生物學(xué)必修二《遺傳與進(jìn)化》第30講

生物的進(jìn)化能說出生物進(jìn)化的主要證據(jù)能運(yùn)用生物進(jìn)化理論解釋一些相關(guān)現(xiàn)象識記并理解協(xié)同進(jìn)化及生物多樣性是進(jìn)化的結(jié)果內(nèi)容要求目錄Contents02自然選擇與適應(yīng)的形成01生物有共同祖先的證據(jù)03種群基因組成的變化與物種的形成04協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成00復(fù)習(xí)引入達(dá)爾文與《物種起源》1.達(dá)爾文的生物進(jìn)化論的主要組成(1)共同由來學(xué)說指出地球上所有的生物都是由原始的

進(jìn)化來的。(2)自然選擇學(xué)說揭示了生物進(jìn)化的機(jī)制，解釋了

的形成和

形成的原因。共同祖先適應(yīng)物種01生物有共同祖先的證據(jù)01生物有共同祖先的證據(jù)生物進(jìn)化證據(jù)理論直接證據(jù)間接證據(jù)這些直接證據(jù)和間接證據(jù)分別是什么？這些證據(jù)的價值意義是什么？——化石1.證據(jù)互為補(bǔ)充，互相印證，有力支持進(jìn)化觀點(diǎn)2.證明：聯(lián)系與發(fā)展——比較解剖學(xué)證據(jù)、胚胎學(xué)證據(jù)、

細(xì)胞和分子水平證據(jù)證據(jù)(1)概念：化石是指通過自然作用保存在地層中的古代生物的遺體、遺物或生活痕跡等。(2)作用：利用化石可以確定地球上曾經(jīng)生活過的生物的種類及其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、行為等特征。因此，化石是研究生物進(jìn)化最直接、最重要的證據(jù)。(3)分布：大部分化石發(fā)現(xiàn)于沉積巖的地層中。(4)結(jié)論：大量化石證據(jù)，證實(shí)了生物是由原始的共同祖先經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代逐漸進(jìn)化而來的，而且還揭示出生物由簡單到復(fù)雜、由低等到高等、由水生到陸生的進(jìn)化順序。01生物有共同祖先的證據(jù)證據(jù)——化石01生物有共同祖先的證據(jù)間接證據(jù)1.比較解剖學(xué)：是對各類脊椎動物的器官和系統(tǒng)進(jìn)行解剖和比較研究的科學(xué)。研究比較脊椎動物的器官系統(tǒng)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，可以為這些生物是否有共同祖先尋找證據(jù)。人胚胎發(fā)育早期的顯微照片（放大18倍）脊椎動物在胚胎早期發(fā)育早期都有彼此相似的階段，這個證據(jù)支持了人和其他脊椎動物有共同祖先的觀點(diǎn)。2.胚胎學(xué)的概念：研究動植物胚胎的形成和發(fā)育過程的學(xué)科。01生物有共同祖先的證據(jù)間接證據(jù)01生物有共同祖先的證據(jù)間接證據(jù)3.細(xì)胞和分子水平的證據(jù)(1)當(dāng)今生物有許多共同的特征，如都有能進(jìn)行

的細(xì)胞，細(xì)胞有共同的

等，這是對生物有

這一論點(diǎn)的有力支持。(2)不同生物的

等生物大分子的共同點(diǎn)，提示人們當(dāng)今生物有著

，其差異的大小則揭示了當(dāng)今生物種類

，以及它們在

出現(xiàn)的順序。代謝、生長和增殖物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)共同祖先DNA和蛋白質(zhì)共同的原始祖先親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近進(jìn)化史上項(xiàng)目證據(jù)結(jié)論比較解剖學(xué)證據(jù)蝙蝠的翼、鯨的鰭、貓的前肢、人的上肢所在部位和結(jié)構(gòu)組成相似它們的起源相同，都是由共同的原始祖先進(jìn)化而來的胚胎學(xué)證據(jù)人和魚的胚胎在發(fā)育早期出現(xiàn)鰓裂和尾，隨著發(fā)育的進(jìn)行，人的鰓裂和尾消失了，而成年的魚仍然保留了鰓和尾；脊椎動物在胚胎發(fā)育早期都有彼此相似的階段脊椎動物和人都是由共同的祖先進(jìn)化而來的，它們之間存在著或遠(yuǎn)或近的親緣關(guān)系；原始祖先生活在水中細(xì)胞水平的證據(jù)生物都有能進(jìn)行代謝、生長和增殖的細(xì)胞，細(xì)胞有共同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)支持生物由共同的祖先進(jìn)化而來分子水平的證據(jù)不同生物的DNA和蛋白質(zhì)既有共同點(diǎn)，又有差異生物有共同的祖先；差異的大小揭示了生物種類親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，以及它們在進(jìn)化史上出現(xiàn)的順序01生物有共同祖先的證據(jù)02自然選擇與適應(yīng)的形成生物進(jìn)化證據(jù)理論理論共同由來學(xué)說自然選擇學(xué)說下面為三種脊椎動物前肢與人的上肢骨骼比較示意圖，有關(guān)說法不正確的是()A．這四種前(上)肢骨骼都由相同種類的骨組成B．四種前(上)肢骨骼的組成，骨的排列順序是一致的C．四種前(上)肢骨骼起源不同但功能相同D．說明了四種脊椎動物有共同的原始組先02自然選擇與適應(yīng)的形成C02自然選擇與適應(yīng)的形成1.適應(yīng)（1）生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)適于完成一定的功能（2）生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能適于在一定環(huán)境生存和繁殖（3）適應(yīng)是普遍存在的，但又是相對的。2.適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果（1）拉馬克--用進(jìn)廢退和獲得性遺傳（2）達(dá)爾文--自然選擇學(xué)說遺傳與變異自然選擇適者生存變異導(dǎo)致性狀差異，有些變異可以遺傳積累有利變異淘汰不利變異結(jié)果過度繁殖多數(shù)生物有很強(qiáng)的繁殖能力內(nèi)因生存斗爭個體間的斗爭可遺傳的有利變異和環(huán)境的定向選擇是適應(yīng)形成的必要條件。揭示了生物的統(tǒng)一性、多樣性和適應(yīng)性。02自然選擇與適應(yīng)的形成達(dá)爾文自然選擇學(xué)說討論：一種抗生素使用一段時間后，殺菌效果就會下降，原因是細(xì)菌產(chǎn)生了抗藥性。試用達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說解釋細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的原因。分析：細(xì)菌在繁殖過程中會產(chǎn)生各種可遺傳的變異，其中就有____________的變異。在未使用抗生素時，抗藥性強(qiáng)的變異不是有利變異，這樣的個體在生存斗爭中_____________；使用抗生素以后，抗藥性弱的個體大量死亡，抗藥性強(qiáng)的個體有機(jī)會產(chǎn)生____________，一段時間以后，抗生素的殺菌效果就會下降?？顾幮詮?qiáng)不占優(yōu)勢更多的后代02自然選擇與適應(yīng)的形成生物進(jìn)化證據(jù)理論理論自然選擇學(xué)說局限：遺傳變異的本質(zhì)——性狀水平；個體現(xiàn)代進(jìn)化理論進(jìn)步：基因水平；種群03種群基因組成的變化與物種的形成現(xiàn)代生物進(jìn)化理論達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說，合理的解釋了生物的進(jìn)化，解釋了生物的適應(yīng)性和多樣性，但也存在一些局限?，F(xiàn)代生物進(jìn)化理論繼承了自然選擇學(xué)說合理的部分，并對其局限進(jìn)行了修正和發(fā)展。種群突變和重組自然選擇隔離03種群基因組成的變化與物種的形成1.種群是生物進(jìn)化的基本單位基因庫：一個種群中所有個體所含的全部基因?；蝾l率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因的比率?；蛐皖l率：在一個種群基因庫中，某種基因型的個體占全部個體的比率。種群：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。基因頻率=（該基因數(shù)/全部等位基因數(shù)）×100%基因型頻率=（該基因型個體數(shù)/該種群個體總數(shù)）×100%①常染色體上：A%＝AA%＋1/2Aa%2（XBXB＋XBXb＋XbXb）＋（XBY＋XbY）

(XBXb＋2XbXb＋XbY)b%＝

×100%。03種群基因組成的變化與物種的形成②X染色體上1.種群是生物進(jìn)化的基本單位03種群基因組成的變化與物種的形成據(jù)某生物研究性學(xué)習(xí)小組調(diào)查，某校學(xué)生中基因型比XBXB＋XBXb＋XbXb∶XBY＋XbY＝44∶5∶1∶43∶7，Xb的基因頻率為()A．13.2% B．5%C．14% D．9.3%D解析：Xb的基因頻率＝

×100%

=×100%=9.3%

b基因的總數(shù)

（B+b）基因的總數(shù)

5+1×2+7

44×2+5×2+1×2+43+7

1.種群是生物進(jìn)化的基本單位遺傳平衡定律（哈迪—溫伯格定律），其主要內(nèi)容是指：在理想狀態(tài)下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在遺傳中是穩(wěn)定不變的，即保持著基因平衡。該理想狀態(tài)要滿足5個條件：①種群足夠大；②種群中個體間可以隨機(jī)交配；③沒有突變發(fā)生；④沒有遷入和遷出；⑤沒有自然選擇。此時各基因頻率和各基因型頻率存在如下等式關(guān)系并且保持不變：設(shè)A=p，a=q，則A+a=p+q=1，AA+Aa+aa=p2+2pq+q2=1

遺傳平衡在自然狀態(tài)下是無法達(dá)到的，但在一個足夠大的種群中，如果個體間是自由交配的且沒有明顯的自然選擇的話，我們往往近似地看作符合遺傳平衡。如人類種群、果蠅種群等比較大的群體中，一些單基因性狀的遺傳是可以應(yīng)用遺傳平衡定律的。漢水丑生侯偉作品03種群基因組成的變化與物種的形成遺傳平衡定律某地區(qū)每10000人中有一個白化病患者，求該地區(qū)一對正常夫婦生下一個白化病小孩的幾率。解析：由題意可知白化病的基因型頻率aa=q2=0.0001，得q=0.01，則p=0.99AA的基因型頻率p2=0.9801Aa的基因型頻率2pq=0.0198正常夫婦中是攜帶者概率為：2pq/(p2+2pq)=2/101則后代為aa的概率為：2/101×2/101×1/4=1/10201。03種群基因組成的變化與物種的形成遺傳平衡定律03種群基因組成的變化與物種的形成遺傳平衡定律已知一個群體中，血友病的基因頻率和基因型頻率保持不變，且男性群體和女性群體的該致病基因頻率相等。假如男性群體中血友病患者的比例為1%，則該男性群體中血友病致病基因頻率為________；在女性群體中攜帶者的比例為________。解析：已知“群體中血友病的基因頻率和基因型頻率保持不變”，說明這是一個平衡群體?！澳行匀后w中血友病患者的比例為1%”，即男性群體中XbY的基因型頻率為1%，即XbY/(XBY+XbY)=1%=Xb/(XB+Xb)=Xb的基因頻率。由于“男性群體和女性群體的該致病基因頻率相等”，所以女性群體中，Xb的基因頻率也為1%，XB的基因頻率為99%。女性群體中基因頻率和基因型頻率的關(guān)系符合遺傳平衡定律，所以XBXb的比例為2pq=2x1%x99%=1.98%。1.98%0.0103種群基因組成的變化與物種的形成2.突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料突變包括____________和____________。突變和基因重組都是可遺傳的變異，能夠?yàn)檫M(jìn)化提供原材料；基因突變產(chǎn)生的____________，通過有性生殖過程中的___________，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。由于突變和重組都是_________的、____________的，因此它們只是提供了生物進(jìn)化的____________，不能決定生物進(jìn)化的方向?；蛲蛔?nèi)旧w變異等位基因基因重組隨機(jī)不定向原材料03種群基因組成的變化與物種的形成3.自然選擇決定進(jìn)化的方向自然選擇直接作用于種群中的個體，對不同________（基因型/表現(xiàn)型）的個體進(jìn)行選擇，從而引起相關(guān)基因的________發(fā)生改變。在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機(jī)會產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會不斷________；相反，具有不利變異的個體留下后代的機(jī)會少，種群中相應(yīng)的基因頻率會_______。因此在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生__________，導(dǎo)致生物向著一定的方向進(jìn)化。例如∶工業(yè)革命產(chǎn)生的環(huán)境污染被治理后，黑色的樺尺蠖（SS和Ss）容易被天敵發(fā)現(xiàn)并吃掉，而灰色的樺尺蠖（ss）則不容易被天敵發(fā)現(xiàn)。因此SS和Ss的基因型頻率減小，而ss的基因型頻率增大，從而將導(dǎo)致S基因頻率的定向________，s基因頻率的定向________。表現(xiàn)型頻率提高下降定向改變降低升高隔離∶不同種群間的個體，在自然條件下____________________的現(xiàn)象。生殖隔離∶不同物種之間由于生理上的原因（植物開花時間不同、動物發(fā)情期不同等）不能相互交配，或________________________________________的現(xiàn)象。03種群基因組成的變化與物種的形成4.隔離在物種形成中的作用物種∶是指能夠在自然狀態(tài)下__________并且_______________的一群生物。例如，牧羊犬和哈巴狗能夠交配并產(chǎn)生可育后代，屬于同一物種；馬和驢能夠相互交配產(chǎn)生騾子，但騾子通常沒有生育能力，因此馬和驢屬于不同物種。_________是物種形成的必要條件。_____________的確立標(biāo)志著新物種的形成。新物種的形成通常是通過長期的______________進(jìn)而導(dǎo)致_______________相互交配產(chǎn)生可育后代基因不能自由交流即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代隔離生殖隔離地理隔離生殖隔離03種群基因組成的變化與物種的形成4.隔離在物種形成中的作用例如，加拉帕戈斯群島位于南美洲附近的太平洋中，由13個主要島嶼組成，不同島嶼的環(huán)境有較大差別。群島上有13種不同的地雀，它們的祖先屬于同一物種，從南美大陸遷來后，逐漸分布于不同的島嶼上。不同島嶼上的地雀形成不同的種群，由于存在地理隔離，所以種群之間無法進(jìn)行基因交流。這些地雀種群的基因庫發(fā)生著不同的變化，直到有一天種群之間基因庫的差異大到出現(xiàn)了生殖隔離，則說明同一種地雀進(jìn)化成了許多不同種的地雀。這些地雀種群的基因庫發(fā)生不同變化的原因是∶①最初遷入不同島嶼之后，各種群的基因庫就存在一定的______；②由于突變和重組是_____________________，所以各地雀種群出現(xiàn)了不同的突變和基因重組。③不同島嶼的______不同，對基因頻率的改變所起的作用不同。差異隨機(jī)的、不定向的環(huán)境03種群基因組成的變化與物種的形成4.隔離在物種形成中的作用生殖隔離（物種形成）也可以在短期內(nèi)建立起來。例如，低溫可導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍，使二倍體生物變?yōu)樗谋扼w生物后，四倍體生物和原二倍體生物之間就建立了生殖隔離。內(nèi)容物種形成物種進(jìn)化標(biāo)志變化后生物與生物關(guān)系屬于不同物種二者關(guān)系①生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群____________的改變，這種改變可大可小，不一定會突破______的界限，即生物進(jìn)化__________導(dǎo)致新物種的形成；進(jìn)化是量變，物種形成是質(zhì)變；②新物種的形成一般是長期進(jìn)化的結(jié)果。出現(xiàn)生殖隔離基因頻率改變可能屬于同一物種基因頻率物種不一定04協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成協(xié)同進(jìn)化不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，這就是協(xié)同進(jìn)化。2.45億年前6600萬年前古生代中生代新生代

通過漫長的協(xié)同進(jìn)化過程，地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，豐富多彩的基因庫，而且形成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)。04協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成04協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的形成生物多樣性的形成1.生物多樣性主要包括三個層次的內(nèi)容：①遺傳多樣性（基因多樣性）生物體內(nèi)決定性狀的遺傳因子及其組合的多樣性。②物種多樣性動物，植物