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,一、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,1、種群概念：,生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。,臥龍自然保護區(qū) 獼猴,2、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。,人們?yōu)槭裁匆岢觥胺N群”這個概念呢？,自然界的物種實際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進化的基本單位。它為研究生物與環(huán)境的關(guān)系和物種的變化帶來了方便。,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。,基因頻率

2、和基因型頻率的計算：,= 純合子頻率+1/2雜合子頻率,基因頻率和基因型頻率的關(guān)系轉(zhuǎn)換 設(shè)一對等位基因為A和a，其頻率分別為p與q （p+q=1）。親代AA和aa自然交配后F1袋具有AA、Aa、aa三種基因型，其頻率如下列公式： (p(A)+q(a)2=p2(AA)+2pq(Aa)+q2(aa)， 即AA的基因型頻率為：p2， Aa的基因型頻率為：2pq， aa的基因型頻率為：q2， 產(chǎn)生A配子頻率為： A=p2+1/22pq=p2+pq=p(p+q)=p 產(chǎn)生a配子頻率為： a=q2+1/22pq=q2+pq=q(q+p)=q 可知F1的基因型頻率沒有改變,例:如某昆蟲種群中決定翅色為綠色的

3、基因為A，決定翅色為褐色的基因為a，從種群中隨機抽出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% +1/260/100100% = 60%,=10/100100% +1/260/100100% = 40%,A%=,a%=, 100%,= 60%,生物進化的實質(zhì)： 種群的進化過程就是種群基因頻率發(fā)生變化的過程。,從基因頻率的變化可以認識到，自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。,影響

4、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)生更多變異(基因型)、不定向,（二）突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料,1.基因突變的特點： 普遍性 ，隨機性，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胞內(nèi)都有成千上萬個基因，這樣，每

5、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，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： 突變數(shù)很大、隨機、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,形成了進化的原材料,不能決定生物進化的方向,由于突變和基因重組，樺尺蠖形

6、成了不同的體色（黑色S、淺色s）,英19世紀曼徹斯特,英20世紀曼徹斯特,S(黑色)基因頻率：,樺尺蠖,樺尺蠖,5%以下 95%以上,未形成生殖隔離，還有基因交流,（三）自然選擇決定了生物進化的方向,突變和基因重組為生物進化提供了原材料，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化。,原因：淘汰不利變異基因，積累有利變異基因。 結(jié)果：使基因頻率定向改變。,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

7、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。 自然界的物種實際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進化的基本單位。,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種。但馬和驢不是一個物種，因為馬與驢交配產(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

8、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。,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 差異進一步加大 生殖隔離

9、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)生進化的原材料,2、自然選擇決定生物進化的方向(定向),3、隔離導(dǎo)致物種的形成,三、共同進化與生物多樣性的形成,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獵物吃掉，否則自己也無法生存。

10、,“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。,共同進化的含義1： 不同物種間的共同進化,根瘤菌： 與豆科植物共生，形成根瘤并固定空氣中的氮氣供植物營養(yǎng)的一類桿狀細菌。,.共同進化,地球形成時原始大氣中是沒有氧氣的，但是隨著光合細菌的出現(xiàn)，使得大氣中有了氧氣,共同進化的含義2： 生物和無機環(huán)境間也存在共同進化。,不同物種之間，生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，這就是共同進化。,通過漫長的共同進化過程，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)系統(tǒng)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。 是研究生物進化最直接的證據(jù),（2）生物多樣性的形成的進化歷程