第二節(jié)

適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果（第二課時(shí)）

第五章

生物的進(jìn)化素養(yǎng)目標(biāo)基于對(duì)隔離和物種形成作用的理解，認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)與物種多樣性的作用。03社會(huì)責(zé)任運(yùn)用生物進(jìn)化觀念，闡明隔離在物種形成中的作用。01生命觀念運(yùn)用分類與比較的觀念，分析兩種隔離和兩種物種形成方式。02科學(xué)思維教學(xué)重難點(diǎn)隔離在物種形成中的作用物種形成的方式課程導(dǎo)入1870年的英國(guó)曼徹斯特地區(qū)，某樺尺蠖種群的基因型頻率如下：AA10%，Aa20%，aa70%，計(jì)算隨機(jī)交配三代，各世代的基因型頻率和基因頻率基因型頻率基因頻率X(AA)Y(Aa)Z(aa)p(A)q(a)親代0.10.20.7子一代第2代第3代0.20.80.040.320.640.20.80.040.320.640.20.80.040.320.640.20.8英國(guó)劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)家哈迪和德國(guó)醫(yī)生溫伯格分別在1908年和1909年發(fā)現(xiàn)了這樣的規(guī)律：在一個(gè)大的隨機(jī)交配的種群里，基因頻率和基因型頻率在沒(méi)有遷移、突變、選擇的情況下，世代相傳不發(fā)生變化。這就是遺傳平衡定律，也稱哈迪-溫伯格定律。遺傳平衡觀察表格數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？該種群的基因型頻率和基因頻率世代相傳不發(fā)生變化——遺傳平衡設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q；則p+q=1，且：aa基因型的頻率AA基因型的頻率Aa基因型的頻率

(p+q)2=p2+2pq+q2因素許多因素能夠打破平衡使種群基因頻率發(fā)生變動(dòng)。影響種群基因頻率的因素1.突變2.基因遷移3.遺傳漂變4.非隨機(jī)交配5.自然選擇影響種群基因頻率的因素在一個(gè)比較小的種群中，一起偶然的事件往往可以引起種群基因頻率發(fā)生較大的變化。而在一個(gè)大的種群中，不會(huì)使基因頻率發(fā)生很大的變化。種群內(nèi)雌、雄個(gè)體相互交配往往不是隨機(jī)的，或者說(shuō)，種群中所有雄性個(gè)體和所有雌性個(gè)體交配的機(jī)會(huì)并不是相等的，進(jìn)一步會(huì)影響下一代種群基因庫(kù)的基因頻率和基因型頻率。研究證明，大多數(shù)突變是有害的，突變基因不會(huì)在種群中擴(kuò)增而會(huì)被刪除。但也有少數(shù)突變基因是有利的，則可能被保留和擴(kuò)增，從而引起基因庫(kù)發(fā)生較大的變化。

隨著某些個(gè)體單向地遷入或遷出，種群將會(huì)獲得或丟失一些等位基因，于是種群的基因頻率發(fā)生一些變動(dòng)。種群之間的雙向遷移，即種群間互有遷入和遷出，會(huì)引起種群間遺傳差異的減少，種群內(nèi)變異量增大。遺傳漂變非隨機(jī)交配突變基因遷移在種群中，個(gè)體之間普遍存在著可遺傳的變異。假如在一定條件下，不同基因型控制的表型對(duì)個(gè)體的存活和繁殖有著不同的影響和作用，那么，某些基因型將比其他基因型有更多個(gè)體能存活到性成熟，并成功地進(jìn)行繁殖。因此，它們將留下相對(duì)多的后代，從而使基因庫(kù)的基因頻率和基因型頻率發(fā)生變化。自然選擇自然選擇不僅淘汰不利變異，而且能使有利變異積累起來(lái)。野生型金黃色葡萄球菌對(duì)青霉素是敏感的，將它接種到青霉素濃度為0.1單位/cm3的培養(yǎng)基里，絕大多數(shù)細(xì)菌死亡，但有個(gè)別細(xì)菌能存活下來(lái)，并能進(jìn)行繁殖。影響種群基因頻率的因素?fù)?jù)研究，能夠存活的葡萄球菌是一種突變型，具有抗青霉素的突變基因。再讓這種突變型細(xì)菌生活在青霉素濃度為0.2單位/cm3的培養(yǎng)基里，同樣是絕大多數(shù)細(xì)菌死亡，只有個(gè)別細(xì)菌存活下來(lái)。逐漸提高培養(yǎng)基中青霉素的濃度，可以得到一個(gè)能生長(zhǎng)在青霉素濃度為250單位/cm3的培養(yǎng)基里的品系。經(jīng)過(guò)分析，這個(gè)品系是若干個(gè)突變累加在一起的產(chǎn)物。影響種群基因頻率的因素青霉素起初殺死絕大多數(shù)細(xì)菌存活下來(lái)的細(xì)菌進(jìn)行繁殖并將其抗性基因傳給后代，最后青霉素對(duì)它們不再起作用濫用抗生素的現(xiàn)象十分普遍。你認(rèn)為這些做法會(huì)有什么后果？影響種群基因頻率的因素適者生存過(guò)度繁殖大量個(gè)體

資源有限遺傳變異

自然選擇生存斗爭(zhēng)達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論個(gè)體→種群性狀→基因進(jìn)化的前提或原材料：進(jìn)化的動(dòng)力和機(jī)制：進(jìn)化的基本單位：進(jìn)化的本質(zhì)與標(biāo)志：進(jìn)化的方向：可遺傳變異選擇（自然選擇）種群種群基因頻率的改變定向，由選擇決定生物進(jìn)化的方向現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：基因頻率改變的過(guò)程?，F(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋樺尺蠖選擇曼徹斯特地區(qū)的樺尺蠖，工業(yè)革命前后，種群中不同體色的個(gè)體數(shù)量發(fā)生了很大變化，種群的基因頻率發(fā)生了定向的改變，說(shuō)明種群在進(jìn)化。但是，樺尺蠖并沒(méi)有形成新的物種。思考加拉帕戈斯群島是太平洋中靠近南美洲的一群火山島，達(dá)爾文在環(huán)球航行時(shí)曾為這里的一些特有的生物所吸引。他從那里采集到的地雀標(biāo)本，經(jīng)專家研究定為13個(gè)物種，它們的區(qū)別主要在喙的大小上。達(dá)爾文推測(cè)這些地雀最初來(lái)自南美大陸。那么，來(lái)自南美大陸的地雀是怎樣演變成群島特有的13個(gè)物種的呢？現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋一個(gè)初始種群，因環(huán)境隔離因素（如地理障礙）而分隔成兩個(gè)種群。由于新種群形成時(shí)可能發(fā)生的遺傳漂變，它們所處的環(huán)境條件不同，自然選擇所保留的和淘汰的基因型不同，兩個(gè)種群的遺傳組成出現(xiàn)差異。由于兩個(gè)種群彼此處于隔離狀態(tài)，它們之間的遺傳差異避免了因基因交流（個(gè)體的遷入和遷出）而減弱，甚至消失。隨著時(shí)間的推移，種群間的遺傳差異積累，最后達(dá)到種群間完全的生殖隔離。當(dāng)它們?cè)俣认嘤鰰r(shí)，已經(jīng)不能相互交配了。這時(shí)，新的物種就形成了。物種的形成現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋地理隔離（無(wú)法進(jìn)行基因交流）一個(gè)初始種群多個(gè)種群自然選擇、突變、遺傳漂變等種群間的遺傳差異積累異地的物種形成生殖隔離生殖隔離是物種形成的必要條件，也是物種形成的標(biāo)志。漸進(jìn)的物種形成方式【異地物種】地理隔離現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋物種現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋能夠在自然狀態(tài)下相互交配并產(chǎn)生可育后代的一群生物馬驢×騾子是否可育？（不育）不是同一物種！2N=642N=62……馬1號(hào)馬2號(hào)馬3號(hào)馬4號(hào)馬5號(hào)……馬1號(hào)馬2號(hào)馬3號(hào)馬4號(hào)馬5號(hào)……驢1號(hào)驢2號(hào)驢3號(hào)驢4號(hào)驢5號(hào)……驢1號(hào)驢2號(hào)驢3號(hào)驢4號(hào)驢5號(hào)配子配子N=32N=31……馬1號(hào)馬2號(hào)馬3號(hào)馬4號(hào)馬5號(hào)……驢1號(hào)驢2號(hào)驢3號(hào)驢4號(hào)驢5號(hào)異源二倍體2N=63不育存在生殖隔離現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋你知道騾子為什么不育嗎？獅子和老虎是一個(gè)物種嗎？現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋是兩個(gè)物種，獅虎獸是不育的，所以獅和虎是兩個(gè)物種。現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋物種的形成一次有性生殖過(guò)程中形成【同地物種】二倍體秋水仙素減數(shù)分裂失敗，代之一次有絲分裂自花授粉生殖隔離四倍體物種形成的關(guān)鍵新物種（產(chǎn)生二倍體配子）二倍體四倍體物種A雜種植物異源多倍體雜交染色體加倍物種B現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋基因突變產(chǎn)生新的等位基因基因重組多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳變異自然選擇適應(yīng)環(huán)境的有利變異不適應(yīng)環(huán)境的不利變異積累種群中某種基因型的個(gè)體被保留種群基因頻率發(fā)生定向改變種群基因庫(kù)出現(xiàn)差異染色體畸變導(dǎo)致積累不同的新品種產(chǎn)生生殖隔離新物種包括適者生存不適者淘汰導(dǎo)致導(dǎo)致形成差異變大形成打破種的界限積累導(dǎo)致現(xiàn)代生物進(jìn)化理論生物的進(jìn)化過(guò)程異常復(fù)雜，現(xiàn)有的進(jìn)化理論還不能解釋所有的進(jìn)化現(xiàn)象。在這些理論中，以自然選擇為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論比其他學(xué)說(shuō)的影響要廣泛和深遠(yuǎn)。同其他科學(xué)理論一樣，進(jìn)化理論不會(huì)停滯不前，而是在不斷發(fā)展中。現(xiàn)代生物進(jìn)化理論為地球上的生命史提供了科學(xué)的解釋課堂練習(xí)解析：馬與驢交配產(chǎn)生了騾子，但騾子是不育的，故騾子不屬于新物種，A錯(cuò)誤；二倍體西瓜經(jīng)秋水仙素處理成為四倍體西瓜，二倍體西瓜和四倍體西瓜的雜交后代為三倍體，是不育的，存在生殖隔離，故四倍體西瓜屬于新物種，B正確；抗倒伏抗銹病小麥可以與抗倒伏易染銹病和易倒伏抗銹病小麥雜交產(chǎn)生可育后代，不存在生殖隔離，沒(méi)有形成新的物種，C錯(cuò)誤；樺尺蠖體色的基因頻率由S（灰色）占95%變成了s（黑色）占95%，發(fā)生了進(jìn)化，沒(méi)有出現(xiàn)生殖隔離，故沒(méi)有形成新的物種，D錯(cuò)誤。1.經(jīng)下列過(guò)程形成了新物種的是（

）A.馬與驢交配產(chǎn)生了騾子B.二倍體西瓜經(jīng)秋水仙素處理成為四倍體西瓜C.由抗倒伏易染銹病和易倒伏抗銹病小麥培育出抗倒伏抗銹病小麥D.樺尺蠖體色的基因頻率由S（灰色）占95%變成了s（黑色）占95%B課堂練習(xí)2.生殖隔離的形成包括（

）①動(dòng)物因求偶方式和繁殖期不同造成不能交配②植物因開(kāi)花季節(jié)和花的形態(tài)不同而不能交配③動(dòng)物胚胎發(fā)育早期死亡④產(chǎn)生的雜種后代沒(méi)有生育能力A.①② B.①③ C.①②④ D.①②③④D解析：動(dòng)物因求偶方式和繁殖期不同導(dǎo)致不能交配而產(chǎn)生生殖隔離，①正確；植物因開(kāi)花季節(jié)和花的形態(tài)不同導(dǎo)致不能交配而產(chǎn)生生殖隔離，②正確；動(dòng)物胚胎發(fā)育早期死亡導(dǎo)致不能產(chǎn)生正常后代而產(chǎn)生生殖隔離，③正確；產(chǎn)生的雜種后代沒(méi)有生育能力而產(chǎn)生生殖隔離，④正確。綜上所述，D項(xiàng)正確。課堂練習(xí)3.下列關(guān)于隔離的敘述，不正確的是（

）A.阻止了種群間的基因交流B.生物進(jìn)化意味著有新物種形成C.基因組成上的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因D.多倍體植物的產(chǎn)生一般不需要經(jīng)過(guò)地理隔離解析：A、隔離的作用是使不同種群的基因不能進(jìn)行自由交流，A正確；B.生物發(fā)生進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，但不一定形成新物種，B錯(cuò)誤；C.長(zhǎng)期的地理隔離會(huì)導(dǎo)致基因庫(kù)的改變，基因組成上的差異是產(chǎn)生生殖隔離的根本原因，C正確；D.植物多倍體的形成過(guò)程一般不需要經(jīng)過(guò)地理隔離，D正確。A課堂練習(xí)4.下列關(guān)于物種形成機(jī)制的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A.不同物種間的雜交能產(chǎn)生可育的后代