達爾文的自然選擇學(xué)說現(xiàn)代生物進化理論對進化的解釋局限于個體水平種群是生物進化的基本單位未能科學(xué)的解釋遺傳變異的本質(zhì)突變和重組（遺傳變異的本質(zhì)）產(chǎn)生進化的原材料新物種如何形成不明確隔離是物種形成的必要條件先有變異，后有環(huán)境的選擇。變異不定向，選擇是定向的。先有變異，后有環(huán)境的選擇。變異不定向，選擇是定向的（自然選擇決定進化的方向）第6章生物的進化第3節(jié)種群基因組成的變化一、種群基因組成的變化二、隔離在物種形成中的作用主要內(nèi)容這一有利變異的個體能永遠生存下去嗎？情景：如果在灰色翅（aa）昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（Aa）的變異個體，且綠色比灰色更適應(yīng)環(huán)境。思考：該個體中的有利基因A，怎樣才能世代傳遞下去？若Aa的個體能夠繁殖，后代都是綠色個體嗎？某個體的有利變異的基因只有在群體中，通過有性生殖才能時代延續(xù)。有利變異綠色個體（Aa）的有性生殖的后代，還會有灰色（aa）個體出現(xiàn)。因此，研究生物的進化，僅僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化。這個群體就是種群。一、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體的集合叫作種群。一片樹林中的全部

獼猴是一個種群一片草地上的所有蒲公英也是一個種群同一區(qū)域（區(qū)域可大可小，大到地球，小的可以是一汪池塘）同一物種的生物全部個體種群的三個要素一、種群基因組成的變化1．種群一、種群基因組成的變化1．種群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會有什么變化嗎？一、種群基因組成的變化1．種群一個生物“種”或“物種”與種群有何區(qū)別？物種可以分布在自然界的不同區(qū)域。只有在可以發(fā)生隨機交配、繁殖，使基因能夠世代傳遞的一定區(qū)域內(nèi)的同種全部個體的集合才是一個種群。自然界的物種實際上是以一個個種群存在的，種群是生物繁殖、進化的基本單位。性狀是由基因控制的，因此研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化？由此人們提出基因庫和基因頻率的概念。一、種群基因組成的變化2．基因庫和基因頻率一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫作這個種群的基因庫。在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值，叫作基因頻率。基因頻率＝該基因的總數(shù)全部等位基因的總數(shù)×100%1．下列關(guān)于基因庫的敘述不正確的是()A．一個種群就是一個基因庫B．每種生物不止有一個基因庫C．種群越小，基因庫越不穩(wěn)定D．基因突變豐富了種群的基因庫2.在一次紅綠色盲的調(diào)查中共調(diào)查男女各200名，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女性紅綠色盲基因的攜帶者15人，女性色盲5人，男性色盲11人。那么這個群體中紅綠色盲基因的頻率是()A．4.5% B．6%C．9% D．7.8%一、種群基因組成的變化3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化假設(shè)以上昆蟲群體滿足以下五個條件：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(chǎn)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（也就是說自然選擇對A、a控制的翅型性狀沒有作用）。⑤沒有基因突變和染色體變異。遺傳平衡狀態(tài)一、種群基因組成的變化3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化在有性生殖過程中，如果符合遺傳平衡，產(chǎn)生的雌雄配子：

A60%A60%a40%a40%36%24%16%AAAaAa24%aa♀♂

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%16%60%40%36%16%48%60%60%40%40%36%48%16%各代基因頻率相同嗎？基因型頻率相同嗎？這有什么前提條件嗎？各代基因頻率相同?；蛐皖l率從子一代開始保持不變。需要滿足上述5個前提條件。一、種群基因組成的變化3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化一、種群基因組成的變化3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化在遺傳平衡狀態(tài)下（滿足上述五個條件）時：p+q=1（p+q）2=p2+2pq+q2=1AA=p2

Aa=2pq

aa=q2

若用p代表A基因的基因頻率，q代表基因a的頻率，則：這個種群的基因頻率（包括基因型頻率）就可以一代代穩(wěn)定不變，保持平衡。遺傳平衡定律（哈代-溫伯格定律）上述計算結(jié)果是在滿足五個假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計算的，對自然界的種群來說，這五個條件都能成立嗎？

遺傳平衡所指的種群是理想種群，在自然條件下，這樣的種群是不存在的。這說明在自然界中，種群的基因頻率遲早要發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。一、種群基因組成的變化3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化如果該種群出現(xiàn)新的突變型（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？突變產(chǎn)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。一、種群基因組成的變化3．用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化種群的進化過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。種群是生物進化的基本單位。3.在某一遵循遺傳平衡定律的人群中，經(jīng)調(diào)查得知，隱性性狀者為16%，則該性狀不同類型的基因型頻率分別是(按AA、Aa、aa順序排列)()A．0.36、0.48、0.16 B．0.48、0.36、0.16C．0.16、0.48、0.36 D．0.16、0.36、0.38一、種群基因組成的變化4．種群基因頻率的變化

思考：生物自發(fā)突變的頻率很低，且大多數(shù)突變對生物體是有害的，它為何還能作為生物進化的原材料呢？

例如，果蠅1組染色體上約有1.3×104個基因，假定每個基因的突變率都是10－5，若有一個中等數(shù)量的果蠅種群（約有108個個體），那么每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢？2×1.3×104×10－5個體×108種群=2.6×107（個）一、種群基因組成的變化4．種群基因頻率的變化基因突變一定是有利或有害的嗎？取決于生物的生存環(huán)境。某海島上殘翅和無翅的昆蟲基因重組突變新的等位基因多種多樣的基因型種群中出現(xiàn)大量可遺傳的變異變異是不定向的一、種群基因組成的變化4．種群基因頻率的變化突變和重組都是隨機的、不定向的，那么，種群基因頻率的改變是否也是不定向的呢？自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變。長滿地衣的樹干上的樺尺蛾黑色樹干上的樺尺蛾一、種群基因組成的變化4．種群基因頻率的變化問題：樺尺蠖種群中s基因的頻率為什么越來越低？假設(shè)：根據(jù)前面所學(xué)知識的你能做出假設(shè)嗎？

1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS10%；Ss20%；ss70%，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%，以后的幾年內(nèi)，樺尺蠖種群每年的基因型頻率與基因頻率是多少呢？一、種群基因組成的變化4．種群基因頻率的變化第1年第2年第3年第4年……基因型頻率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因頻率S20%23%s80%77%70.7%26%29.3%14.6%56.1%60.9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低得出結(jié)論：環(huán)境的選擇作用使s基因頻率越來越低理想條件下種群基因頻率自然選擇條件下種群基因頻率(1)在這個探究實驗中根據(jù)上面的數(shù)據(jù)分析，變黑的環(huán)境對樺尺蠖產(chǎn)生了什么樣的影響？變黑的環(huán)境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？(2)在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現(xiàn)型？變黑的環(huán)境使控制淺色的s基因頻率減少,S基因頻率增加。有影響。許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食。天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因。結(jié)論：自然選擇決定生物進化的方向自然選擇使基因頻率定向改變。4.根據(jù)現(xiàn)代生物進化理論，下列說法正確的是()A．突變、重組和自然選擇都是定向的B．生物進化的實質(zhì)是種群基因型頻率的改變C．種群內(nèi)基因頻率的改變在世代間具有連續(xù)性D．基因頻率的變化只受自然選擇的影響5.下列有關(guān)基因頻率與生物進化的描述，正確的是()A．生物在進化的過程中不一定有基因頻率的改變B．生物只要發(fā)生進化，基因頻率就會改變C．變異使基因頻率定向改變D．只有基因突變，才導(dǎo)致基因頻率發(fā)生改變一、種群基因組成的變化5．探究抗生素對細菌的選擇作用實驗原理一般情況下，一定濃度的抗生素會殺死細菌，但變異的細菌可能產(chǎn)生耐藥性。在實驗室連續(xù)培養(yǎng)細菌時，如果向培養(yǎng)基中添加抗生素，耐藥菌有可能存活下來。目的要求通過觀察細菌在含有抗生素的培養(yǎng)基上的生長狀況，探究抗生素對細菌的選擇作用。一、種群基因組成的變化5．探究抗生素對細菌的選擇作用①培養(yǎng)皿分區(qū)、標(biāo)號。③將不含抗生素的紙片和抗生素紙片分別放在平板的不同位置。②涂布平板。實驗步驟一、種群基因組成的變化5．探究抗生素對細菌的選擇作用④將培養(yǎng)皿倒置于37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12~16h。⑥從抑菌圈邊緣的菌落上挑取細菌，接種到已滅菌

的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)。⑤觀察細菌的生長狀況。是否有抑菌圈

測量、記錄。重復(fù)步驟②~⑤。①你的數(shù)據(jù)結(jié)果是否支持“耐藥菌是普遍存在的”這一說法？支持。抑菌圈邊緣生長的可能是耐藥菌。②在本實驗條件下，耐藥菌所產(chǎn)生的變異是有利的還是有害的？在本實驗條件下，一般來說是有利的，有利于生物在特定環(huán)境中生存和繁殖的變異在此環(huán)境中就是有利變異。結(jié)果分析一、種群基因組成的變化5．探究抗生素對細菌的選擇作用③濫用抗生素有什么后果？促進耐藥菌的產(chǎn)生。定向選擇的作用。6.2015年4月14日《楚天都市報》報道：湖北爆發(fā)致命超級細菌，導(dǎo)致一名3歲男童死亡。超級細菌是指對多數(shù)抗生素耐藥的細菌，能讓抗生素失效造成人體嚴(yán)重感染。下列關(guān)于超級細菌的敘述不符合達爾文進化觀點的是()A．超級細菌對多數(shù)抗生素具有耐藥性，是抗生素不斷選擇的結(jié)果B．細菌中原來就存在對抗生素具有耐藥性的個體C．抗生素的選擇和細菌的變異都是定向的D．新品種抗生素的使用會影響超級細菌的進化一、種群基因組成的變化二、隔離在物種形成中的作用主要內(nèi)容曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾，雖然基因頻率發(fā)生了變化，但是并沒有形成新的物種。為什么說它們沒有形成新的物種？怎樣判斷兩個種群是否屬于同一個物種？二、隔離在物種形成中的作用二、隔離在物種形成中的作用物種：指能夠在自然狀態(tài)下相互交配并且產(chǎn)生可育后代的一群生物，稱為一個物種，簡稱“種”。全世界的人都是一個物種嗎？人都是一個物種，無論白人黑人黃種人結(jié)婚，都能產(chǎn)生具有生殖能力的后代。馬跟驢是一個物種嗎？1．物種的概念二、隔離在物種形成中的作用馬跟驢是一個物種嗎？同一物種滿足的兩個條件：①可以相互交配②產(chǎn)生的后代可育物種與種群有何關(guān)系？一個物種可以包括生活在不同地理區(qū)域的多個種群。只要各個種群相互交配仍能產(chǎn)生可育的后代，則是同一物種。1．物種的概念二、隔離在物種形成中的作用2．隔離及其在物種形成中的作用不同物種之間一般是不能交配的，即使交配成功也不能產(chǎn)生可育后代，這種現(xiàn)象叫做生殖隔離。生殖隔離哪些情況會導(dǎo)致生殖隔離呢？二、隔離在物種形成中的作用2．隔離及其在物種形成中的作用

荇菜與梅花因花期不同而出現(xiàn)生殖隔離二、隔離在物種形成中的作用2．隔離及其在物種形成中的作用地理隔離

如果把東北虎和華南虎放在同一片草原上，它們?nèi)匀豢梢宰园l(fā)交配并產(chǎn)生可育后代，說明東北虎和華南虎仍然屬于同一物種。同一種生物因為地理上的障礙而分成不同的種群使得物種間不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。如東北虎(左)和華南虎(右)都是亞洲虎的后代，由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了地理隔離，它們形成兩個不同的亞種。加拉帕戈斯群島上不同地雀的形成原始種群地理隔離多個小種群突變和基因重組自然選擇基因頻率改變生殖隔離不同的新物種二、隔離在物種形成中的作用2．隔離及其在物種形成中的作用地理隔離阻斷基因交流在不同的突變基因重組和自然選擇作用下基因頻率向不同方向發(fā)生改變種群的基因庫出現(xiàn)差異差異進一步加大生殖隔離新物種形