頻率：,（102+60）/200100%=40%,基因型頻率？,例:AA、Aa、aa的個(gè)體分別占24%、72%、4%那么A、a的基因頻率是多少？（）A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%,通過(guò)基因型頻率計(jì)算基因頻率,某種基因的基因頻率=,（該基因）純合子頻率+1/2雜合子頻率,A%=24%+1/2X72%=60%,D,思考討論：用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化,上述昆蟲種群中基因型AA占30，Aa占60，aa占10。如果該種群滿足以下五個(gè)條件：,昆蟲群體數(shù)量足夠大，全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入與遷出，AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同（也就是說(shuō)自然選擇對(duì)A、a控制的性狀沒(méi)有作用），A和a都不產(chǎn)生突變,即沒(méi)有基因突變和染色體變異。,則（1）親代雌雄配子的種類和比例是多少？（2）子代基因型頻率各是多少?（3）子代種群的基因頻率各是多少?,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,36%,48%,16%,60%,40%,總結(jié)：若種群中個(gè)體間隨機(jī)交配，則后代中的基因頻率和基因型頻率均不變,遺傳平衡定律：哈代-溫伯格定律,處于平衡狀態(tài)的種群，一對(duì)等位基因Aa，A的頻率為p，a的頻率為q，則：AA的機(jī)率為p2；Aa的機(jī)率為2pq；aa的機(jī)率為q2,哈迪-溫伯格定律可用數(shù)學(xué)方程式表示為：(p+q)2=p2+2pq+q2,練習(xí)：,1.一個(gè)隨機(jī)交配的群體,某一對(duì)相對(duì)性狀中,顯性性狀表現(xiàn)型的頻率是84%,則雜合子Bb的頻率是()A.36%B.48%C.60%D.40%,2.某人群中某苯丙酮尿癥的發(fā)病率為萬(wàn)分之一，則該人群中帶有a基因的雜合體的概率是（）A.1.98B.1C.0.198D.0.0198,B,D,練習(xí)：,3.某工廠有男女職工各200名，對(duì)他們進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者為15人，女性患者1人，男性患者14人，這個(gè)群體中色盲基因的頻率應(yīng)為（）。A、15%B、3.88%C、5.17%D、10.3%,C,色盲（b）基因頻率,15214,2002200,5.17,100%,（二）突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,如果本來(lái)只有A和a的種群，種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產(chǎn)生新的等位基因（A2），種群的基因頻率會(huì)變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？,基因突變產(chǎn)生新的等位基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化。,除了基因突變，還有哪些因素影響基因頻率呢？,1.突變和基因重組只產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料,2.進(jìn)化的本質(zhì)是基因頻率的改變,19世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為5%，淺灰色基因（s）頻率為95%,20世紀(jì)，樺尺蠖種群中黑色基因（S）頻率為95%，淺灰色基因（s）頻率為5%,探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響,探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響,討論：1、樹(shù)干變黑會(huì)影響樺尺蠖中淺色個(gè)體的出生率嗎？為什么？,許多淺色個(gè)體可能在沒(méi)有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食,自然選擇實(shí)質(zhì)“選擇”的是表達(dá)某性狀的某種基因,2、在自然選擇的過(guò)程中，直接受作用的是基因型還是表現(xiàn)型？為什么？,天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）。自然選擇表面的對(duì)象是性狀，而不是基因型,現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來(lái)討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，在樹(shù)干變黑這一環(huán)境條件下假如樹(shù)干變黑不利于淺色樺尺蠖的生存，使得種群中淺色個(gè)體每年減少10%，黑色個(gè)體每年增加10%，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？,自然選擇實(shí)質(zhì)是基因頻率定向改變,自然選擇決定生物進(jìn)化的方向,（三）自然選擇決定生物進(jìn)化的方向,變異是不定向的,自然選擇,不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累,種群的基因頻率發(fā)生定向改變,生物朝一定方向緩慢進(jìn)化,生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率發(fā)生改變,用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論分析解釋狼的進(jìn)化過(guò)程(1)狼群中存在不同類型的個(gè)體，如有跑得快的，有跑得慢的。它說(shuō)明生物具有_的特性，而這種特性是生物進(jìn)化的_(2)隨著環(huán)境的改變，食物稀少，跑得快、兇猛的狼才能獲得食物生存下去。這樣，食物、環(huán)境對(duì)狼起了_作用，而這種作用是_的，它決定著生物進(jìn)化的_,變異,原材料,選擇,方向,定向,基因頻率改變后的樺尺蠖是否形成了新的物種?,如何判斷物種?,隔離與物種的形成,二,（一）物種的概念,指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物稱為一個(gè)物種，簡(jiǎn)稱“種”,全世界的人都是一個(gè)物種？,無(wú)論白人黑人黃種人結(jié)婚，都能產(chǎn)生具有生殖能力的后代,馬,驢,騾,生殖隔離：,不同物種之間一般是不能夠相互交配的，即使交配成功，也不能夠產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫生殖隔離。如雜種不活；雜種不育等。,X,獅虎獸or虎獅獸,這兩個(gè)湖畔的鯉魚，他們是屬于一個(gè)種群還是兩個(gè)種群？?jī)蓚€(gè)湖畔的魚能發(fā)生基因交流嗎？為什么？,同種生物由于高山、河流、沙漠等地理上的障礙，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象,地理隔離,（二）隔離,-基因不能自由交流,隔離的類型,生殖隔離,地理隔離,（三）隔離在物種形成中的作用,資料分析,物種形成的比較常見(jiàn)的方式：,原種群,生殖隔離,不同種群,突變&重組,突變&重組,基因庫(kù)1,基因庫(kù)2,積累,積累,必要條件,決定進(jìn)化方向,提供進(jìn)化的原材料,漸變式（較常見(jiàn)）,物種形成的三個(gè)基本環(huán)節(jié)：,突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,自然選擇決定生物進(jìn)化的方向(定向),隔離導(dǎo)致物種的形成,物種形成的比較常見(jiàn)的方式：,爆發(fā)式：,總結(jié)：,隔離是物種形成的必要條件,生殖隔離形成的根本原因是種群基因庫(kù)的差異,物種形成一般是長(zhǎng)期地理隔離，達(dá)到生殖隔離,生殖隔離是物種形成的標(biāo)志,可見(jiàn)，不同物種間都存在著生殖隔離,物種的形成必須經(jīng)過(guò)生殖隔離，但不一定要經(jīng)過(guò)地理隔離,共同進(jìn)化與生物多樣性的形成,三,資料1：,在自然界，一種植物專門由一種昆蟲傳粉的情形很常見(jiàn)，昆蟲傳粉的專門化對(duì)植物繁衍后代有什么意義？,資料2：,動(dòng)物學(xué)家對(duì)生活在非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，東岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分鐘竟快13米。為何差距如此之大？,經(jīng)過(guò)觀察和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)物學(xué)家終于明白，東岸的羚羊之所以強(qiáng)健，是因?yàn)樗鼈兏浇幸粋€(gè)狼群，生存時(shí)時(shí)處于危險(xiǎn)之中。,捕食者的存在是否對(duì)被捕食者有害無(wú)益？,1.促進(jìn)種群發(fā)展的作用。,2.“精明的捕食者”策略：捕食者一般不能將所有的獵物吃掉，否則自己也無(wú)法生存。,3.“收割理論”：有利于增加物種多樣性,（一）共同進(jìn)化,1、不同物種間的共同進(jìn)化,（一）共同進(jìn)化,2、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的共同進(jìn)化,地球形成時(shí)原始大氣中是沒(méi)有氧氣的，但是隨著光合細(xì)菌的出現(xiàn)，使得大氣中有了氧氣,（二）生物多樣性的形成,1、生物多樣性的內(nèi)容：,物種多樣性,基因（或遺傳）多樣性,生態(tài)系統(tǒng)多樣性,2、形成生物多樣性的原因：,長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果,3、研究生物進(jìn)化的主要依據(jù)：,化石,地球形成,動(dòng)物：兩棲類動(dòng)物,生物多樣性的形成歷程,簡(jiǎn)單復(fù)雜低等高等原核細(xì)胞真核細(xì)胞單細(xì)胞多細(xì)胞無(wú)性生殖有性生殖原始異養(yǎng)厭氧自養(yǎng)厭氧自養(yǎng)需氧水生水陸兩棲陸生,（三）生物進(jìn)化理論在發(fā)展,核心：自然選擇學(xué)說(shuō),發(fā)展：,中性突變理論：決定生物進(jìn)化的方向是中性突變的逐漸積累，而不是自然選擇,間斷平衡學(xué)說(shuō)：物種形成并不都是漸變的結(jié)果，而是種群長(zhǎng)期穩(wěn)定與迅速形成新種交替出現(xiàn)的過(guò)程,以自然選擇學(xué)說(shuō)為核