必修2遺傳與進(jìn)化

第4章

生物進(jìn)化第2節(jié)生物進(jìn)化理論在不斷發(fā)展本節(jié)重點(diǎn)1、達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的要點(diǎn)2、現(xiàn)代進(jìn)化理論的基本內(nèi)容觀看視頻《生物進(jìn)化》生物是怎樣進(jìn)化的？為期五年的航?？疾炱陂g，達(dá)爾文注意到生物界普遍存在著的變異現(xiàn)象導(dǎo)致了個(gè)體間的差異，有些變異使得個(gè)體在特定環(huán)境下具有生存或繁殖的優(yōu)勢(shì)。例如，加拉帕戈斯海鬣蜥的尾扁而長(zhǎng)，有利于游泳，這與生活在島內(nèi)和南美洲大陸上的蜥蜴不同長(zhǎng)頸鹿的脖子很長(zhǎng)，有利于取食高處的桉樹(shù)葉子；有些動(dòng)物的體色存在差異，有利于在不同環(huán)境條件下的隱蔽等。生物普遍具有產(chǎn)生大量后代的能力。即便是繁殖率很低的大象，理論上也可以在700年左右由一對(duì)繁殖成擁有一千多萬(wàn)只的龐大種群。體長(zhǎng)不足10cm的蝗蟲(chóng)在幾代之內(nèi)就可以繁殖到“遮天蔽日”，所到之處寸草不留，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大災(zāi)難。達(dá)爾文從經(jīng)濟(jì)學(xué)家的研究中獲得靈感，推論：由于任何給定環(huán)境中的資源是受限的，生物大量繁殖會(huì)導(dǎo)致生存斗爭(zhēng)，使得每一代中僅有一部分能生存下來(lái)。這種斗爭(zhēng)包括種間斗爭(zhēng)、種內(nèi)斗爭(zhēng)以及生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的斗爭(zhēng)。在漫長(zhǎng)的時(shí)間跨度中，適應(yīng)環(huán)境的性狀得到積累，使生物表現(xiàn)出適應(yīng)性。達(dá)爾文從農(nóng)作物和家畜育種經(jīng)驗(yàn)中進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，人工選擇包含兩個(gè)必需要素：變異和遺傳。個(gè)體間的變異，如玉米穗有大有小、奶牛的產(chǎn)奶量有多有少，可讓育種者挑選最佳的性狀特征作為繁殖后代的良種；且這種性狀要能從親代傳遞給子代，即具有遺傳性。達(dá)爾文認(rèn)為在自然界中也存在著選擇機(jī)制，即自然選擇。在自然選擇過(guò)程中，適應(yīng)環(huán)境條件的變異類(lèi)型具有較大的生存和繁殖機(jī)會(huì)，而不適應(yīng)環(huán)境條件的變異類(lèi)型則被淘汰。達(dá)爾文推斷：相對(duì)于人工選擇能在較短的時(shí)間周期內(nèi)發(fā)揮作用，自然選擇則是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。有利變異和不利變異是相對(duì)的。翅已經(jīng)退化的昆蟲(chóng)作為一種“有利變異”被保留下來(lái)。如果環(huán)境發(fā)生改變或者個(gè)體遷移到新的環(huán)境，原來(lái)的有利變異可能會(huì)變成不利變異，自然選擇會(huì)重新發(fā)生。例如，在內(nèi)陸，長(zhǎng)翅的昆蟲(chóng)具有較強(qiáng)的飛行能力，有利于它們的覓食和躲避天敵。而在遠(yuǎn)離大陸的科格倫島上，由于經(jīng)常刮海風(fēng)，使得有翅昆蟲(chóng)在飛翔時(shí)容易被吹離海島而死亡；無(wú)翅或翅不發(fā)達(dá)的昆蟲(chóng)緊緊趴在巖石上，反而不容易被風(fēng)吹走，獲得了更多的生存機(jī)會(huì)。久而久之，在科格倫島的特定環(huán)境下，在長(zhǎng)期的生存斗爭(zhēng)中，各種生物都經(jīng)歷著一輪又一輪的自然選擇，最終可形成適應(yīng)不同環(huán)境的變異類(lèi)型，并進(jìn)一步形成不同的物種，同時(shí)，達(dá)爾文還明確提出了生物有共同的起源、達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的要點(diǎn)可歸納為哪四點(diǎn)？適者生存自然選擇使得能夠適應(yīng)環(huán)境的變異個(gè)體生存下來(lái)；個(gè)體可遺傳的變異是生物進(jìn)化的內(nèi)在因素，變異和遺傳過(guò)度繁殖生存斗爭(zhēng)過(guò)度繁殖使得生存斗爭(zhēng)加劇，自然選擇是生物進(jìn)化的外在因素。物種有形成也有滅絕等基本思想，生物是不斷變化的、現(xiàn)代進(jìn)化理論以達(dá)爾文“自然選擇”為核心，綜合了現(xiàn)代遺傳理論等，為生物進(jìn)化提供了科學(xué)解釋?zhuān)渲饕^點(diǎn)如下：在《物種起源》發(fā)表后不久，孟德?tīng)柊l(fā)表了關(guān)于分離定律和自由組合定律的論文，在一定程度上詮釋了遺傳和變異的規(guī)律，但當(dāng)時(shí)并沒(méi)有得到應(yīng)有的認(rèn)可和關(guān)注。直到20世紀(jì)中葉，進(jìn)化論與遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科融合、交叉，形成了現(xiàn)代綜合進(jìn)化理論，簡(jiǎn)稱(chēng)現(xiàn)代進(jìn)化理論。某種基因型（如AA）在所有基因型（AA、Aa和aa）中所占比例稱(chēng)為基因型頻率；種群是生物進(jìn)化的基本單位種群內(nèi)的個(gè)體能通過(guò)交配等形式進(jìn)行繁殖，從而將基因傳遞給后代。種群中某種等位基因形式（如A）在所有等位基因形式（A和a）中所占的比例稱(chēng)為等位基因頻率，簡(jiǎn)稱(chēng)基因頻率；某個(gè)相對(duì)性狀中某種表型（如紅花）在該相對(duì)性狀所有表型（紅花和白花）中所占比例稱(chēng)為表型頻率。種群是指生活在同一區(qū)域內(nèi)同一物種個(gè)體的集合在不考慮基因突變、選擇、遷移等事件的前提下，從本質(zhì)上解釋了突變和選擇對(duì)進(jìn)化的作用。種群的基因頻率、基因型頻率和表型頻率都不會(huì)發(fā)生改變。這種理想中的種群被稱(chēng)為遺傳平衡種群（遵循遺傳平衡定律）。但事實(shí)上，在自然界中，種群中的基因突變和選擇是必然發(fā)生的，個(gè)體的遷移也會(huì)發(fā)生。這就會(huì)導(dǎo)致種群原有的遺傳平衡被打破，使基因頻率和基因型頻率發(fā)生改變。這種基于基因頻率和基因型頻率的分析方法，是衡量種群進(jìn)化的量化指標(biāo)，在同一種群中，個(gè)體攜帶的該物種特定基因基本相同，但基因突變和染色體變異等都可能導(dǎo)致個(gè)體的某些性狀發(fā)生可遺傳的變異?；蛲蛔兙哂卸喾较蛐?，會(huì)導(dǎo)致多種等位基因形式的產(chǎn)生，進(jìn)而產(chǎn)生新的基因型，并有可能導(dǎo)致該性狀的表型發(fā)生可遺傳的變異；染色體自由組合以及交叉互換可引起非等位基因的重新組合，增加了基因型的種類(lèi)數(shù)；染色體變異也可能產(chǎn)生新的表型。這些可遺傳變異極大地豐富了自然選擇的基本素材自然選擇主導(dǎo)進(jìn)化的方向如果長(zhǎng)期不斷地噴灑農(nóng)藥，就可能使得這個(gè)地塊中的種群朝著抗藥性不斷增強(qiáng)的方向改變。通常，同一物種可能分布在不同地域構(gòu)成不同的種群。由于地域的環(huán)境不同，使得具有相同基因型的個(gè)體面臨不同的環(huán)境條件。在不同環(huán)境下，這些個(gè)體的適應(yīng)性存在差異，受到選擇的機(jī)會(huì)就存在差異，從而使種群向著不同方向進(jìn)化。例如：在不噴灑農(nóng)藥的地塊里，具有抗藥性的昆蟲(chóng)（RR或Rr）與不具有抗藥性的昆蟲(chóng)（rr）的生長(zhǎng)和繁殖能力可能接近，這一種群可能就會(huì)維持著某個(gè)特定的基因頻率和基因型頻率不變；但在噴灑農(nóng)藥的地塊里，只有具有抗藥性的昆蟲(chóng)才可能存活，抗藥性基因頻率上升，農(nóng)藥噴灑就改變了種群的遺傳結(jié)構(gòu)。從而造成進(jìn)化方向或者進(jìn)化速率的改變。除基因突變、自然選擇之外，種群中個(gè)體的遷入和遷出、偶然交配等因素也會(huì)影響種群的基因頻率和基因型頻率，隔離可能導(dǎo)致新物種的形成無(wú)法進(jìn)行交配或授粉，從而失去了基因交流的機(jī)會(huì)，稱(chēng)為地理隔離?；蛘哂捎谶w徙等，原來(lái)屬于同一種群的個(gè)體可能被大山、河流、海峽和沙漠等地理障礙隔開(kāi)，由于大陸板塊漂移、河流改道等地質(zhì)活動(dòng)的發(fā)生，最終形成新的種群。這些新種群間存在地理障礙，地理隔離會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？地理隔離阻止了基因交流，在不同環(huán)境條件的自然選擇下，種群可能獨(dú)立地朝著不同的方向進(jìn)化。導(dǎo)致它們喪失相互交配的能力，或者無(wú)法形成可育后代，這標(biāo)志著新物種的形成。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程，不同種群中個(gè)體的遺傳組成、機(jī)體形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能等方面可能會(huì)發(fā)生不可逆的改變，本堂小節(jié)1、達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的4個(gè)要點(diǎn)變異和遺傳、過(guò)度繁殖、生存斗爭(zhēng)和適者生存3、現(xiàn)代進(jìn)化理論的4條基本內(nèi)容種群是生物進(jìn)化的基本單位可遺傳的變異為自然選擇提供了豐富素材4、可遺傳的變異包括什么？基因突變、基因重組和染色體變異自然選擇主導(dǎo)進(jìn)化的方向隔離可能導(dǎo)致新物種的形成5、地理隔離的意義？地理隔