第3節(jié)

種群基因組成的變化與物種的形成

先有雞還是先有蛋？

甲同學(xué)說：當(dāng)然是先有雞蛋了，因?yàn)橹挥猩臣?xì)胞產(chǎn)生的基因突變才能遺傳給后代，體細(xì)胞即使發(fā)生了基因突變，也不能影響后代的性狀。

乙同學(xué)說：不對(duì)，人們?cè)陴B(yǎng)雞過程中，是根據(jù)雞的性狀來選擇的，只讓符合人類需求的雞繁殖后代，因此是先有雞后有蛋。你同意哪位同學(xué)的觀點(diǎn)？理由是什么討論溫故知新長(zhǎng)頸鹿祖先過度繁殖大量長(zhǎng)頸鹿生存斗爭(zhēng)長(zhǎng)頸長(zhǎng)腿的長(zhǎng)頸鹿存活率高適者生存有利變異逐代積累，形成新的適應(yīng)環(huán)境的現(xiàn)代長(zhǎng)頸鹿出現(xiàn)長(zhǎng)頸長(zhǎng)腿的個(gè)體遺傳變異干旱時(shí)期缺乏青草1.自然選擇直接作用的對(duì)象是生物的基因型還是表型？2.這個(gè)長(zhǎng)頸長(zhǎng)腿的個(gè)體會(huì)永遠(yuǎn)存活嗎？3.個(gè)體死亡，表型消失，長(zhǎng)頸長(zhǎng)腿的個(gè)體會(huì)從此消失嗎？4.研究生物進(jìn)化，僅研究個(gè)體和表型夠嗎？生物表型(性狀)沒有個(gè)體是永生的。不會(huì)。個(gè)體的表型會(huì)隨著個(gè)體的死亡而消失，但決定該表型的基因卻可以隨著生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴(kuò)散。不夠，還必須研究種群基因組成的變化。1.種群：生活在一定區(qū)域的同種生物全部個(gè)體的集合。2.特點(diǎn)：種群是可進(jìn)行基因交流的群體，是生物生存、繁殖和進(jìn)化的基本單位。一、種群和種群基因庫(kù)一片樹林中的全部獼猴一個(gè)培養(yǎng)皿中大腸桿菌例：判斷下列例子是否為一個(gè)種群：1.一片森林中的所有的蜘蛛。（）2.一片森林中的所有金絲猴。（）3.一個(gè)池塘里的全部青蛙。（）××√為什么進(jìn)化必須以種群為單位？假定：獼猴群體中有一只雄性個(gè)體發(fā)生了變異（超猴），變異使其在生存斗爭(zhēng)中獲得了優(yōu)勢(shì)。為什么進(jìn)化必須以種群為單位？1.超猴使獼猴種群強(qiáng)大起來，但沒有合適伴侶孤獨(dú)一生，其死后獼猴群體又恢復(fù)到原來的樣子，這能不能說獼猴群體進(jìn)化了？2.假如超猴降低一點(diǎn)擇偶標(biāo)準(zhǔn)，與普通雌性交配生小猴子。當(dāng)超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群體中擴(kuò)散開來？不能能?個(gè)體的變異如果沒有機(jī)會(huì)交流對(duì)進(jìn)化沒有意義。1.基因庫(kù)：一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因。2.基因頻率：某個(gè)基因占全部等位基因數(shù)的比值。一、種群和種群基因庫(kù)問：一條金魚體內(nèi)所有細(xì)胞的全部基因是一個(gè)基因庫(kù)嗎？注：基因庫(kù)包含該種群全部個(gè)體的全部基因，無論“優(yōu)劣”。種群中每個(gè)個(gè)體的基因，都是基因庫(kù)的一部分。個(gè)體間的差異越

，基因庫(kù)也就越

。不是大大3.基因型頻率：在一個(gè)種群基因庫(kù)中，某種基因型

的個(gè)體占個(gè)體總數(shù)的比值。某昆蟲種群中，A基因決定翅色為綠色，a基因決定翅色為褐色，從這個(gè)種群中隨機(jī)抽取100個(gè)個(gè)體，測(cè)得基因型為AA、Aa和aa的個(gè)體分別是30、60和10個(gè)，求A和a的基因頻率。方法1：每個(gè)個(gè)體看作含有2個(gè)基因，則：100個(gè)個(gè)體共有____個(gè)基因，A基因的數(shù)量=

個(gè)；a基因的數(shù)量=

個(gè)；A基因的頻率=

%；a基因的頻率=

%。方法2：根據(jù)基因型頻率計(jì)算AA基因型頻率：

；Aa基因型頻率：

；aa基因型頻率：

；A基因頻率=

；a基因頻率=

。2002×30+60=1202×10+60=80120÷200=6080÷200=40

30÷100=30%

60÷100=60%10÷100=10%

30%+1/2×60%=60%10%+1/2×60%=40%種群中，一對(duì)等位基因的基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1?；蝾l率=純合子頻率+1/2雜合子頻率1.基因位于常染色體或X、Y染色體的同源區(qū)段上基因頻率=某基因的數(shù)目該基因的等位基因的總數(shù)×100%2.基因位于X染色體的非同源區(qū)段上基因頻率=某基因的總數(shù)雌性個(gè)體數(shù)×2+雄性個(gè)體數(shù)×100%例1：某學(xué)校男女生各有50名，基因型XBXB有20人，XBXb有20人，XBY有30人，XbY有20人，計(jì)算：×100%2×XBXB＋XBXb＋XBY2×女?dāng)?shù)＋1×男數(shù)XB基因頻率=XBXB基因型頻率=XBY基因型頻率=Xb基因頻率=×100%2×XbXb＋XBXb＋XbY2×女?dāng)?shù)＋1×男數(shù)×100%40＋20＋302×50＋50==60%×100%20＋20＋202×50＋50==40%XBXB個(gè)體數(shù)/所有個(gè)體XBY個(gè)體數(shù)/所有個(gè)體=30/（50+50）=30%=20/（50+50）=20%假設(shè)：①昆蟲種群非常大，②所有雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，③沒有遷入和遷出，④不同翅色的個(gè)體生存和繁殖的機(jī)會(huì)均等，⑤基因A和a都不產(chǎn)生突變。計(jì)算：親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A()A()a()a()子一代基因型頻率AA()Aa()aa()子一代基因頻率A()a()子二代基因型頻率AA()Aa()aa(

)子二代基因頻率A()a()30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率會(huì)同子一代一樣嗎？會(huì)，若干代以后，種群的基因頻率、基因型頻率保持不變。當(dāng)一個(gè)種群滿足以下五個(gè)條件時(shí)：①種群非常大；②所有雌雄個(gè)體都能自由交配并產(chǎn)生后代；③沒有遷入與遷出；④沒有自然選擇；⑤沒有突變。遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）種群基因頻率在世代繁衍過程中不會(huì)發(fā)生變化，稱為遺傳平衡。設(shè)A基因頻率為p,a基因頻率為q，自由交配，則：雌配子雄配子A(p)a(q)A(p)a(q)AA(p2)Aa(pq)Aa(pq)aa(q2)(p+q)2=1p+q=1(p+q)2=p2+2pq+q2=1AA%Aa%aa%親本基因頻率子代基因型頻率2.現(xiàn)有兩個(gè)非常大的某昆蟲種群，個(gè)體間隨機(jī)交配，沒有遷入和遷出，無突變，自然選擇對(duì)A和a基因控制的性狀沒有作用。種群1的A基因頻率為80%，a的基因頻率為20%；種群2的A基因頻率為60%，a基因頻率為40%。假設(shè)這兩個(gè)種群大小相等，地理隔離不再存在，兩個(gè)種群完全合并為一個(gè)可隨機(jī)交配的種群，則下一代中Aa的基因型頻率是（

）

A.75%B.50%

C.42%D.21%C3.經(jīng)調(diào)查，某地區(qū)隱性遺傳病白化病的發(fā)病率是16%，一對(duì)表型正常的夫婦在進(jìn)行遺傳咨詢時(shí)，發(fā)現(xiàn)丈夫的母親是白化病患者，請(qǐng)估算該對(duì)夫婦所生子女患病的概率是多少？由題干可知丈夫基因型為Aa，該地區(qū)：aa=16%，則a基因頻率=40%妻子的基因型是Aa的概率為：則：AA=Aa=子女患?。ɑ蛐蚢a）的概率：4/7×1/4

=1/7A基因頻率=60%36%48%4/7

4.在歐洲人群中，每2500人中就有一人患囊性纖維性變性，這是一種常染色體上的隱性遺病。一對(duì)健康的夫婦有一個(gè)患此病的孩子。以后該婦女又與一健康的男子再婚，問這對(duì)再婚夫婦生一個(gè)孩子，孩子患病的幾率是（）A．1/25B．1/5C．1/102D．1/625C以人類的色盲基因遺傳為例。因?yàn)榕缘娜旧w組成為XX，男性的染色體組成為XY，Y染色體上無該等位基因，所以：在男性群體中：基因頻率=基因型頻率=表現(xiàn)型頻率。設(shè)XB的頻率為p，Xb的頻率為q，則XB的頻率=XBY的頻率=p，Xb的頻率=XbY的頻率=q，且p+q=1。由于男性中的XB、Xb均來自于女性，故在女性群體中：XB的頻率也為p，Xb的頻率也為q，p+q=1。基因頻率在男性、女性群體中、人群中是相同的5.人的色盲是X染色體上的隱性遺傳病。在人類群體中，男性中患色盲的概率大約為8%，那么，在人類中色盲基因的概率以及在女性中色盲的患病率各是（

）A.4%,0.16%

B.16%，4%C.8%，0.16%

D.8%,

0.64%已知人群中男性色盲概率為8%，也即色盲基因(Xb)的基因頻率就應(yīng)該是q(Xb)=0.08。這樣，在女性中色盲(XbXb)的發(fā)病率應(yīng)該為q2=（0.08)2=0.0064D6.若在果蠅種群中，XB的基因頻率為80%，Xb的基因頻率為20%，雌雄果蠅數(shù)相等，理論上，XbXb、XbY的基因型頻率依次（

）A.1%2%B.8%8%C.2%10%D.2%8%C7．現(xiàn)有一個(gè)由AA、Aa、aa三種基因型個(gè)體組成的動(dòng)物種群，已知該種群中具有繁殖能力的個(gè)體之間通過隨機(jī)交配進(jìn)行繁殖，而aa個(gè)體不具有繁殖能力。該種群繁殖一代，若子代中AA∶Aa∶aa＝9∶6∶1，則親代中AA、Aa和aa的數(shù)量比可能為()A．4∶3∶4 B．5∶5∶1

C．6∶2∶3 D．4∶1∶4B8.(2022·重慶高考)人的扣手行為屬于常染色體遺傳，右型扣手(A)對(duì)左型扣手(a)為顯性。某地區(qū)人群中AA、Aa、aa基因型頻率分別為0.16、0.20、0.64。下列敘述正確的是(

)A.該群體中兩個(gè)左型扣手的人婚配，后代左型扣手的概率為3/50B.該群體中兩個(gè)右型扣手的人婚配，后代左型扣手的概率為25/324C.該群體下一代AA基因型頻率為0.16，aa基因型頻率為0.64D.該群體下一代A基因頻率為0.4，a基因頻率為0.6B8．(2024·重慶模擬)某家蠶種群中SS、Ss和ss的基因型頻率分別為0.4、0.2和0.4，如果該種群沒有發(fā)生遷入、遷出、突變，各基因型個(gè)體生存能力相同，但只有表型相同的個(gè)體之間才能交配(S對(duì)s為完全顯性)，則下列說法正確的是(

)A.F1中ss的基因型頻率為5/12B.F1中SS的基因型頻率為25/36C.F1中Ss的基因型頻率為1/12D.F1中S的基因頻率為2/3A9.某種植物種群中AA個(gè)體占16％，aa個(gè)體占36％，該種群隨機(jī)自由交配產(chǎn)生的后代中AA個(gè)體的百分比，A的基因頻率和自交產(chǎn)生的后代中AA個(gè)體的百分比，A的基因頻率變化依次是（）A.增大，不變，不變，不變B.不變，增大，增大，不變C.不變，不變，增大，不變D.不變，不變，不變，增大C交配方式基因頻率基因型頻率自交自由交配處于遺傳平衡不處于遺傳平衡改變純合子增多雜合子減少不改變改變不改變不改變不改變綜上可見：基因重組對(duì)基因頻率無影響小結(jié)對(duì)自然界的種群來說，這5個(gè)條件都能成立嗎？思考不可能同時(shí)都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)就少些。所以，自然界中種群的基因頻率是不斷發(fā)生變化的。如果該種群出現(xiàn)新突變型（基因型為A2a或A2A2），即產(chǎn)生新的等位基因A2，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生變化嗎？基因A2的頻率可能會(huì)怎樣變化？思考突變產(chǎn)生的新基因會(huì)使種群的基因頻率發(fā)生變化。基因A2的頻率是上升還是下降，要看這一突變對(duì)生物體是有益的還是有害的。自然界中，一般不存在遺傳平衡群體的（無法進(jìn)化）。能使種群基因頻率發(fā)生變化的因素有許多，著重學(xué)習(xí)的是

及

。突變和基因重組自然選擇種群規(guī)模小非自由交配遷入和遷出突變和基因重組自然選擇基因頻率隨機(jī)變化有偏好的基因頻率改變出現(xiàn)基因交流基因頻率不定向改變基因頻率定向改變自然種群基因頻率改變進(jìn)化可遺