第七章·第二節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的主要內容你看過《自私的基因》這本書嗎？作者為什么用這樣的標題呢？虎有成千上萬個基因，有的決定牙齒的銳利程度，有的決定肌肉的粗壯程度……把自己想象成虎體內的一個基因，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，怎樣才能達到這一目的呢？激趣導學1.運用聯(lián)系和對比等方法解釋種群、基因庫、基因頻率的概念。2．運用數(shù)學方法討論種群基因頻率的變化和相關計算。3．通過教材的實例分析得出生物進化的實質。4．以加拉帕戈斯群島上13種地雀的形成為例，理解物種的概念，以及新物種形成的環(huán)節(jié)。目標導學一、種群基因頻率的改變與生物進化（一）種群是生物進化的基本單位1、種群的概念2、基因庫3、基因頻率4、進化的實質（二）突變和基因重組產生進化的原材料（三）自然選擇決定生物進化的方向二、隔離與物種的形成（一）物種的概念（二）隔離在物種形成中的作用三、共同進化與生物多樣性的形成導思點撥（一）種群是生物進化的基本單位1、種群概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。臥龍自然保護區(qū)獼猴一、種群基因頻率的改變與生物進化新課講授判斷下列是否屬于種群（1）一個池塘中的全部魚（2）一個池塘中的全部鯉魚（3）兩個池塘內的全部青蛙（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新課講授人們?yōu)槭裁匆岢觥胺N群”這個概念呢？自然界的物種實際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進化的基本單位。它為研究生物與環(huán)境的關系和物種的變化帶來了方便。新課講授2、種群的特點：

種群中的個體并不是機械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳給后代。

思考：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有可能會發(fā)生變化嗎？新課講授3、種群的基因庫一個種群中全部個體所含有的全部基因。4、基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率?；蝾l率＝該基因的總數(shù)該等位基因的總數(shù)種群個體多，個體差異大，基因庫越大。新課講授例:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少?基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)=純合子頻率+1/2雜合子頻率種群中一對等位基因基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。新課講授伴性遺傳中的基因頻率計算：某學校男女各有100人，其中XBXB占50人，XBXb占30人，XbXb占20人，XBY占80人，XbY占20人，求XB、Xb的基因頻率?；蝾l率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)新課講授新課講授假設該種群滿足以下五個條件：

①昆蟲群體數(shù)量足夠大②全部的雌雄個體間都能自由交配并能產生后代③沒有遷入與遷出④AA、Aa、aa三種基因型昆蟲的生存能力完全相同⑤A和a都不產生突變,即沒有基因突變和染色體變異。在有性生殖過程中，如果符合以上的理想條件，討論：(1)該種群產生的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?新課講授親代基因型的頻率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()30%30%30%10%36%48%16%60%40%公式：AA=p2Aa=2pqaa=q2P表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率在“自由交配”的情況下：p+q=1新課講授

親代子一代

子二代

子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%36%48%40%16%60%36%48%16%36%48%16%40%60%40%60%由此可見，如果滿足上述五個條件，種群的基因頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。子代基因型頻率也不發(fā)生變化。這就是哈代－溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。新課講授

親代子一代

子二代

子三代基因型頻率AA30%Aa60%aa10%基因頻率A60%a40%45%30%40%25%60%總結：在一個大的群體中，沒有自然選擇，沒有突變，沒有遷入遷出，無論自交和自由交配多少代種群基因頻率不變，自由交配子代基因型比例也不變，但自交基因型比例會改變。新課講授

滿足五個假設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。這也從反面說明了在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化。

思考1：上述結論是在滿足五個假設條件的基礎上計算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？特別是如果第⑤點假設（⑤基因A和a都不產生突變,即沒有基因突變和染色體變異。）成立這與前面我們所學的基因突變的哪個特性相違背？新課講授思考2：如果該種群出現(xiàn)新的突變型，也就是產生新的等位基因（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？基因突變突變產生的新基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化?；駻2的頻率是增加還是減少，要看這一突變對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。新課講授生物進化的實質：

種群的進化過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。通過討論基因頻率的變化可以認識到，自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。新課講授（二）突變和基因重組產生進化的原材料影響種群基因頻率的因素有哪些呢？基因突變、染色體變異、自然選擇、遷入遷出、遺傳漂變其中突變和基因重組是產生進化的原材料，生物自發(fā)突變的頻率很低，而且突變大多是有害的，基因突變產生的等位基因，通過有性生殖中的基因重組，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。新課講授（三）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生后代，基因頻率會不斷提高，相反，不利變異的個體留下后代的機會少，因此，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。新課講授

1、物種的概念兩個組合是否為同一個物種，判斷的依據(jù)是什么？驢馬虎獅二、隔離與物種的形成新課講授物種：在自然狀態(tài)下能互相交配，并產生出可育后代的一群生物個體。如：全世界的人都是一個物種，無論白人黑人黃種人結婚，都能產生具有生殖能力的后代。再如：所有的馬是一個物種，所有的驢也是一個物種。但馬和驢不是一個物種，因為馬與驢交配產生的后代騾沒有生殖能力。新課講授隔離：不同種群個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。隔離分為地理隔離和生殖隔離。

2、隔離的類型新課講授地理隔離：同一種生物由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。東北虎華南虎新課講授驢馬騾生殖隔離：不同物種之間的個體不能自由交配或交配后不能產生可育的后代的現(xiàn)象。新課講授虎獅虎獸獅隔離和物種的形成又有何關系呢？新課講授3、隔離在物種形成中的作用在一個山谷中，生活著一個鼠種群。雌鼠和雄鼠之間可以自由交配，繁衍后代。后來山洪爆發(fā)，在山谷中形成了一條洶涌的大河。將整個鼠種群分成了兩個部分，一半在河這邊，一半在那邊。就這樣過了幾千年。后來，河流干涸了，兩個鼠種群又會合在一起。它們發(fā)現(xiàn)彼此大不相同，它們?yōu)槭裁磿蟛幌嗤窟€能算是同一個物種嗎？新課講授新課講授閱讀教材P120資料回答下列問題：1.不同島嶼上的地雀種群，產生突變的情況一樣嗎？2.對不同島嶼上的地雀種群來說，環(huán)境的作用有無差別？這對種群基因頻率的變化會產生什么影響？3.如果這片海域只有一個小島，還會形成這么多種地雀嗎?新課講授加拉帕格斯群島不同種地雀形成圖解原始地雀分布于不同島嶼上（地理隔離）各地雀種群出現(xiàn)不同突變和基因重組不同種群間無基因交流不同種群基因頻率發(fā)生不同變化各島嶼環(huán)境不同，自然選擇導致不同種群的基因頻率改變有所差異長此以往，不同種群基因庫形成明顯差異最終產生生殖隔離，物種形成新課講授4、物種的形成方式物種形成的方式有多種，經過長期地理隔離而達到生殖隔離是比較常見的方式。原種變異1變異2變異類型1變異類型2新種1新種2生殖隔離自然選擇1自然選擇2基因頻率定向改變地理隔離新課講授物種的形成方式物種的形成都需要地理隔離嗎？如：二倍體西瓜和四倍體西瓜因此隔離是物種形成的必要條件。新課講授三、共同進化與生物多樣性的形成（一）共同進化1、共同進化概念不同物種之間，生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是共同進化。新課講授2、資料分析資料1：達爾文發(fā)現(xiàn)一種蘭花長著細長的花矩，花矩的頂端貯存著花蜜，可以為傳粉的昆蟲提供食物。他認為這種花的形成絕不是偶然的，肯定存在這樣的昆蟲，它們生有同樣細長的吸管似的口器，可以從花矩中吸到花蜜。否則這種花就不能很好地完成傳粉，這一物種也就不可能存在。50年后，研究人員發(fā)現(xiàn)了這樣的蛾類昆蟲。新課講授資料2：動物學家對生活在非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進行研究時發(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？經過觀察和科學實驗，動物學家終于明白，東岸的羚羊之所以強健，是因為它們附近有一個狼群，生存時時處于危險之中。捕食者的存在是不是對被捕食者有害無益呢？新課講授新課講授共同進化捕食者所吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到促進種群發(fā)展的作用；而且捕食者一般不能將所有的獵物都吃掉，否則自己也無法生存，這就是所謂的“精明的捕食者”策略。生物的進化與無機環(huán)境的變化也是相互影響的。新課講授生物圈的進化環(huán)境變化生物進化出現(xiàn)臭氧層有氧環(huán)境產生氧氣無氧環(huán)境厭氧生物需氧生物陸生生物光合生物新課講授共同進化：不同物種之間，生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展的現(xiàn)象。通過漫長的共同進化過程，地球上形成了千姿百態(tài)的物種，多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。新課講授（二）生物多樣性的形成生物多樣性的內容：基因多樣性——物種的個體數(shù)量多，個體之間的差異大，構成基因庫的基因種類多。物種多樣性——地球上已經被人類記錄的物種約有200萬種左右。估計現(xiàn)在全世界生存著約500~1000萬種生物，許多還沒有被人類所發(fā)現(xiàn)。生態(tài)系統(tǒng)多樣性——不同物種需要不同的生態(tài)環(huán)境。生態(tài)系統(tǒng)的多樣性是物種多樣性的重要條件。新課講授生物的進化歷程1、最早的生物化石是距今35億年前的古細菌化石。2、在距今35~15億年前，地球上的生物主要是海洋中的種數(shù)不多的藍藻和細菌，都是原核生物。3、在距約今15億年前，真核生物出現(xiàn)，出現(xiàn)了有性生殖，生物實現(xiàn)了基因的重組，增強了生物變異的多樣性，生物進化的速度明顯加快。新課講授4、在距今約5.7~5.0億年前的寒武紀，海洋中有大量的無脊椎動物物種爆發(fā)迅速形成，這就是著名的寒武紀大爆發(fā)。大量的動物構成了生態(tài)系統(tǒng)的第三極——消費者，使生態(tài)系統(tǒng)更加復雜，也促進了植物的進化。新課講授5、大約在距今4億年前，一些海洋植物開始適應陸地生活，形成原始的陸生植物，主要是蕨類植物。隨后才出現(xiàn)了適應陸地生活的動物——原始的兩棲類。6、生物的登陸改變著陸地的環(huán)境，陸地上復雜的環(huán)境又為生物的進化提供了廣闊的舞臺，裸子植物和被子植物先后扮演生產者的主角，鳥類、哺乳類等成為地球占優(yōu)勢的動物類群，逐漸形成復雜多樣的陸地生態(tài)系統(tǒng)。新課講授

仔細觀察下圖，討論以下問題。新課講授1、最早出現(xiàn)的生物是哪一類生物？它們生活在什么環(huán)境中？厭氧的單細胞生物，它們生活在海洋中。2、多細胞生物大約是什么時期出現(xiàn)的？它們生活在什么環(huán)境中？

在寒武紀出現(xiàn)的，它們生活在海洋中。3、最早登陸的生物是植物還是動物？為什么？

植物，否則動物登陸后就會餓死。新課講授4、同今天你所看到的地球相比，寒武紀時地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點？

當時陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。5、恐龍是什么時候絕滅的？物種絕滅對生物多樣性會產生怎樣的影響？

恐龍是在中生代后期絕滅的。物種絕滅對生物多樣性的影響是復雜的?？铸埖慕^滅有利于哺乳動物的繁盛。新課講授（三）生物進化理論在發(fā)展關于自然選擇的作用還存在爭論：1、有人主張，決定生物進化方向的是中性突變的逐漸積累；2、但更多的學者認為，基因突變并不是都是中性的，有些基因突變反映在個體的性狀上，與環(huán)境相適應的程度有差異，因此，不能否認自然選擇的作用。關于物種的形成是否是漸變也還存在著爭議。新課講授課堂總結1、種群是生物進化的基本單位，生物進化的實質在于種群基因頻率的改變；2、突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環(huán)節(jié)，通過它們的綜合作用，種群產生分化，最終導致新物種的形成；3、突變和基因重組產生生物進化的原材料，自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，隔離是新物種形成的必要條件。

4.生物多樣性

遺傳多樣性:指遺傳信息的總和,包括地球上所有動物?植物?微生物個體的基因。

物種多樣性:指地球上生命有機體的多樣性,目前被描述的物種約175萬種

生態(tài)系統(tǒng)多樣性:指生物圈中生態(tài)環(huán)境?生物群落和生態(tài)過程的多樣性

新課講授(1)根本原因：基因(DNA分子結構)的多樣性。不同DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目、種類、排列順序不同決定了DNA分子結構的多樣性。(2)直接原因：蛋白質的多樣性。蛋白質是生命活動的主要承擔者和體現(xiàn)者。組成蛋白質的氨基酸種類、數(shù)目、排列順序和蛋白質的空間結構四個因素決定了蛋白質的多樣性。(3)從生物進化的角度看，生物的多樣性是多種多樣的環(huán)境對生物的不定向變異進行定向選擇的結果。1.生物多樣性的原因設問尋疑2.生物進化的總趨勢簡單→復雜，低等→高