1、第七章 現(xiàn)代生物進化理論,第二節(jié) 現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容,種群基因頻率的改變與生物進化,（一）種群是生物進化的基本單位,、種群的概念：種群是生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。種群是生物繁殖的基本單位。個體間彼此交配，通過繁殖將自己的基因傳遞給后代。,生活在這里的每一種動物、植物和微生物都構(gòu)成一個種群。生物個體通過繁殖將自己的基因傳遞給后代。,（一）種群是生物進化的基本單位,這些金魚各自有自己的基因，共同構(gòu)成了種群的基因庫。它們各自的基因都是基因庫的一部分。個體間的差異越大，基因庫也就越大。,、一個種群中全部個體所含的全部基因叫做這個種群的基因庫，其中每個個體所含的基因只是基因庫的一部分。

2、,（一）種群是生物進化的基本單位,3、在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率叫基因頻率。生物進化其實就是種群基因頻率改變的過程。,在一個種群中，某基因型個體占全部個體的比率。,基因型頻率：,A的頻率=,=,60%,a的頻率=,=,40%,A基因數(shù)=23060=120個,a基因數(shù)=60210=80個,此種基因的個數(shù) 種群中該對等位基因的總數(shù),此種基因的個數(shù)=純合子個體數(shù) X 2雜合子個體數(shù),種群中該對等位基因的總數(shù)=個體總數(shù) X 2,通過基因型個體數(shù)量計算基因頻率,在有性生殖過程中，如果符合以上的理想條件， (1)該種群產(chǎn)生的A 配子和a 配子的比率各是多少?,A 60%,a 40%

3、,A 60%,a 40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,假設(shè)115頁題目中的種群滿足以下五個條件： 昆蟲群體數(shù)量足夠大， 沒有遷入與遷出， 全部的雌雄個體間都能自由交配并能產(chǎn)生后代， AA、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） A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。,(2)子代基因型的頻率各是多少? (3)子代種群的基因頻率各是多少?,30%,30%,30%,10%,36%,48%,60%,40%,16%,36%,48%,16%,60%,40%,(4)在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下,計算子二代

4、、子三代的基因頻率與基因型頻率 ; 分析一下各代基因頻率與基因型頻率相同嗎？,滿足五個假設(shè)條件的種群是理想的種群,在自然條件下,這樣的種群是不存在的.這也從反面說明了在自然界中,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.,（5）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？特別是如果第點假設(shè)（基因A和a都不產(chǎn)生突變,即沒有基因突變和染色體變異。）成立這與前面我們所學(xué)的基因突變的哪個特性相違背？,與基因突變的普遍性相違背。,(6)、如果該種群出現(xiàn)新的突變型，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

5、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。 基因A2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。,用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化 遺傳平衡定律 遺傳平衡定律是由英國數(shù)學(xué)家哈代和德國醫(yī)生溫伯格分別于1908年和1909年獨立證明的，這一定律又稱哈代溫伯格定律，它是指在一個極大的隨機交配的種群中，在沒有突變、選擇和遷移的條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳不發(fā)生變化，保持平衡。,若種群中一等位基因為A和a，設(shè)A的基因頻率=p，a的基因頻率=q ， 因為(pq)=A%+a%=1， 則（p+q）2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%

6、=1 。 AA的基因型頻率=p2； aa的基因型頻率=q2； Aa的基因型頻率=2pq。,練習(xí):,1、抽樣調(diào)查某地100位女性和100位男性發(fā)現(xiàn)：女性中有5位色盲患者和20位攜帶者，男性中有15位色盲患者，則該地色盲基因的頻率約是多少？,2、在一個足夠大的種群中，A的頻率是0.4，a的頻率是0.6，若各種條件穩(wěn)定不變，則該種群中AA、Aa、 aa的基因型頻率各是。該種群中所有成熟個體自由交配一次，產(chǎn)生的后代個體中A的頻率是， a的頻率是。,0.16 0.48 0.36,0.4 0.6,3.下列關(guān)于基因庫的敘述正確的是 ( ) A一個種群中一個個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫 B一個種群

7、中全部個體所含有的顯性基因叫做這個種群的基因庫 C一個種群中全部個體所含有的全部基因叫做這個種群的基因庫 D一個種群的基因庫會隨著種群中一代一代的死亡而消減和滅亡,C,4.AA、Aa、aa的個體分別占24%、72%、4%那么 A、a的基因頻率是多少？ （ ） A. 36%和64% B. 57%和43% C. 24%和72% D. 60%和40%,D,某種基因的基因頻率=,某種基因的純合子頻率+1/2雜合子頻率,通過基因型頻率計算基因頻率,A=24% +1/2 X 72% = 60%,5.據(jù)調(diào)查得知，某學(xué)校的學(xué)生中各血型的比率如下： IAIA 20% IAi 30% IBIB 10% IBi 2

8、0% IAIB 10% ii 10% 計算IB的基因頻率。,10% +1/2（ 10% + 20%） = 25%,（二）突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料,某海島上的昆蟲出現(xiàn)殘翅和無翅類型,由于突變和基因重組，樺尺蠖形成了不同的體色。,基因突變產(chǎn)生新的等位基因，這就可能使種群的基因頻率發(fā)生變化。,自然界中生物的自然突變頻率很低，而且一般對生物體是有害的。為什么還能夠改變種群中的基因頻率呢？,例如：果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是105，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？,2 104 105,個體, 108,種群,=2 107,實例：在經(jīng)

9、常刮大風(fēng)的海島上，無翅或殘翅的昆蟲特別多,突變的有利和有害并不是絕對的，它取決于生物的生存環(huán)境,基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，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。由于基因突變和重組都是隨機的、不定向的，因此它們只是提供生物進化的原材料，不能決定生物進化的方向。,“探究自然選擇對種群基因頻率的影響”,s,s,s,s,19世紀,20世紀,70.7%,26%,29.2%,14.7%,56.1%,60.9%,26.1%,73.9%,29.3%,13.1%,升高,降低,某海島上生活著一種昆蟲，經(jīng)調(diào)查翅的長度和個體數(shù)的關(guān)系（縱坐標為個體數(shù)量，橫坐標為翅的長度）

10、。后來該小島上經(jīng)常刮大風(fēng)，若干年后再進行調(diào)查，你認為最能代表此時情況的曲線是( ),選擇并解釋,A,B,C,D,D,突變,許多等位基因,基因重組,許多基因型,大量可遺傳的變異,No!變異是不定向的,那,誰決定的呢?,形成了進化的原材料,在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進化。,（三）自然選擇決定生物進化的方向,由于突變和基因重組，樺尺蠖出現(xiàn)不同的體色。,(黑)S基因頻率從5%95%,95%,5%,探究活動,現(xiàn)在我們用數(shù)學(xué)方法來討論一下樺尺蠖基因頻率變化的原因。1870年樺尺蠖的基因型頻率為SS 10% ； Ss 20%； ss 70%，在樹干變黑這一環(huán)

11、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？,70.7%,26%,29.3%,14.6%,56.1%,60.9%,26.1%,73.9%,29.3%,13.1%,升高,降低,(3)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？,(4)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,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得體色

12、（表現(xiàn)型）而不是控制體色的基因,自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向,樺尺蠖,深色,淺色,棲息環(huán)境淺色,（個體多） （個體少）,棲息環(huán)境深色,s基因頻率降低 S基因頻率升高,淺色,深色,s基因頻率又降低 S基因頻率又升高,s基因頻率95%,S基因頻率95%,原因是： 淘汰不利變異基因、積累有利變異基因,結(jié)論：自然選擇決定生物進化的方向,結(jié)果是： 使基因頻率定向改變。,變異是不定向的,自然選擇,不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累,種群的基因頻率發(fā)生定向改變,生物朝一定方向緩慢進化,自然選擇決定生物進化的方向,影響基因頻率的因素：,突變、基因重組和自然選擇,生物進化的實質(zhì)就是：,種群

13、是生物進化的單位，也是生物（ ）的單位。,繁殖,生物進化=種群基因頻率變化,種群基因頻率發(fā)生變化的過程。,小結(jié)：,小結(jié)（自然選擇決定生物進化的方向）：,種群中產(chǎn)生的變異是（ ）的，經(jīng)過長期的自然選擇，其中不利變異被不斷淘汰，有利變異逐漸（ ），從而使種群的基因頻率發(fā)生（ ）改變，導(dǎo)致生物朝向一定方向進化?？梢?，生物進化的方向是由（ ）決定的。,不定向,積累,定向,自然選擇,種群中產(chǎn)生的變異（ ） 自然選擇方向( ),不定向,定向,1.某島嶼上存在著尺蛾的兩個變種，該地區(qū)原為森林，后建設(shè)成工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)不同時期的兩個變種尺蛾的數(shù)量比。這些變化產(chǎn)生的原因是 ( ) A灰尺蛾遷離，黑尺蛾遷入 B工業(yè)煤煙使灰尺蛾變成黑尺蛾 C自然選擇作用 D人工選擇的作用 2.用現(xiàn)代生物進化理論分析解釋狼的進化過程。 (1)狼群中存在不同類型的個體，如有跑得快的，有跑得慢的。它說明生物具有_的特性，而這種特性是生物進化的 。 (2)隨著環(huán)境的改變，食物稀少，跑得快、兇猛的狼才能獲得食物生存下去。這樣，食物、環(huán)境對狼起了_作用，而這種作用是_的，它決定著生物進化的_。,C,變異,原材料,選擇,方向,定向的,3.某工廠有男女職工各200名，對他們進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因的攜帶者為15人，患者5人，男性患者11人，那么這個群體中色盲基因