第2節(jié)現(xiàn)代生物進化理論

的主要內(nèi)容（一）前情回顧一.達爾文的自然選擇學(xué)說要點：1.進步性：（1）提出了自然選擇（進化的外因）；可遺傳的變異（進化的內(nèi)因）；（2）解釋了生物多樣性、適應(yīng)性2.局限性：（1）進化方式：漸變式、爆發(fā)式（2）通過研究個體看到性狀，但并未涉及到基因。課前導(dǎo)入

生物進化歷程種群基因頻率的改變

與生物進化本節(jié)聚焦1.種群是生物進化的基本單位2.突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料3.自然選擇決定生物進化的方向達爾文的自然選擇學(xué)說指出，在一種生物的群體中，出現(xiàn)有利變異的個體容易存活，并且有較多的機會留下后代。也就是說自然選擇直接作用的是生物的個體，而且是生物的表現(xiàn)型。但是，在自然界，沒有哪個個體是長生不死的，個體的表現(xiàn)型也會隨著個體的死亡而消失，決定表現(xiàn)型的基因卻可以隨著生殖而時代延續(xù)，并且在群體中擴散?？梢姡芯可锏倪M化，僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)是不夠的，還必須研究群體的基因組成的變化。本節(jié)聚焦1.種群是生物進化的基本單位2.突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料3.自然選擇決定生物進化的方向1.種群是生物進化的

基本單位生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群。例如，一片樹林中的全部獼猴是一個種群，一片草地的所有蒲公英也是一個種群。種群中的個體并不是機械的集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。種群在繁衍過程中，個體有新老交替，基因卻代代相傳。例如，許多昆蟲的壽命都不足一年（如蝗蟲），所有的蝗蟲都會在秋風(fēng)中死去，其中有些個體成功地完成生殖，死前在土壤中埋下受精卵。來年春夏之交，部分受精卵成功的發(fā)育成蝗蟲。同前一年的蝗蟲相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化嗎？你不妨根據(jù)前面所學(xué)遺傳、變異和自然選擇的知識，嘗試做出自己的推測?；认x的產(chǎn)卵一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫做這個種群的基因庫。在一個種群的基因庫中，某個基因占全部基因數(shù)的比率，叫做基因頻率。

中國少數(shù)民族基因庫例如，在某果蠅種群中，決定眼睛的顏色為紅色的基因為A，決定眼睛的顏色為白色的基因為a,從這個種群中隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa、aa的個體分別是30、60、10個，就這對等位基因來說，每個個體可以看做含有2個基因，那么，這100個個體含有200個基因，由此可知：A基因的數(shù)量是2×30

＋60＝120個；A基因的頻率為120÷

200＝60%;a基因的數(shù)量是2×10

＋60＝80個；a基因的頻率為80÷

200＝40%。思考：這一種群繁殖若干代以后，其基因頻率會不會發(fā)生改變呢？

思考與討論

用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化1.假設(shè)上述昆蟲種群非常大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對翅色這一相對性狀沒有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，根據(jù)孟德爾的分離定律計算：（1）該種群產(chǎn)生的A配子和a配子的比率各是多少？（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？（4）將計算結(jié)果填入下表。想一想，子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會同子一代一樣嗎？

思考與討論親代基因型的頻率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（）思考與討論2.上述計算結(jié)果是建立在五個假設(shè)條件基礎(chǔ)上的。對自然界的種群來說，這五個條件都成立嗎？你能舉出哪些實例？3.如果該種群出現(xiàn)新的突變性（基因型為A2a或A2A2），也就是產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會變化嗎？基因A2的頻率可能會怎樣變化？本節(jié)聚焦1.種群是生物進化的基本單位2.突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料3.自然選擇決定生物進化的方向2.突變和基因重組產(chǎn)

生進化的原材料你已經(jīng)知道，基因突變在自然界是普遍存在的。基因突變產(chǎn)生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。達爾文曾明確指出，可遺傳的變異是生物進化的原材料。如果沒有可遺傳的變異，生物就不可能進化。但是可遺傳的變異是怎樣產(chǎn)生的，達爾文限于當(dāng)時生物學(xué)發(fā)展水平，不可能做出正確的解釋?，F(xiàn)代遺傳學(xué)的研究表明，可遺傳的變異來源于基因突變、基因重組和染色體變異。其中，基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。我們知道，生物自發(fā)突變的頻率很低，而且大多是有害的，那么，它為什么還能夠作為生物進化的原材料呢？別忘了，種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。例如，果蠅約有10對基因，假定每個基因的突變率都是10，對于一個中等大小的果蠅種群（約有10個個體）來說，每一個出現(xiàn)的基因突變數(shù)將是：2x10x10x10＝2x10（個）果蠅基因組此外，突變的有害和有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。例如，有翅的昆蟲中有時會出現(xiàn)殘翅和無翅的突變類型，這類昆蟲在正常情況下很難生存下去。但是在經(jīng)常刮大風(fēng)的海島上，這類昆蟲卻因為不能飛行而避免被風(fēng)吹到海里淹死。某海島上殘翅和無翅的昆蟲基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可以形成多種多樣的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異。由于突變和重組都是隨機的、不定向的，因此它們只是提供了生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。作者：[英]里查德·道金斯探究英國的曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蠖，它們夜間活動，白天棲息在樹干上。雜交試驗表明，樺尺蠖的體色受一對等位基因S和s控制，黑色（S）對淺色（s）是顯性的。在19世紀(jì)中葉以前，樺尺蠖幾乎都是淺色型的，該種群中S基因的頻率很低，在5％以下。到了20世紀(jì)中葉，黑色型的樺尺蠖卻成了常見的類型，S基因的頻率上升到95％以上。19世紀(jì)時，曼徹斯特地區(qū)的樹干上長滿了地衣。后來,隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)排出的煤煙使地衣不能生存，結(jié)果樹皮裸露并被熏成黑褐色。

探究長滿地衣的樹干上的樺尺蠖黑褐色樹干上的樺尺蠖探究問題：樺尺蠖種群中s基因（決定淺色形狀）的頻率為什么越來越低呢？作出假設(shè)：根據(jù)前面所學(xué)知識作出假設(shè)：＿＿＿＿＿＿＿討論探究思路：你可以用創(chuàng)設(shè)數(shù)字化問題情境的方法來探究。以下問題情境供參考：

探究創(chuàng)設(shè)情境示例（其中數(shù)字是假設(shè)的）：1870年，樺尺蠖種群的基因型頻率如下：SS10％，Ss20％，ss70％，S基因的頻率為20％。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，使得種群中淺色個體每年減少10％，黑色個體每年增加10％.第2～10年間，該種群每年的基因型頻率是多少？每年的基因頻率是多少？提示：1.基因型頻率=該基因型個體數(shù)／該種群個體總數(shù)2.不同年份該種群個體總數(shù)可能有所變化。探究制定并實施探究方案1.創(chuàng)設(shè)數(shù)字化的問題情境。2.計算，經(jīng)計算結(jié)果填入表中（如下表）3.根據(jù)計算結(jié)果，對環(huán)境的選擇作用的大小進行適當(dāng)調(diào)整，比如，把淺色個體每年減少的數(shù)量百分比定高些，重新計算種群基因型頻率和基因頻率的變化，與步驟2中所得數(shù)據(jù)進行比較。探究第1年（％）第2年（％）第3年第4年……基因型頻率SS1011.5Ss2022.9ss7065.6基因頻率S2023s8077探究分析結(jié)果，得出結(jié)論分析計算結(jié)果，是否支持你做出的假設(shè)，得出結(jié)論。討論

1.樹干變黑會影響樺尺蠖種群中淺色個體的出生率嗎？為什么？2.在自然選擇過程中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？為什么？本節(jié)聚焦1.種群是生物進化的基本單位2.突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料3.自然選擇決定生物進化的方向3.自然選擇決定生物

進化的方向在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應(yīng)基因的頻率會下降。因此，在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進化。一、基礎(chǔ)題1.下列生物群體中屬于種群的是：A.一個湖泊中的全部魚B.一個森林中的全部蛇C.臥龍自然保護區(qū)中的全部大熊貓一間屋中的全部蟑螂答案：C2.

一種果蠅的突變體在21℃的氣溫下，生存能力很差，但是，當(dāng)氣溫上升到25.5℃時，突變體的能力大大提高。這說明：

A.突變時不定向的

B.突變是隨機發(fā)生的

C.突變的有利或有害取決于環(huán)