1、,遺傳與進(jìn)化,第 21 講,現(xiàn)代生物進(jìn)化理論,必修2,1現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容。 2生物進(jìn)化與生物多樣性的形成。,1(2010江蘇)根據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，下列觀點中正確的是( ) A.人工培育的新物種只能生活在人工環(huán)境中 B.生物進(jìn)化的方向與基因突變的方向一致 C.冬季來臨時植物葉中可溶性糖含量增高是為了更好地防止凍害 D.受農(nóng)藥處理后種群中抗藥性強(qiáng)的個體有更多機(jī)會將基因傳遞給后代,D,人工培育的新物種可在自然環(huán)境中生存。生物進(jìn)化的方向取決于自然選擇的方向，變異不定向。冬季來臨植物葉中可溶性糖含量增高，是因為相關(guān)酶在溫度降低條件下活性降低而使可溶性糖不能轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)導(dǎo)致，而非為防凍害而產(chǎn)

2、生的變異。受農(nóng)藥處理后種群中抗藥性強(qiáng)的個體存活下來，與不抗藥的個體相比，有更多機(jī)會通過繁殖將基因傳遞給后代。,2(2010山東)下列符合現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的敘述是( ) A.物種的形成可以不經(jīng)過隔離 B.生物進(jìn)化過程的實質(zhì)在于有利變異的保存 C.基因突變產(chǎn)生的有利變異決定生物進(jìn)化的方向 D.自然選擇通過作用于個體而影響種群的基因頻率,D,新物種的形成必須要經(jīng)過隔離，隔離是物種形成的必要條件，因此A錯誤；生物進(jìn)化的實質(zhì)在于種群基因頻率的定向改變，因此B錯誤；生物進(jìn)化的方向是由自然選擇決定而不是基因突變產(chǎn)生的有利變異所決定，因此C錯誤；自然選擇通過作用于個體而影響種群的基因頻率，因此D正確。,3(2

3、010全國)關(guān)于在自然條件下，某隨機(jī)交配種群中等位基因A、a頻率的敘述，錯誤的是( ) A.在某種條件下兩種基因的頻率可以相等 B.該種群基因頻率的變化只與環(huán)境的選擇作用有關(guān) C.一般來說，頻率高的基因所控制的性狀更適應(yīng)環(huán)境 D.持續(xù)選擇條件下，一種基因的頻率可以降為零,B,本題主要考查進(jìn)化的相關(guān)知識，考查學(xué)生的理解能力。一般來說，某一性狀適應(yīng)環(huán)境的能力越強(qiáng)，控制該性狀的基因其基因頻率也往往比較大。如果顯性性狀不能適應(yīng)環(huán)境而隱性性狀適應(yīng)環(huán)境的能力較強(qiáng)的話，那么顯性基因的頻率在持續(xù)選擇的條件下，就會逐漸降低至0。條件不同，適應(yīng)環(huán)境的性狀不同，自然就有可能出現(xiàn)顯性基因頻率隱性基因頻率、顯性基因頻率

4、隱性基因頻率和顯性基因頻率隱性基因頻率的情形。而種群基因頻率的變化與突變與重組、遷入與遷出及環(huán)境的選擇等多種因素有關(guān)。,一、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來 (1)拉馬克的進(jìn)化學(xué)說：生物是由更古老的生物進(jìn)化而來的；是由低等到高等逐漸進(jìn)化的；生物的各種適應(yīng)性特征的形成都是由于和。,用進(jìn)廢退,獲得性遺傳,(2)達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說 達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的解釋模型:,達(dá)爾文創(chuàng)立的進(jìn)化論從豐富的事實出發(fā)，論證了生物是不斷進(jìn)化的，并且對提出了合理的解釋。它揭示了生命現(xiàn)象的統(tǒng)一性是由于所有的生物都有，生物的多樣性是進(jìn)化的結(jié)果。達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的局限性， 在于他未能對的本質(zhì)做出科學(xué)的解釋，對生物進(jìn)化的解釋局限在個體水

5、平。,生物進(jìn)化的原因,共同的祖先,遺傳變異,(3)達(dá)爾文以后進(jìn)化理論的發(fā)展 隨著生物科學(xué)的發(fā)展，關(guān)于遺傳和變異的研究，已經(jīng)從性狀水平深入到水平，人們逐漸認(rèn)識到遺傳和變異的本質(zhì)。獲得性遺傳的觀點，已經(jīng)被大多數(shù)學(xué)者所摒棄。關(guān)于自然選擇的作用等問題的研究，已經(jīng)從以生物個體為單位， 發(fā)展到以為基本單位。這樣就形成了以 為核心的現(xiàn)代生物理論，從而極大地豐富和發(fā)展了達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說。,基因,種群,自然選擇,二、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容,種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,種群是生物進(jìn)化的基本單位,(1)種群指生活在一定區(qū)域的生物的全部個體。 (2)一個種群中全部個體所含有的，稱為種群的基因庫。 (3)種群

6、中每個個體所含有的基因，只是基因庫中的一個組成部分。,同種,全部基因,(4)每個種群都有它獨特的基因庫。種群的個體死亡，而基因卻在前后代遺傳過程中保存和發(fā)展。 (5)不同的基因在基因庫中的頻率是不同的。 (6)在自然選擇過程中，直接受選擇的是生物個體；自然選擇直接作用于個體的表現(xiàn)型，最終導(dǎo)致的改變。 (7)生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率發(fā)生改變。,種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,種群是生物進(jìn)化的基本單位,基因頻率,(1) 是生物進(jìn)化的原材料。 (2)可遺傳的變異來源有基因突變、基因重組、染色體變異，其中基因突變和 . 統(tǒng)稱為突變。 (3)突變的有害、有利是相對的，取決于生物的生存環(huán)境。,突變和基因

7、重組是產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,可遺傳變異,染色體變異,(4)雖然針對每一個基因而 言頻率很低，但在一個種群中突變總量很大；突變和基因重組使種群出現(xiàn)大量可遺傳變異，且不定向的，只能作為原材料供選擇。如果沒有突變，就不可能產(chǎn)生新的，基因重組也就沒有意義，生物就不可能產(chǎn)生，也就不能進(jìn)化。,種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,基因突變,等位基因,突變和基因重組是產(chǎn)生進(jìn)化的原材料,(1)種群中產(chǎn)生的變異是不定向的。 (2)自然選擇淘汰不利變異，保留有利變異。 (3)自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生了定向改變，從而決定生物進(jìn)化的方向。,種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化,自然選擇決定生物進(jìn)化的方向

8、,在遺傳學(xué)和進(jìn)化論的研究中，把能夠在自然狀態(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“”。,隔離與物種的形成,物種的概念,種,(1)隔離：不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。包括和 。 (2)物種的形成過程大致為：種群通過小的種群(內(nèi)部出現(xiàn)不同的突變和基因重組)通過，基因頻率改變(形成生殖隔離)新物種。,隔離在物種形成中的作用,隔離與物種的形成,地理隔離,生殖隔離,地理隔離,自然選擇,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。,共同進(jìn)化與生物多樣性的形成,共同進(jìn)化,(1)生物多樣性：包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個層次的

9、內(nèi)容。 (2)地球上最早出現(xiàn)的生殖方式是。使生物進(jìn)化速度明顯加快的生殖方式是。較早的生態(tài)系統(tǒng)只有生產(chǎn)者和分解者，寒武紀(jì)大爆發(fā)后，大量的動物構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的第三級：。生物進(jìn)化的順序是從厭氧到需氧，從原核到真核，從水生到陸生。,共同進(jìn)化與生物多樣性的形成,生物多樣性的形成,無性生殖,有性生殖,消費者,生物進(jìn)化理論在發(fā)展：有些學(xué)者認(rèn)為：決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累，而非自然選擇；有人提出物種形成并不都是漸變的過程，而是種群長期穩(wěn)定與迅速形成新種交替出現(xiàn)的過程。,生物進(jìn)化理論在發(fā)展,共同進(jìn)化與生物多樣性的形成,1.幾組概念辨析。 地理隔離與生殖隔離 地理隔離是由于地理上的障礙，使不同種群之間

10、的雌雄個體彼此間無法相遇而不能交配。 生殖隔離是指種群間的個體不能自由交配或者交配后不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象。這種隔離主要是由于遺傳組成上的差異而造成的。生殖隔離不一定在地理上隔開，只要彼此不能交配或者交配后不能產(chǎn)生可育后代便是生殖隔離。,一般來講，先有地理隔離，再形成生殖隔離，這種形成新物種的方式為異地物種形成，但是，有時沒有地理隔離，也能產(chǎn)生新物種，如植物中多倍體的形成。 自然選擇與人工選擇 自然選擇：由環(huán)境來選擇能適應(yīng)的物種。這里所說的環(huán)境，除了自然環(huán)境外，也包括人類塑造的環(huán)境。如人類對蚊蟲噴灑藥物(DDT、滅害靈等)，能適應(yīng)這些藥物的被選擇而存活下來。,人工選擇：人類在育種時，刻意地選擇

11、某些對人類有用的種類加以培育、繁殖，使許多動植物朝著有利于人類的方向演化。如各種農(nóng)作物新品種及家禽、家畜。有趣的是，達(dá)爾文正是從家鴿等家養(yǎng)動物經(jīng)人工選擇出現(xiàn)了許多新品種，從而提出在自然界中也存在著這種選擇的作用，也就是自然選擇的觀點。,種群和物種的區(qū)別,續(xù)表,2.從生物進(jìn)化的原因和結(jié)果分析并理解自然選擇學(xué)說的實質(zhì)，特別要注意現(xiàn)代遺傳學(xué)理論在生物進(jìn)化中的作用。,續(xù)表,突變和基因重組產(chǎn)生生物進(jìn)化的原材料，自然選擇使種群基因頻率發(fā)生定向改變并決定生物進(jìn)化的方向，隔離是新物種形成的必要條件。圖示如下：,3.用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論分析生物的進(jìn)化、適應(yīng)性和新物種的形成,續(xù)表,4.基因頻率的計算。 基因頻率是指

12、某種基因在某個種群中占全部等位基因的比例。種群基因頻率的改變是指種群中某個等位基因頻率由于基因突變、基因重組或自然選擇等因素的影響而發(fā)生改變，同時導(dǎo)致種群基因庫的改變?；蝾l率的計算方法有兩種：,一是通過基因型個體數(shù)計算基因頻率：某基因頻率=某基因的數(shù)目/等位基因的總數(shù)。(其中A%、a%表示A和a基因的頻率，AA、Aa、aa分別表示三種基因型的個體數(shù)。),另一種方法是通過基因型頻率來計算基因頻率。即某等位基因的頻率=純合子頻率+1/2雜合子頻率。計算基因頻率時常用到遺傳平衡公式：(p+q)2=p2+2pq+q2。若種群中一對等位基因為A和a，則p為A的基因頻率，q為a的基因頻率，p2為AA的基

13、因型頻率，q2為aa的基因型頻率，2pq為Aa的基因型頻率。這一公式反映的是在遺傳平衡時基因頻率和基因型頻率的關(guān)系。,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(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。遺傳平衡指的是理想種群，實際上在自然界中基因頻率是會發(fā)生變化的。種群中一對等位基因的頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。,現(xiàn)代生物進(jìn)化理論 現(xiàn)代進(jìn)化理論是在達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。相對于自然選擇學(xué)說來說，現(xiàn)代生物進(jìn)化理論完

14、善和發(fā)展了的新觀點有() 突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料 種群是進(jìn)化的單位 自然選擇是通過生存斗爭實現(xiàn)的 自然選擇決定生物進(jìn)化的方向 生物進(jìn)化的實質(zhì)是基因頻率的改變 隔離導(dǎo)致物種形成 適者生存，不適者被淘汰,A.B. C.D. 現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的新觀點有：種群是生物進(jìn)化的基本單位；突變和基因重組為生物進(jìn)化提供了原材料；生物進(jìn)化的實質(zhì)是基因頻率的改變；隔離導(dǎo)致新物種的形成。,根據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，判斷下列說法正確的是( ) A.生物進(jìn)化的方向，決定于生物變異的方向 B.生物進(jìn)化的過程，實質(zhì)是基因頻率變化的過程 C.研究物種間的差異，關(guān)鍵是研究他們能否交配產(chǎn)生后代 D.研究物種的遷徙規(guī)律，關(guān)鍵是研

15、究一對雌雄個體的遷徙行為,B,本題考查的知識點是現(xiàn)代生物進(jìn)化理論?，F(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為，生物進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，自然選擇決定了生物進(jìn)化的方向。物種的標(biāo)準(zhǔn)主要是形態(tài)特征和能否自由交配并產(chǎn)生可育后代。不同物種間有明顯的形態(tài)差異，凡屬于同一物種的個體一般能自由交配，并且產(chǎn)生的后代是可育的，不同物種的個體，一般不能交配，即使交配成功，產(chǎn)生的后代也往往不育。研究物種的遷徙規(guī)律，不能以一對雌雄個體來判斷和證明。,隔離與物種的形成 下列說法正確的是() A.地理隔離一旦形成，原來屬于同一物種的個體就成了不同物種 B.生殖隔離一旦形成，原來屬于同一物種的個體就成了不同物種 C.地理隔離是形成新物種

16、的必然經(jīng)歷 D.每個新物種的形成都必定經(jīng)歷從地理隔離達(dá)到生殖隔離的過程,B,解題關(guān)鍵是了解物種的形成方式。自然界中，物種形成的方式有多種，經(jīng)過長期的地理隔離而達(dá)到生殖隔離是比較常見的一種方式，但不是必需的過程。根據(jù)物種的概念可知，當(dāng)生殖隔離出現(xiàn)時，兩個個體就分別屬于兩個物種了。當(dāng)然，地理隔離不是達(dá)到生殖隔離的必備條件。,(2009江蘇)下圖是物種形成的一種模式。物種a因為地理障礙分隔為兩個種群a1和a2，經(jīng)過漫長的進(jìn)化，分別形成新物種b和c。在此進(jìn)程中的某一時刻，a1種群的部分群體越過障礙外遷與a2同域分布，向d方向進(jìn)化。下列有關(guān)敘述正確的是( ),A.b和d存在地理隔離，所以一定存在生殖隔離

17、 B.c和d不存在地理隔離，卻可能存在生殖隔離 C.a1中的外遷群體與當(dāng)時留居群體的基因頻率相同，則b和d是同一物種 D.a1中的外遷群體與當(dāng)時a2種群的基因頻率不同，則c和d是不同物種,本題考查物種形成的知識。a通過地理隔離形成兩個種群a1和a2，又分別演化出b、c、d三個種群，雖然有地理隔離，但是不一定會產(chǎn)生生殖隔離，所以A錯；由于d是由a1演變而來，所以c與d之間可能存在生殖隔離，B對?；蝾l率的改變不一定會導(dǎo)致生殖隔離產(chǎn)生新的物種，但是產(chǎn)生生殖隔離的種群，基因頻率一定會變化。a1中的外遷群體與當(dāng)時留居群體的基因頻率相同，但是b和d由于地理隔離存在，所以可能不是同一物種，所以C不對。即使

18、a1中的外遷群體與當(dāng)時a2種群的基因頻率不同，只要c和d不存在生殖隔離，它們?nèi)允峭晃锓N。,基因頻率的計算 (2009上海)某小島上原有果蠅20000只，其中基因型VV、Vv和vv的果蠅分別占15%、55%和30%。若此時從島外入侵了2000只基因型為VV的果蠅，且所有果蠅均隨機(jī)交配，則F1代中V的基因頻率約是( ) A43% B48% C52% D57%,B,未入侵之前有VV個體3000，Vv個體11000，vv個體6000，入侵后VV變?yōu)?00020005000，其他類型個體不變，但總數(shù)變?yōu)?2000，則V的基因頻率為(5000211000)(220002)48%。,在某一個人群中，經(jīng)調(diào)查

19、得知，隱性性狀者為16%，該性狀不同類型的基因型頻率是多少(按AA、Aa、aa順序排列答案)() A.0.360.480.16 B.0.360.240.16 C.0.160.480.36 D.0.160.360.48,A,該題考查基因型頻率的計算。在一個大群體隨機(jī)交配的情況下，其基因頻率和基因型頻率在沒有突變、選擇和遷移的條件下世代相傳，不發(fā)生變化，基因型頻率是由基因頻率決定的。種群中一對等位基因頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1。題中隱性性狀者是16%，a2=16%，則a=40%。A=1-40%=60%。 因此AA=60%60%=0.36， Aa=240%60%=0.48。,據(jù)調(diào)查得知，某小學(xué)的學(xué)生中基因型比例為XBXBXBXbXbXbXBYXbY=44%5%1%43%7%，則Xb的基因頻率為() A.13.2% B.5% C.14%D.9.3%,D,基因頻率是某種基因在某個種群中占全部等位基因的比例。故其計算式基因頻率=該基因的數(shù)目/控制相對性狀的等位基因的總數(shù)=(5+21+7)/(244+25+21+43+7)9.3%。特別注意，本題計算時不能用“純合子頻率+1/2雜合子頻率”來計算。因這對相對性狀是由X染色體上的基因控制的，男性個體的Y染色體上不攜帶B或b基因，男性個體的基因數(shù)不能乘以2。,進(jìn)化與生物多樣性的形成 下列說法正確的是() A.一個物種的形成或絕滅