1、第二節(jié) 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容,問題探討：,幼 虎,把自己想象成虎體內(nèi)的一個基因。你不僅不愿意自己在虎的后代中消失，而且想讓越來越多的虎擁有自己的拷貝。你怎樣才能達(dá)到這一目的呢？你將選擇做哪一種基因？,一個基因所控制的性狀對個體生存和繁殖后代的貢獻(xiàn)越大,擁有該基因的個體的可能越多!當(dāng)然就會使越來越多的虎擁有自己的拷貝!,達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說指出，在一種生物的群體中，出現(xiàn)有利變異的個體能存活，并且有機(jī)會留下自己的后代。 但是，研究生物的進(jìn)化，僅研究個體的表現(xiàn)型是是否與環(huán)境相適應(yīng)是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化。,這個群體就是種群！,一、種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,（一）種群是生物進(jìn)化

2、的基本單位,1、種群概念：,生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。,臥龍自然保護(hù)區(qū) 獼猴,判斷下列是否屬于種群,（1）一個池塘中的全部魚 （2）一個池塘中的全部鯉魚 （3）兩個池塘內(nèi)的全部青蛙 （4）一片草地上的全部植物 （5）一片草地上的成年梅花鹿,否,是,否,否,否,2、種群的特點(diǎn)：,種群中的個體并不是機(jī)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？,人們?yōu)槭裁匆岢觥胺N群”這個概念呢？,自然界的物種實(shí)際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進(jìn)化的基本單位。它為研究生物與環(huán)境的關(guān)系和物種的變化帶

3、來了方便。,性狀是由基因控制的，因此研究生物的進(jìn)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。,3、基因庫：,一個種群中全部個體所含有的全部基因。,4、基因頻率：,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。,例:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，從種群中隨機(jī)抽出100個個體，測知基因型為AA、Aa和aa的個體分別是30、60和10個。那么A和a的基因頻率是多少?,解:,A基因的基因頻率為:,a基因的基因頻率為：,基因頻率=,=純合子頻率+1/2雜合子頻率,= 40%,=30/100100% +1/26

4、0/100100% = 60%,=10/100100% +1/260/100100% = 40%,A%=,a%=, 100%,= 60%,30%,30%,30%,10%,36%,48%,16%,60%,40%,p+q = 1,(p+q )2,=p2+2pq+q2,= 1,AA= p2 Aa= 2pq aa=q2,P表示基因A的頻率，q表示基因a的頻率,36%,48%,40%,在討論題2中的群體滿足五個條件的情況下,計(jì)算子二代、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？,16%,60%,由此可見，如果滿足上述五個條件，則親代和子代每一種基因的頻率都不會改變，到再下

5、一代也是如此，也就是說基因頻率可以代代保持穩(wěn)定不變。這就是哈代溫伯格平衡，也叫遺傳平衡定律。它是指在一個極大的隨機(jī)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。,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(jìn)化是必然的。,上述計(jì)算結(jié)果是在滿足五個假設(shè)條件的基礎(chǔ)上計(jì)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(diǎn)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

6、基因突變的普遍性相違背。,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。,生物進(jìn)化的過程實(shí)質(zhì)上就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。,通過討論基因頻率的變化可以認(rèn)識到，自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是說種群的進(jìn)化是必然的。,影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？,變異,變異的類型有那些？,不能遺傳的變異,可遺傳的變異,基因突變 基因重組 染色體變異,2.種群基因重組的結(jié)果： 產(chǎn)生更

7、多變異(基因型)、不定向,（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料,1.基因突變的特點(diǎn)： 普遍性 ，隨機(jī)性，低頻性， 多害少利性，不定向性,3.基因突變和染色體變異統(tǒng)稱為突變。,基因突變在自然界是普遍存在的，因此基因突變產(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？,種群是由許多個體組成的，每個個體的每一個細(xì)胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這樣，每一代就會產(chǎn)生大量的突變。,此外，突變的有害還是有利也不是絕對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境。,例如：一個果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是105

8、，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,= 2 107,1種群中突變的特點(diǎn)： 突變數(shù)很大、隨機(jī)、不定 2種群基因重組的結(jié)果：產(chǎn)生更多可遺傳變異、不定向,結(jié)論：突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,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,形成了進(jìn)化的原材料,不能決定生物進(jìn)化的方向,人類把鯽魚的后代培育成金魚，實(shí)質(zhì)就是通過選擇改變基因頻率。從圖中看顯然紅色基因的頻率顯著提高了。,長滿地衣的樹干上的樺尺蠖,黑褐色樹干上的樺尺蠖,探究自然選擇對種群基因頻率的影響,英1

9、9世紀(jì)曼徹斯特,英20世紀(jì)曼徹斯特,自然選擇可以使種群的基因頻率定向改變,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)的你能做出假設(shè)嗎？,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)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？,13.1%,升高,26%,60.9%,26.1%,73.9%,14.6%,29.3%,56.1%,29.3%,70.7%,降低,

10、(1)在這個探究實(shí)驗(yàn)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,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(jìn)化的方向,自然選擇使基因頻率定向改變。,（三）自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向,突變和基因重組為生物進(jìn)化提供了原材料，自然選擇可以使基因頻率發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。,原因：淘汰不利變異基因，積累有利變異基因。 結(jié)果：使

11、基因頻率定向改變。,某工廠有男女職工各200名，對他們進(jìn)行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，女性色盲基因攜帶者為15人，女性患者1人，男性患者14人，這個群體中色盲基因的頻率應(yīng)為（ ）。 A、15% B、3.88% C、5.17% D、10.3%,色盲（b）基因頻率,15214,2002200,5.17,C,課堂練習(xí)：, 100%,已知人眼中的褐色（A）對藍(lán)色(a)是顯性。在一個有30000人的人群中，藍(lán)眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中純合體有12000人。那么，在這個人群中A和a基因頻率分布為（ ） A.0.64和0.36 B.0.36和0.64 C.0.50和0.50 D.0.82和0.18,在某一

12、種群中，已調(diào)查得知，隱性性狀者（等位基因用A、a表示） 占16%，那么該性狀的AA、Aa基因型個體出現(xiàn)的頻率分別為（ ） A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.48、0.36,A,A,據(jù)調(diào)查，某校學(xué)生中基因型的比例為XB XB（42.32%） XB Xb （7.36%） XbXb （0.32%） XBY （46%） Xb Y（4%），則該地區(qū) XB和 Xb 的基因頻率分別是（ ） A.6%、8% B.8%、92% C.78%、92% D.92%、8%,D,在一個足夠大的種群中，A的頻率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、

13、 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,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 7.用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論分析解釋狼的進(jìn)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(jìn)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

14、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(jìn)化的_。,C,變異,原材料,選擇,方向,定向的,二、隔離與物種的形成,1、物種的概念：,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”。,一個生物“種”或“物種”與種群有何區(qū)別？,物種可以分布在不同的自然界的不同區(qū)域，只有在可以發(fā)生隨即交配、繁衍，使基因能夠世代傳得一定區(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(shí)際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進(jìn)化的基本單位。,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。,同樣，所有的馬是一個物種，所有的驢也是一個物

15、種。但馬和驢不是一個物種，因?yàn)轳R與驢交配產(chǎn)生的后代騾沒有生殖能力。,全世界的人都是一個物種嗎？,馬跟驢是一個物種嗎？,3、地理隔離:,不同物種之間一般是不能夠相互交配的，即使交配成功，也不能夠產(chǎn)生可育的后代，這種現(xiàn)象叫生殖隔離。如季節(jié)隔離；不親合性；雜種不活；雜種不育等。,2、生殖隔離：,東北虎和華南虎之間存在什么隔離？,由于地理上的障礙使得同種生物的不同種群間不能夠發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。,4、隔離在物種形成中的作用,隔離 不同種群間的個體，在自然條件下不能發(fā)生基因交流的現(xiàn)象。,資料分析：,地理隔離,生殖隔離,長期,加拉帕戈斯群島的地雀,由于地理隔離而形成生殖隔離，形成了不同的物種。其過程十分緩

16、慢!,物種形成的比較常見的方式：,不同小島上的植被不同，果實(shí)大小不同所致。,自然選擇2,自然選擇1,地理隔離,物種形成的比較常見的方式：,原種,變異1,變異2,變異類型1,變異類型2,新物種,新物種,生殖 隔離,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(jìn)一步加大 生殖隔離 新物種形成,地理隔離是形成物種的量變階段， 生殖隔離是形成物種的質(zhì)變階段， 隔離是物種形成的必要條件。 不同物種間都存在著生殖隔離,物種的形成必須經(jīng)過生殖隔離，但不一定要經(jīng)過地理隔離。,現(xiàn)代進(jìn)化論解釋物種形成的基本環(huán)節(jié),1、突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原

17、材料,2、自然選擇決定生物進(jìn)化的方向(定向),3、隔離導(dǎo)致物種的形成,1、關(guān)于物種的敘述，錯誤的是： A、物種是形態(tài)上類似的、彼此能交配并產(chǎn)生可育后代的，要求類似環(huán)境條件的生物個體的總和 B、物種是一個具有共同基因庫的，與其他類群有生殖隔離的類群 C、區(qū)分物種有多種依據(jù)，但最主要的是看有無生殖隔離 D、不同物種的種群若生活在同一地區(qū)，也會有基因交流,D,2、下列關(guān)于隔離的敘述，錯誤的是： A、阻止了種群間基因的交流 B、物種的形成都必定先經(jīng)過長期的地理隔離 C、遺傳組成上的差異是生產(chǎn)生殖隔離的根本原因 D、多倍體植物的形成不需要經(jīng)過地理隔離,B,3、新物種的形成的標(biāo)志： A、具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)

18、 B、具有一定的生理功能 C、產(chǎn)生了生殖隔離 D、改變了基因頻率,C,4、有一個老鼠的種群，最初都生活在一個地域，后來一條新建的高速公路將該種群分成A和B兩個種群。如果A種群生活的地區(qū)發(fā)生了一系列的環(huán)境變化，而B種群的地區(qū)沒有變化，則種群A進(jìn)化的速率很可能是（ ） A、比B慢 B、比B快 C、與B相同 D、開始比B慢，后來比B快 5、_是生物進(jìn)化的基本單位，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)在于種群_的改變。物種形成需要三個基本還節(jié)：其中_和_ _產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料，_ _使種群的基因頻率發(fā)生_改變并決定生物進(jìn)化的方向，_是新物種形成的必要條件。,B,種群,基因頻率,基因重組,突變,自然選擇,定向,隔離,三、共

19、同進(jìn)化與生物多樣性的形成,在自然界，一種植物專門由一種昆蟲傳粉的情形很常見，昆蟲傳粉的專門化對植物繁衍后代有什么意義？,.共同進(jìn)化,資料：,動物學(xué)家對生活在非洲大草原奧蘭治河兩岸的羚羊進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，東岸的羚羊群的奔跑速度比西岸的羚羊每分鐘竟快13米。為何差距如此之大？,經(jīng)過觀察和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，動物學(xué)家終于明白，東岸的羚羊之所以強(qiáng)健，是因?yàn)樗鼈兏浇幸粋€狼群，生存時時處于危險之中。,捕食者的存在是不是對被捕食者有害無益呢？,捕食,捕食者的存在是否對被捕食者有害無益？,捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的個體，客觀上起到促進(jìn)種群發(fā)展的作用。,“精明的捕食者”策略： 捕食者一般不能將所有的

20、獵物吃掉，否則自己也無法生存。,“收割理論”： 捕食者往往捕食個體數(shù)量多的物種，這樣就會避免出現(xiàn)一種或幾種生物在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢的局面，為其他物種的形成騰出空間有利于增加物種的多樣性。,共同進(jìn)化的含義1： 不同物種間的共同進(jìn)化,根瘤菌： 與豆科植物共生，形成根瘤并固定空氣中的氮?dú)夤┲参餇I養(yǎng)的一類桿狀細(xì)菌。,地球形成時原始大氣中是沒有氧氣的，但是隨著光合細(xì)菌的出現(xiàn)，使得大氣中有了氧氣,共同進(jìn)化的含義2： 生物和無機(jī)環(huán)境間也存在共同進(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，這就是共同進(jìn)化。,通過漫長的共同進(jìn)化過程，地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，而且形成了多種多樣的生

21、態(tài)系統(tǒng)，也就是形成了生物的多樣性,綜上所述：,2、生物多樣性的形成,（1）生物多樣性的內(nèi)容：,物種多樣性,基因多樣性,生態(tài)系多樣性,化石埋藏在地層中的古代生物的遺體、遺跡和遺物，石化后形成的。 是研究生物進(jìn)化最直接的證據(jù),（2）生物多樣性的形成的進(jìn)化歷程,最早的生物化石古細(xì)菌（距今35億年）,最早出現(xiàn)的生物是哪一類生物？ 它們生活在什么環(huán)境中？,厭氧的單細(xì)胞生物， 它們生活海洋中。,13億年前真核生物的紅藻化石,34億年前的古細(xì)胞化石,前寒武紀(jì)地層中的水母化石,前寒武紀(jì)生物 寒武紀(jì)之前(前寒武紀(jì))，地球上的生命都是非常低級的，主要是一些單細(xì)胞生物、環(huán)節(jié)動物、節(jié)肢動物等。,多細(xì)胞生物大約是什么時

22、期出現(xiàn)的？它們生活在什么環(huán)境？ 大約是在寒武紀(jì)，生活在海洋中。,早古生代生物 （寒武紀(jì)） 進(jìn)入早古生代，一些大型的古生物相繼出現(xiàn)，如三葉蟲、鸚鵡螺等。出現(xiàn)了生命演化史上的第一次繁榮景象。在中國云南澄江發(fā)現(xiàn)的寒武紀(jì)古生物是最有代表性的寒武紀(jì)生物群.,最早登陸的生物是植物還是動物？為什么？ 植物，否則動物登陸后就會餓死。,一些海洋植物開始適應(yīng)陸地生活，主要是蕨類植物。,陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。,寒武紀(jì)時地球上的生態(tài)系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？,中生代生物 中生代三疊紀(jì)生物復(fù)蘇,開始出現(xiàn)水生爬行動物，如魚龍、蛇頸龍等；侏羅紀(jì)是恐龍的天下，發(fā)現(xiàn)始祖鳥、中華龍鳥等，昆蟲類也開始繁盛；白堊紀(jì)末期也是生

23、物的滅絕時期，但開始出現(xiàn)被子植物,中生代陸地和海洋中的情況,始祖鳥,新生代少女化石和復(fù)原圖,在白堊紀(jì)全部絕滅?？铸埖慕^滅有利于哺乳動物的繁盛，使生物進(jìn)化翻開了嶄新的一頁。,恐龍是什么時候滅絕的？恐龍的滅絕對生物多樣性會產(chǎn)生怎樣的影響？,生物的進(jìn)化歷程可概括為： 從原核生物到真核生物，從無性生殖到有性生殖，由簡單到復(fù)雜，由水生到陸生，由低等到高等。,3、生物進(jìn)化理論的不斷發(fā)展,生物進(jìn)化是如此復(fù)雜的，現(xiàn)有的進(jìn)化理論所不能解釋的問題比已經(jīng)解釋的問題還要多，因此現(xiàn)代生物進(jìn)化理論是不斷發(fā)展的。,中性進(jìn)化理論：,“間斷平衡學(xué)”理論：,提示：假設(shè)第1年種群個體數(shù)為100個，當(dāng)黑色 （表現(xiàn)型） 個體每年增加10%時，基因型為SS （黑色）個體第2年將會增加到11個，基因型