第二節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容幼虎

把自己想象成虎體內(nèi)的一個(gè)基因。你不僅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想讓越來越多的虎擁有自己的拷貝。你怎樣才能達(dá)到這一目的呢？你將選擇做哪一種基因？探究活動(dòng)（一）探究活動(dòng)（二）情景：如果在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa)的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。討論題目：1.根據(jù)達(dá)爾文“適者生存、不適者淘汰”的觀點(diǎn)該綠色個(gè)體一定能被選擇下來嗎？2.如果該綠色個(gè)體能很好的生活下來，它體內(nèi)的A基因怎樣才能傳遞給后代？3、如果Aa與其他個(gè)體交配生殖，后代還會(huì)是綠色嗎？

自然界中，沒有哪一個(gè)體是長(zhǎng)生不死的個(gè)體的基因型也會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，但決定表現(xiàn)型的基因卻可以通過有性生殖來傳給后代.后代會(huì)發(fā)生性狀分離，出現(xiàn)aa的個(gè)體。情景：如果在灰色翅（基因型為aa)昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa)的變異個(gè)體，且綠色比灰色更不容易被敵害發(fā)現(xiàn)。如果該綠色個(gè)體（Aa）已經(jīng)很好的生活下來，它體內(nèi)的A基因怎樣才能遺傳給后代？請(qǐng)寫出遺傳圖解。探究活動(dòng)（三）

出現(xiàn)有利變異個(gè)體內(nèi)的有利基因只有在

中,通過

才能世代延續(xù)。XAAAa綠翅AA綠翅（1）P:Aa綠翅配子AaAF1:綠翅

aa灰翅XAaAa綠翅AA綠翅（2）Aa配子AaAaAa綠翅P:F1:綠翅綠翅

aa灰翅XAaAa綠翅（3）

aa配子AaaP:F1:綠翅灰翅群體有性生殖

達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的發(fā)展自然選擇學(xué)說:以

為研究單位現(xiàn)代生物進(jìn)化理論:以

為研究單位(研究生物進(jìn)化,必須研究群體的基因組成的變化)研究生物的進(jìn)化僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境適應(yīng)是不夠的，還必須研究群體的基因組成變化。個(gè)體群體（一）種群是生物進(jìn)化的基本單位1、種群概念：生活在

的

的

。臥龍自然保護(hù)區(qū)獼猴一定區(qū)域同種生物全部個(gè)體思考？一個(gè)種群中的個(gè)體是機(jī)械地集合在一起嗎？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,并通過繁殖將各自的基因傳給后代。2.種群的特點(diǎn)：一個(gè)生物的“種”或“物種”與種群有什么區(qū)別？實(shí)際上，在自然界中，每個(gè)物種總是分成一個(gè)個(gè)或大或小的群體，這些群體就是不同的種群。自然界中，

是生物繁殖、進(jìn)化的基本單位。種群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練一練例1.以下屬于種群范疇的是：

A、一座山上所有的馬尾松

B、一塊草地上所有的昆蟲

C、甲池塘和乙池塘內(nèi)所有的鯉魚

D、一個(gè)公園里所有的樹木(A)

性狀是由基因控制的，因此研究生物的進(jìn)化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化？由此人們提出基因庫(kù)和基因頻率的概念。3、基因庫(kù)：

中

所含有的

。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。基因頻率＝該基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)一個(gè)種群全部個(gè)體全部基因5、基因型頻率：基因型頻率＝該基因型的個(gè)體數(shù)該種群個(gè)體總數(shù)例:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，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?此種基因的個(gè)數(shù)=純合子個(gè)體數(shù)X2＋雜合子個(gè)體數(shù)種群中該對(duì)等位基因的總數(shù)=個(gè)體總數(shù)X2某種基因的頻率=種群中該對(duì)等位基因的總數(shù)此種基因的個(gè)數(shù)A=30×2+60

________________________200=60%200a=10×2+60

________________________=40%法一例:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，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?法二通過基因型頻率計(jì)算基因頻率AA基因型的頻率為:30/100×100%=30%Aa基因型的頻率為：60/100×100%=60%aa基因型的頻率為：10/100×100%=10%某基因頻率==純合子頻率+1/2雜合子頻率a基因的基因頻率為：

=30%

+1/2×60%=60%A基因的基因頻率為:

=10%

+1/2×60/100=40%鞏固練習(xí)：在一個(gè)種群中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型為AA的個(gè)體占18%，基因型為Aa的個(gè)體占78%，aa的個(gè)體占4%，那么基因A和a的頻率分別是多少？解：A基因的頻率=18%+78%×1/2=57%,

a基因的頻率=1-57%=43%AA%+Aa%+aa%=1A%+a%=1新代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%30%30%10%假設(shè)115頁(yè)題目中的種群滿足以下五個(gè)條件：若親代昆蟲中的種群滿足以下五個(gè)條件：①昆蟲種群數(shù)量足夠大，②全部的雌雄個(gè)體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代，③沒有遷入與遷出，④自然選擇對(duì)A、a控制的翅型性狀沒有作用⑤也沒有基因突變和染色體變異。用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化

A60%a40%卵細(xì)胞精子A60%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa子一代基因型頻率(2)子代基因型的頻率各是多少?(3)子代種群的基因頻率各是多少?新代基因型的頻率AA(30%)Aa(60%)aa(10%)配子的比率A()A()a()a()子代基因型頻率AA()Aa()aa()子代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%

親代子一代

子二代

子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率Aa36%48%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%60%40%(4)在討論題2中的群體滿足五個(gè)條件的情況下,計(jì)算子二代、子三代的基因頻率與基因型頻率;分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？

哈迪-溫伯格定律1908年，英國(guó)數(shù)學(xué)家哈迪和德國(guó)醫(yī)生溫伯格分別提出關(guān)于基因穩(wěn)定性的見解。他們指出，一個(gè)有性生殖的自然種群中，在符合以下五個(gè)條件的情況下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的?；蛘哒f是保持著基因平衡的。這五個(gè)條件是：1、種群很大

2、隨機(jī)交配

3、沒有個(gè)體遷入遷出

4、沒有自然選擇

5、沒有基因突變?nèi)舴N群中一等位基因?yàn)锳和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q，因?yàn)?p＋q)=A%+a%=1，則（p+q）2=1=p2+2pq+q2AA的基因型頻率=p2；aa的基因型頻率=q2；Aa的基因型頻率=2pq。哈迪-溫伯格定律遺傳平衡定律可用數(shù)學(xué)方程式表示為：(p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%滿足五個(gè)假設(shè)條件的種群是理想的種群，在自然條件下,這樣的種群是不存在的?！f明了在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，也就是說種群的進(jìn)化是必然的。（5）上述計(jì)算結(jié)果是在滿足五個(gè)假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計(jì)算的，對(duì)自然界的種群來說，這五個(gè)條件都能成立嗎？(二)生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變?cè)谧匀粭l件下，哈迪-溫伯格定律所需的五個(gè)條件是難以滿足的，因而基因頻率總是要發(fā)生改變，也就是說進(jìn)化在任何種群中都是必然要發(fā)生的。變異的類型不能遺傳的變異可遺傳的變異基因突變?nèi)旧w變異基因重組突變有性生殖突變新的基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是不定向的形成了進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向（6）如果該種群出現(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A2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對(duì)生物體是有益還是有害的，這往往取決于生物生存的環(huán)境。(三)突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料(四)自然選擇決定生物進(jìn)化的方向突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化。生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變

表面看，自然選擇是對(duì)一個(gè)個(gè)生物個(gè)體的選擇，實(shí)質(zhì)上是對(duì)個(gè)體所包含的變異進(jìn)行選擇。從現(xiàn)代分子遺傳水平看，自然選擇實(shí)質(zhì)上是對(duì)變異所對(duì)應(yīng)的基因的選擇，從而改變著群體中不同基因的基因頻率。(二)突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料①普遍性:②隨機(jī)性:③低頻性:④有害性：⑤不定向性：A＝a1或A＝a21.基因突變的的特點(diǎn)和意義分別是什么?意義:基因突變盡管是隨機(jī)的、不定向的，在自然狀態(tài)下，突變頻率很低，但卻是普遍存在的，它是新基因產(chǎn)生的途徑；是生物變異的根本來源；是生物進(jìn)化的原始材料。(二)突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料

自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對(duì)生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？

種群是由許多個(gè)體組成的，每個(gè)個(gè)體的每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個(gè)基因，這樣，每一代就會(huì)產(chǎn)生大量的突變。此外，突變的有害還是有利也不是絕對(duì)的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。人類把鯽魚的后代培育成金魚，實(shí)質(zhì)就是通過選擇改變基因頻率。從圖中看顯然紅色基因的頻率顯著提高了。原理：基因重組

種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多可遺傳變異材料一：一個(gè)果蠅約有104對(duì)基因，假定每個(gè)基因的突變率都是10－5，若有一個(gè)中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個(gè)個(gè)體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？

2×104×10－5個(gè)體×108種群=2×107突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料材料二：結(jié)合材料一、二得出結(jié)論：1.在一個(gè)足夠大的種群中，A的頻率0.4，a的頻率是0.6，若各種條件穩(wěn)定不變，則該種群中AA、Aa、aa的基因型頻率各是

。該種群中所有成熟個(gè)體自由交配一次，產(chǎn)生的后代個(gè)體中A的頻率是

，a的頻率是

。0.16 、0.48、0.360.4 0.62.某島嶼上存在著尺蛾的兩個(gè)變種，該地區(qū)原為森林，后建設(shè)成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時(shí)期的兩個(gè)變種尺蛾的數(shù)量比。這些變化產(chǎn)生的原因是

()A．灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入B．工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾C．自然選擇作用D．人工選擇的作用3.用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論分析解釋狼的進(jìn)化過程。(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______。森林時(shí)期工業(yè)時(shí)期灰蛾黑蛾灰蛾黑蛾99%1%1%99%C變異原材料選擇方向定向的(四)自然選擇決定生物進(jìn)化的方向長(zhǎng)滿地衣的樹干上的樺尺蠖黑褐色樹干上的樺尺蠖探究自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響英19世紀(jì)曼徹斯特英20世紀(jì)曼徹斯特自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變問題：樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來越低？假設(shè)：根據(jù)前面所學(xué)的你能做出假設(shè)嗎？

現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來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%，在樹干變黑這一環(huán)境條件下假如樹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？第1年第2年第3年第4年……基因型的頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%13.1%升高26%60.9%26.1%73.9%14.6%29.3%56.1%29.3%70.7%降低(1)在這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對(duì)樺尺蠖淺色個(gè)體的出生率有影響嗎？(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？①變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少,S頻率增加。②許多淺色個(gè)體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食。天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因。結(jié)論：自然選擇決定生物進(jìn)化的方向自然選擇使基因頻率定向改變。自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向原因：淘汰不利變異基因，積累有利變異基因。結(jié)果：使基因頻率定向改變。歸納：現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容（一）種群基因頻率的改變和生物進(jìn)化種群是生物進(jìn)化的基本單位生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料自然選擇決定生物進(jìn)化的方向課堂練習(xí)：一、計(jì)算題1.據(jù)調(diào)查，某小學(xué)的學(xué)生中，基因型為XBXB的比例為42.32%、XBXb為7.36%、XbXb為0.32%、XBY為46%、XbY為4%，則在該地區(qū)XB和Xb的基因頻率分別為：()

A．6%、8%

B．8%、92%

C．78%、92%

D．92%、8%

D2．已知人眼的褐色（A）對(duì)藍(lán)色（a）是顯性。在一個(gè)有30000人的人群中，藍(lán)眼的有3600人；褐眼的有26400人，其中純合子有12000人。那么，在這一個(gè)人群中A和a基因頻率分別為()A．0．64和0．36 B．0．36和0．64C．0．50和0．50 D．0．82和0．18A3.在某一個(gè)人群中，經(jīng)調(diào)查得知隱性性狀者為16％，

問該性狀不同類型的基因型頻率是多少?(按AA、Aa、aa順序排列)()A．0．36，0．48，0．16 B．0．48，0．36，0．16C．0．16，0．48，0．36 D．0．16，0．36，0．38A4